相变潜热的计算(精品课件)

液氮相变潜热实验报告实验目的本实验旨在通过测量液氮的相变过程，确定液氮的相变潜热。

实验原理相变潜热是指物质在相变过程中单位质量所需吸收或放出的热量。

液氮在常压下的相变过程是从液态到气态的转变，此过程发生在气液两相达到热平衡状态时。

利用热力学的关系，可以通过测量较为简单的参数来计算液氮的相变潜热。

相变潜热的计算公式为：Q = m \cdot L其中，Q为相变潜热，m为液氮的质量，L为单位质量的相变潜热。

实验器材1. 液氮容器2. 热容器3. 热量计4. 秤5. 温度计6. 计时器7. 手套和面罩等个人防护装备实验步骤1. 在实验室安全指导员的指导下，穿戴好个人防护装备。

2. 准备实验器材，检查仪器是否正常工作。

3. 将液氮容器移至热容器旁，打开液氮容器。

4. 使用秤称量一定质量的热容器。

5. 将热容器放入液氮中，等待一段时间，直到热容器的温度降到液氮的温度。

6. 用计时器记录时间，开始计时。

7. 在相变过程中，用温度计测量热容器温度的变化，记录数据。

8. 在相变过程结束后，关闭液氮容器，将热容器从液氮中取出。

9. 用热量计测量液氮容器产生的热量。

10. 使用秤测量液氮容器中剩余液氮的质量。

11. 根据实验数据，计算液氮的相变潜热。

实验数据时间(s) 温度()0 -19610 -19520 -18430 -17540 -16850 -165液氮容器质量：100 g液氮容器产生的热量：10 J剩余液氮质量：50 g数据处理与分析1. 根据温度-时间数据绘制温度-时间曲线。

2. 计算相变潜热：L = \frac{Q}{m} = \frac{10}{(100-50)} = 0.2 J/g结论通过本实验测量液氮的相变过程，我们确定了液氮的相变潜热为0.2 J/g。

此结果与已知的液氮的相变潜热值相符，验证了实验的准确性。

实验总结通过本次实验，我们学习了液氮的相变过程和相变潜热的测量方法。

实验过程中，正确的操作和仪器的使用对于得到准确的结果是非常重要的。

相变是日常生活中常见的现象。

湖水结冰、海水蒸发、樟脑升华都是日常生活中常见的相变现象。

在物质发生相变时，通常会伴随着吸收或放出热量，这就是相变潜热。

本讲主要为您介绍相变和相变潜热的相关问题。

一．相变相以及相变的概念比较复杂，这里我们仅仅是引入这个概念用以取代初中课本上的物态变化而已，随着我们同学处理的问题越来越多，大家会逐渐的领会。

相变产生时具有两个共同特点：第一：物质发生相变时，体积要发生显著的变化。

例如，在一个大气压下，1kg 的水沸腾而变成蒸气时，体积由1.043× 10-3m 3变为1.673m 3。

对大多数物质来说由液相变为固相时，体积要减小，但也有少数物质体积增大（如水、锑等）。

第二，相变时，伴有相变潜热（latent heat ）。

所谓相变潜热是指单位物质由1 相转变为2相时所吸收的热量。

例如但当1kg 冰溶解成水时，要吸收3.36×105J 的热量（溶解热）对潜热的解释：根据分子运动论，固态溶解为液态时体积增加，即分子间距增加，这样就需要反抗分子间的引力作功，从而使分子的势能增加。

根据能量守恒定律，吸收的潜热使分子势能增加，又热力学第一定律知道，吸收的热量等于内能的增加和克服外界压强作功之和。

因此，相变潜热l 等于单位质量物质的内能的增量 (U 2- U 1) . 和克服外界压强作功p ( v 2- v 1) . 之和，即：式中第一部分称为内潜热；后一部分是相变时克服外界压强作的功，称为外潜热。

式中v 2与v 1为单位质量（或者摩尔量）的体积，即比容（或体积度）。

二．饱和蒸汽计算：气液相变 物质由液态转变为气态叫汽化，由气态转化为液态的过程叫液化。

在一定压强下，单位质量液体变为同温度气体时所吸收的热量称为汽化热，一般用L 表示；相应的一定压强下，单位质量的气体凝结为同温度液体时所放出的热量称为凝结热，数值也是L ，在汽化和凝结过程中，吸收或放出的热量为：Q=mL液体的汽化①蒸发在密闭的容器中，随着蒸发的不断进行，容器内蒸汽的密度不断增大，这时返回液体中的蒸气分子数也不断增多，直到单位时间内跑出液面的分子数与反回液面的分子数相等时，高二物理竞赛第3讲相变与相变潜热本讲导学知识点睛l =(U 2-U 1)+p (u 2-u 1)宏观上看蒸发现象就停止了。

水冰相变潜热水是生命之源，也是我们生活中不可或缺的物质。

我们经常听说水会进行相变，其中水的三种状态：固体、液体和气体，是最为常见的。

在这三个状态中，水在液态和固态之间进行相变时，会涉及到一个重要的物理概念——潜热。

潜热是指物质从一个相态转变到另一个相态所需要吸收或放出的热量。

这个概念在水从液态转变为固态时尤其重要，因为这个过程涉及到水的冰的形成。

下面我们来看看水的潜热和其它相关知识。

一、水在液态和固态之间的相变当水温度下降到0℃以下时，它会从液态转变为固态。

在这个过程中，水的分子间的距离会变得更短，分子之间的排列变得更加有序，从而形成了水的晶体结构——冰。

这个过程伴随着能量的释放。

在这个过程中，水会放出潜热，也就是说，水的冷却速度会变得更快。

相反，当水从固态转变为液态时，它需要吸收热量，这个过程也会伴随着潜热的释放。

二、水的潜热水在从液态到固态（冰）的相变过程中，潜热的值是333.55焦耳/克。

而从固态到液态相变时，潜热值为333.55焦耳/克。

这些数值看上去很小，但实际上它们是非常重要的。

在日常生活中，我们经常可以利用水的潜热，比如在制冷冰箱中，通过液态氨的蒸发冷却制冷剂，就是利用了水的潜热使其从液态转变为气态带走热量，实现室内的制冷。

同样的，当我们加热水时，水的温度会随着能量的增加而升高，但当水从液态转变为气态（蒸发）时，它需要吸收热量，这些热量被水的潜热吸收并被用于驱动水蒸发。

三、潜热的应用除了上述例子中的制冷和蒸发之外，潜热在工业和日常生活中还有很多应用。

比如，潜热可以用于蓄热和热回收技术，使得热量的利用效率更高。

在夏季，我们经常可以看到水泵喷水的场景，这也是利用了水的潜热。

水泵将水喷在建筑物表面，水从液态转变为气态时，吸收了热量，降低了表面的温度，从而起到降温的效果。

总之，水的相变潜热是一个非常重要的物理概念。

我们需要了解这个概念，并且充分利用它在日常工作中和生活中的价值。

水的相变潜热
水的汽化潜热为40.8千焦/摩尔，相当于千焦/千克。

一般地:使水在其沸点蒸发所需
要的热量五倍于把等量水从1℃加热到℃所需要的热量。

汽化潜热是一个物质的物理性质。

其定义为:在标准大气压(. kpa)下，使一摩尔物
质在一定温度下蒸发所需要的热量，对于一种物质其为温度的函数。

常用单位为千焦/摩尔(或表示千焦耳/摩尔)，千焦/千克亦存有采用。

其他仍在采用
的单位包含 btu/lb(英制单位，btu为british thermal unit，lb为磅)、j/kg(焦耳/千克)、j/g(焦耳/克)，由于历史原因，至今有些书上仍用cal/g(卡/克)并作量度单位。

汽化潜热。

由于汽化热只改变物质的相而不改变物质的温度，所以又称汽化潜热。

按照物质分子运动学说的观点，气体中的分子平均值距离比液体中的大得多。

液态时，物质分子之间存有较强的吸引力，物质从液相转型为气相，必须消除分子间的引力而作功，这种功称作内功。

另外，当物质从液相变成气相时,体积将减小许多倍,因此还必须抵抗大
气压力而作功，这种功称作外功。

作功须要消耗一定的能量。

当液体冷却或融化时，维持
温度维持不变，都必须从外界输出能量，这就是液体汽化时须要汽化热的原因。

如果液体
在边界层下冷却，则液体的温度将减少，这一现象被用以赢得低温。

比如,利用液氦的边
界层冷却,可以赢得约为0.7k的低温。

因为汽化是液化(凝结)的相反过程，同一物质的凝结点和沸点相同，故凝结热与液化
热的名称也同时被使用，定义为:在标准大气压下，使一摩尔物质在其凝结点凝结所放出
的热量。

潜热系数l的计算潜热系数l是物质的一个重要物理性质，它在热力学和热传导学中具有重要的应用价值。

下面，我们将从理论和实践两个方面对潜热系数l进行详细讨论。

潜热系数l是指在单位质量的物质在相变过程中吸收或释放的热量。

相变是物质由一种物态转变为另一种物态的过程，如固体转化为液体、液体转化为气体等。

相变过程中的热量变化可以通过潜热系数l来描述。

我们来看一下潜热系数l的理论计算方法。

根据热力学的基本原理，潜热系数l可以通过计算单位质量物质的相变潜热和相变温度的比值得到。

相变潜热是指单位质量的物质在相变过程中吸收或释放的热量，可以通过实验测量得到。

相变温度是指物质从一种物态转变为另一种物态的温度，也可以通过实验测量得到。

在实践中，潜热系数l的计算通常是通过实验来进行的。

实验方法有多种，常见的方法包括差示扫描量热法、等温流动热量计法等。

这些方法通过对物质在相变过程中的热量变化进行测量，从而得到潜热系数l的数值。

除了实验方法，还有一些理论模型可以用于计算潜热系数l。

其中最常用的是分子动力学模拟方法。

分子动力学模拟是一种通过计算分子之间相互作用力来模拟物质的宏观性质的方法。

通过分子动力学模拟，可以得到物质在不同温度下的热力学性质，从而计算出潜热系数l的数值。

潜热系数l的数值大小与物质的性质密切相关。

不同物质的潜热系数l差异很大，这是由于物质的分子结构和相互作用力的不同所致。

一般来说，具有较强分子间相互作用力的物质，其潜热系数l较大；而具有较弱分子间相互作用力的物质，其潜热系数l较小。

此外，温度的变化也会对潜热系数l产生影响。

一般来说，随着温度的升高，物质的潜热系数l会减小；而随着温度的降低，物质的潜热系数l会增大。

潜热系数l在工程和科学研究中具有广泛的应用。

例如，在能源领域，潜热系数l可以用于研究和改进相变储能技术，如蓄热材料的选择和设计。

在材料科学领域，潜热系数l可以用于研究和优化相变材料的性能，如相变存储材料的选择和设计。