高二物理选修3-3 物态变化中的能量交换

物态变化中的能量交换知识元物态变化中的能量交换知识讲解一、物态变化中的能量交换1．熔化热熔化：（1）熔化指的是物质从固体变成液态的过程，而凝固则是熔化的逆过程，熔化过程吸热．（2）晶体熔化过程中所需的能量与其质量之比，称作这种晶体的熔化热．2．汽化热汽化（1）汽化是指物质从液态变成气态的过程，而液化则是汽化的逆过程，汽化过程吸热．•（2）液体汽化成同等温度的气体时所需的能量与其质量之比，称作这种物质在这个温度下的汽化热．例题精讲物态变化中的能量交换例1.有一款新型水杯，在杯的夹层中封入适量的固态物质，实现了“快速降温”和“快速升温”的功能，使用时，将水杯上下晃动几分钟，可以将100℃的开水降温至55℃左右的温水，也可以将冷水升温到55℃左右的温水，这款水杯被广泛成称为“55°杯”。

依据以上说明“55°杯”的工作原理是（）A．首次使用时必须加注冷水；降温时利用物质凝固放热；升温时利用熔化吸热B．首次使用时加注冷热水均可；降温时利用物质熔化吸热；升温时利用凝固放热C．首次使用时必须加注热水；降温时利用物质熔化吸热；升温时利用凝固放热D．首次使用时加注冷热水均可；降温时利用物质凝固放热；升温时利用熔化吸热例2.水在不同温度下有不同的汽化热，温度升高，水的汽化热____（填“增大”或“减小”）。

水在100℃时的汽化热是2.26×106J/kg，它表示使1kg100℃的水变成100℃的水蒸气需吸热___________，这些热量完全用于增加水分子的______。

例3.'太阳与地球的距离为1.5×1011m，太阳以平行光束入射到地面．地球表面有2/3的面积被水面覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量W约为1.87×1024J．设水面对太阳辐射的平均反射率为7%，而且将吸收到的35%的能量重新辐射出去．太阳辐射可将水面的水蒸发（设在常温、常压下蒸发1kg水需要2.2×106J的能量），而后凝结成雨滴降落到地面．试估算整个地球表面的年平均降雨量（以毫米表示，球面积为4πR2）。

4物态变化中的能量交换1．熔化与熔化热(1)熔化：物质从固态变成液态的过程叫熔化；而从液态变成固态的过程叫凝固。

(2)熔化热：某种晶体熔化过程中所需的能量(Q)与其质量(m)之比叫做这种晶体的熔化热。

用λ表示晶体的熔化热，则λ＝Q/m，在国际单位制中熔化热的单位是焦耳/千克(J/kg)。

友情提示：①熔化过程指的是晶体在刚达到熔点，到全部熔化的这一段时间过程，而不是从刚开始加热到晶体全部熔化这一段时间过程；②一定质量的晶体，熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量相等；③不同的晶体有不同的空间点阵，要破坏不同物质的结构，所需的能量就不同，因此不同晶体的熔化热也不相同；④非晶体液化过程中温度会不断改变，而不同温度下物质由固态变为液态时吸收的热量是不同的，所以非晶体没有确定的熔化热。

谈重点：化过程的微观理解由于固体分子间的强大作用，固体分子只能在各自的平衡位置附近振动，对固体加热，在其熔化之前，获得的能量主要转化为分子的动能，使物体温度升高，当温度升高到一定程度时，一部分分子的能量足以克服其他分子的束缚，从而可以在其他分子间移动，固体开始熔化。

【例1－1】如果已知铜制量热器小筒的质量是150 g，原来里面装着100 g 16 ℃的水，放入9 g 0 ℃的冰，冰完全熔化后水的温度是9 ℃，利用这些数据求冰的熔化热是多少。

〔铜的比热容c铜＝3.9×102 J/(kg·℃)，水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)〕解析：9 g 0 ℃的冰熔化为0 ℃的水，再升高到9 ℃，总共吸收的热量Q吸＝m冰λ＋m冰c水(9 ℃－0 ℃)量热器中的水和量热器小筒从16 ℃降到9 ℃放出的热量Q放＝m水c水(16 ℃－9 ℃)＋m筒c铜(16 ℃－9 ℃)因为Q吸＝Q放，所以m冰λ＋m冰c水(9 ℃－0 ℃)＝(m水c水＋m筒c铜)(16 ℃－9 ℃) 统一单位后，把数值代入上式，可得λ＝3.3×105 J/kg。

第四节物态变化中的能量交换【素养目标定位】※了解熔化热、汽化热等概念※掌握物态变化中的能量变化【素养思维脉络】课前预习反馈知识点1熔化热1．熔化与凝固(1)熔化：物质从__固态__变成__液态__的过程叫作熔化。

(2)凝固：物质从__液态__变成__固态__的过程叫作凝固。

2．熔化热(1)某种晶体熔化过程中所需的__能量(Q)__与其__质量(m)__之比叫作这种晶体的熔化热。

(2)用λ表示晶体的熔化热，则λ＝__Q/m__，在国际单位制中熔化热的单位是焦耳/千克(J/kg)。

知识点2汽化热1．汽化和液化(1)汽化：物质从__液态__变成__气态__的过程叫作汽化。

(2)液化：物质从__气态__变成__液态__的过程叫作液化。

2．汽化热(1)某种液体汽化成同温度的气体时所需要的__能量(Q)__与其__质量(m)__之比叫作这种物质在这一温度下的汽化热。

(2)用L 表示汽化热，则L＝__Q/m__，在国际单位制中汽化热的单位是焦耳/千克(J/kg)。

辨析思考『判一判』(1)凝固指的是物质从气态变成固态的过程。

(×)(2)晶体熔化时从外界吸收热量，其温度不断升高。

(×)(3)一定质量的物质，在一定的温度和压强下，汽化时吸收的热量大于液化时放出的热量。

(×)(4)把0 ℃的冰放在0 ℃的房间里冰可能会溶化。

(×)(5)1 g 100 ℃的水的内能比1 g 100 ℃的水蒸气的内能小。

(√)(6)汽化热与温度、压强有关。

(√)『选一选』(多选)物态变化现象在一年四季中随处可见，下列关于这些现象的说法中正确的是(CD) A．春天的早晨经常出现大雾，这是汽化现象，要吸收热量B．夏天用干冰给运输中的食品降温，这是利用干冰熔化吸热C．秋天的早晨花草上出现了小露珠，这是液化现象，要放出热量D．冬天在窗户玻璃上出现冰花，这是凝华现象解析：春天的早晨经常出现大雾，这是空气中的水蒸气遇冷凝成小液滴，是液化现象，选项A 错误；夏天用干冰给运输中的食品降温，这是利用干冰升华吸热，选项B 错误。

第3、4节饱和汽与饱和汽压__物态变化中的能量交换1.在密闭容器中的液体不断地蒸发，液面上的蒸汽也不断地凝结，当这两个同时存在的过程达到动态平衡时，宏观的蒸发也停止了，这种与液体处于动态平衡的蒸汽叫做饱和汽。

2．在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，因而饱和汽的压强也是一定的，这个压强叫做这种液体的饱和汽压。

3．在某一温度下，水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压之比称为空气的相对湿度。

4．某种晶体熔化过程中所需的能量与其质量之比，称做这种晶体的熔化热。

5．某种液体汽化成同温度的气体时所需的能量与其质量之比，称做这种物质在这个温度下的汽化热。

一、汽化1．汽化物质从液态变成气态的过程。

2．汽化的两种方式比较二、饱和汽与饱和汽压1．动态平衡在相同时间内，回到水中的分子数等于从水面飞出去的分子数，这时水蒸气的密度不再增大，液体水也不再减少，液体与气体之间达到了平衡状态。

2．饱和汽与液体处于动态平衡的蒸汽。

3．未饱和汽没有达到饱和状态的蒸汽。

4．饱和汽压一定温度下饱和汽的压强。

5．饱和汽压的变化随温度的升高而增大。

饱和汽压与蒸汽所占的体积无关，和蒸汽体积中有无其他气体无关。

三、空气的湿度和湿度计1．绝对湿度概念空气中所含水蒸气的压强。

2．相对湿度概念空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比。

相对湿度＝水蒸气的实际压强同温度水的饱和汽压。

3．常用湿度计干湿泡湿度计、毛发湿度计、传感器湿度计。

四、熔化热与汽化热1．物态变化中的能量交换2．熔化热(1)某种晶体熔化过程中所需的能量与其质量之比，称做这种晶体的熔化热。

(2)一定质量的晶体，熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量相等。

(3)不同的晶体有不同的结构，要破坏不同物质的结构，所需的能量也就不同，因此不同晶体的熔化热也不相同。

(4)非晶体在不同温度下熔化时吸收的热量是不同的，因此非晶体没有确定的熔化热。

3．汽化热(1)某种液体汽化成同温度的气体时所需的能量与其质量之比，称做这种物质在这个温度下的汽化热。

平安桐乡总结一、项目背景平安桐乡是一个针对桐乡市公安机关打造的智慧安防项目。

通过引入各种前沿技术和智能设备，旨在提升公安机关的综合治理能力和应急响应能力，构建桐乡市的平安城市体系。

二、项目目标平安桐乡项目的目标是打造一个集安防监控、视频分析、警情提示、智能巡防等功能于一体的综合公共安全管理平台。

通过实时监测、智能分析和及时响应，提高应急事件的处理效率和处置能力，保障桐乡市民的人身和财产安全。

三、项目亮点1. 引入人工智能技术平安桐乡项目引入了人工智能技术，通过图像识别、行为分析等技术手段，实现对城市公共区域的全天候监控。

通过智能摄像头和人脸识别技术，可以迅速识别可疑人员和异常行为，实现实时预警和警情提示。

2. 构建智能巡防系统平安桐乡项目还构建了智能巡防系统，通过携带智能终端设备的巡逻人员，可以实时获取任务信息、上报事件、接收指令，并通过定位功能实现对巡逻人员的实时监控和轨迹回放，提高巡逻效率和工作质量。

3. 打通信息共享渠道项目中还建立了公安机关、消防部门、交通管理部门等多个部门的信息共享渠道，实现信息的互通互联。

通过共享和整合各类数据资源，提高数据的价值和利用效率，为决策提供科学依据，提升城市治理能力。

四、项目成果经过一段时间的运行和改进，平安桐乡项目取得了一系列成果：1.基于人工智能技术的安防监控系统大大提升了对城市公共区域的安全监控能力，有效防范了盗窃、抢劫、纵火等犯罪事件的发生。

2.智能巡防系统提高了巡逻工作的效率和质量，减少了巡逻人员的工作强度，提升了巡逻人员的满意度。

3.通过信息共享渠道实现了数据的共享和整合，提高了事件处置的响应速度和决策效果。

4.平安桐乡项目的成功实施和成果，为其他地区的智慧安防项目提供了有益的经验和借鉴。

五、问题与展望在平安桐乡项目的实施过程中，也遇到了一些问题和挑战。

其中主要包括：1.技术升级和设备更新的成本较高，对项目的投入需谨慎考虑。

2.信息安全问题需要高度关注，需要建立健全的网络安全防护机制，确保系统的稳定和数据的安全。

第九章固体、液体和物态变化知识建构专题应用专题一晶体与非晶体1．单晶体和多晶体，晶体和非晶体在外形、物理性质、熔点等方面存在着区别。

2．利用有无固定熔点可以区分晶体和非晶体，利用有无规则外形和对物理性质表现出的各向同性或各向异性，能够区分出单晶体和多晶体。

3．晶体的微观结构表现为晶体分子的排布具有空间周期性。

4．从微观角度(如温度是分子平均动能的标志，克服分子力做功，势能增加)分析分子动能、分子势能的变化，从宏观(如吸热、放热)上分析物体内能的变化。

5．晶体具有各向异性的特性，仅是指某些物理性质，并不是所有物理性质都是各向异性的。

例如，立方体铜晶体的弹性是各向异性的，但它的导热性和导电性却是各向同性的。

6．同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，物质是晶体还是非晶体，并不是绝对的。

有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。

【专题训练1】关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是()。

A．没有规则几何外形的固体一定是非晶体B．物理性质上表现为各向同性的一定不是晶体C．晶体熔化有固定的熔点，晶体熔化时分子平均动能不变D．晶体熔化过程吸收热量，克服分子力做功，晶体内能增加专题二液体的微观结构、宏观性质及常见现象1．液体的结构接近于固体，有一定体积，具有难压缩、易流动，没有一定形状等特点。

2．表面张力是液体表面层各个部分之间相互作用的吸引力。

它是由于表面层内分子之间的引力产生的，表面张力使液体表面具有收缩的趋势。

3．浸润、不浸润现象和液体、固体都有关系，是由附着层的分子分布性质决定的。

4．毛细现象是表面张力、浸润和不浸润共同作用的结果。

若液体浸润毛细管管壁，则附着层有扩张的趋势，毛细管中液面上升，反之，下降。

【专题训练2】将不同材料做成的两根很细的管子A和B插入同一种液体中，A管内的液面比管外液面高，B管内的液面比管外液面低，那么()。

A．该液体对A管壁是浸润的，对B管壁是不浸润的B．该液体对B管壁是浸润的，对A管壁是不浸润的C．A管内发生的是毛细现象，B管内发生的不是毛细现象D．A管和B管内发生的都是毛细现象专题三物态变化过程中的相关计算1．晶体熔化或凝固时吸收或放出的热量Q＝λm。