第九章 4
基础达标
1．关于物质的熔化和凝固，下列叙述中正确的是( )
A．各种固体都有一定的熔点
B．各种固体都有一定的凝固点
C．各种晶体的熔点相同
D．非晶体熔化要吸热，温度不断上升
【答案】D
解析：固体可能是晶体或非晶体，晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点．
2．晶体在熔化过程中，吸收热量的作用是( )
A．增加晶体的温度
B．克服分子间引力，增加分子势能
C．克服分子间引力，使分子动能增加
D．既增加分子动能，也增加分子势能
【答案】B
3．下列液化现象中属于降低气体温度而液化的是( )
A．家用液化石油气
B．自然界中的雾和露
C．自来水管外壁的小水珠
D．锅炉出气口喷出的“白气”
【答案】B
4．下列说法不正确的是( )
A．不同晶体的熔化热不相同
B．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
C．不同非晶体的熔化热不相同
D．汽化热与温度、压强有关
【答案】C
解析：不同的晶体有不同的结构，要破坏不同物质的结构，所需的能量也不同．因此，不同晶体的熔化热也不相同．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．非晶体液化过程中温度会不断变化，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．汽化热与温度、压强都有关．
5．为了浇铸一个铜像，使用的材料是铜，则此过程的物态变化是( )
A．一个凝固过程
B．一个熔化过程
C．先熔化后凝固
D．先凝固后熔化
【答案】C
解析：浇铸铜像必须将铜先化成铜水浇入模子，待冷却后才能成为铜像．
6．(多选)下列说法正确的是( )
A．晶体和非晶体一样，都具有确定的熔点
B．晶体熔化时具有确定的熔化热，而非晶体则没有确定的熔化热
C．一定质量的晶体，熔化时吸收的热量少于凝固时放出的热量
D．晶体在熔化过程中主要是势能增加
【答案】BD
解析：晶体与非晶体的区别是晶体有确定的熔点和凝固点，而非晶体则没有．
能力提升
7．(多选)能使气体液化的方法是( )
A．在保持体积不变的情况下不断降低气体的温度
B．在保持体积不变的情况下，使气体温度升高
C．在保持温度不变的情况下增大压强，能使一切气体液化
D．降低气体的温度到某个特殊温度以下，然后增大压强
【答案】AD
解析：从能量转换的角度分析只要放出热量，就可以使气体液化，但从影响气体液化的因素分析，只要无限度地降低温度或降低温度到某一特定值以下，再增大压强就可以使气体液化．
8．火箭在大气中飞行时，它的头部跟空气摩擦发热，温度可达几千摄氏度，在火箭上涂一层特殊材料，这种材料在高温下熔化并且汽化，能起到防止烧坏火箭头部的作用，这是因为( )
A．熔化和汽化都放热
B．熔化和汽化都吸热
C．熔化吸热，汽化放热
D．熔化放热，汽化吸热
【答案】B
解析：物质在熔化和汽化过程中都是吸收热量的，故B选项正确．
9．(2017浉河名校月考)甲、乙两种物质，质量之比为4∶1，放出热量之比是3∶1，则它们的比热容之比和降低温度之比分别有下列四种情况，可能满足题设条件的是( )
①1∶1,3∶4
②2∶1,1∶3 ③1∶2,3∶2
④1∶3,9∶4
A．①②
B．①③④
C．②③
D．①②④
【答案】B
解析：由题知m甲∶m乙＝4∶1，放出的热量Q甲∶Q乙＝3∶1，结合Q放＝cmΔt，可得＝＝.将①中＝1∶1、＝3∶4代入式子，可知符合要求，故①正确；将②中＝2∶1、＝1∶3代入式子，可知不符合要求，故②错误；将③中＝1∶2、＝3∶2代入式子，可知符合要求，故③正确；将④中＝1∶3、＝9∶4代入式子，可知符合要求，故④正确．则B正确．
10．(2019鹿邑名校月考)关于固体、液体和物态变化，下列说法正确的有( )
A．固体分子对附着层里的液体分子的吸引，比液体内部分子的吸引强时，就表现出浸润现象
B．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大
C．晶体一定具有规则的几何外形
D．液体表面张力使其表面积有收缩到最小的趋势
E．水的饱和汽压随温度的升高而增大
【答案】ADE
解析：浸润与不浸润现象与分子力有关，固体分子对附着层里的液体分子的吸引，比液体内部分子的吸引强时，就表现出浸润现象，故A正确；在一定气温条件下，大气中相对湿度越大，水气蒸发也就越慢，人就感受到越潮湿，故当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定较大，但绝对湿度不一定大，故B错误；单晶体一定具有规则的几何外形，多晶体没有规则的几何外形，故C错误；液体表面分子间距较大，故有张力，使其表面积有收缩到最小的趋势，故D正确；饱和汽压与液体种类和温度有关，水的饱和汽压随温度的升高而增大，故E正确．
11．(1)如图甲所示，在斯特林循环的p－V
图象中，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成．B→C的过程中，单位体积中的气体分子数目_________(填“增大”“减小”或“不变”)．状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图象如图乙所示，则状态A对应的是________(填“①”或“②”)．
甲
乙
(2)如图甲所示，在A→B和D→A的过程中，气体放出的热量分别为4
J和20
J．在B→C和C→D的过程中，气体吸收的热量分别为20
J和12
J．求气体完成一次循环对外界所做的功．
【答案】(1)不变 ① (2)8
J
解析：(1)由题图知B→C的过程中气体的体积不变，所以密度不变，即单位体积中的气体分子数目不变；因当温度升高，分子热运动加剧，速率较大的分子所占百分比增高，分布曲线的峰值向速率大的方向移动即向高速区扩展，峰值变低，曲线变宽，变平坦，由题中图甲知状态A的温度低，所以对应的是①．
(2)在气体完成一次循环后的内能与开始时是相等的，所以内能不变，即ΔU＝0；由图可知，A→B和D→A的过程中，气体放出的热量分别为4
J和20
J．在B→C和C→D的过程中气体吸收的热量分别为20
J和12
J，则吸收的热量Q＝QAB＋QBC＋QCD＋QDA＝(－4＋20＋12－20)
J＝8
J，由热力学第一定律得ΔU＝Q＋W，所以W＝－8
J，所以气体完成一次循环对外做功是8
J．
12．(2019苏州质检)太阳与地球的距离为1.5×1011
m，太阳以平行光束入射到地面．地球表面有的面积被水面覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量约为1.87×1024
J．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1
kg水需要2.2×106
J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，取地球半径R＝6
360
km)．
【答案】1.01×103
mm
解析：一年中地球表面的水用于蒸发所吸收的总能量为
Q＝W×0.93×0.65＝1.13×10
24
J
解得蒸发的水量m＝
kg＝5.14×1017
kg
设降雨量为h(降到地面的水层的厚度)，由m＝ρ(4πR2h)
得h＝1.01×103
mm．(共26张PPT)
4 物态变化中的能量交换
我们知道在物态变化中的液化和凝固过程要放出热量；汽化和熔化过程要吸收热量．这是指物态变化中的能量转移．怎样解释熔化和汽化的吸放热现象，什么是熔化热和汽化热？让我们一起探究吧！
一、熔化热
1．熔化和凝固
熔化：物质从固态变成液态的过程．
凝固：物质从液态变成固态的过程．
2．熔化热
某种晶体在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．
温馨提示：①熔化时吸热，凝固时放热．
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．
二、汽化热
1．汽化和液化
汽化：物质从液态变成气态的过程．
液化：物质从气态变成液态的过程．
2．汽化热
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，称作这种物质在这个温度下的汽化热．
温馨提示：①液体汽化时，液体分子离开液体表面，要克服其他分子的吸引而做功，因此要吸收能量．
②液体汽化时的汽化热与温度和外界气压都有关系．
③一定质量的物质，在一定温度和压强下，汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等．
1．固体熔化中的能量特点
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，在其开始熔化之前，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，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．
物态变化中的能量、温度有何特点
2．液体汽化中的能量特点
液体汽化时，由于体积明显增大，吸收热量，一部分用来克服分子间引力做功，另一部分用来克服外界压强做功．
3．固体熔化中的温度特点
晶体熔化过程，当温度达到熔点时，吸收的热量全部用来破坏空间点阵．增加分子势能，而分子平均动能却保持不变，所以晶体有固定的熔点．非晶体没有空间点阵，吸收的热量主要转化为分子的动能，不断吸热，温度就不断上升．
由于在不同温度下物质由固态变成液态时吸收的热量不同，而晶体有固定的熔点，因此有固定的熔化热，非晶体没有固定的熔点，也就没有固定的熔化热．
1．下列属于熔化的是( )
A．糖放在水中后逐渐化成了糖水
B．夏天放棒冰的杯子外壁有小水珠
C．露水的形成
D．棒冰变成了水
【答案】D
【解析】糖化成了糖水叫溶解，A错；放棒冰的杯子外壁的小水珠是水蒸气遇冷液化形成的，B错；露水是因为晚上温度低，白天的不饱和汽变成了饱和汽，部分水蒸气液化形成的，C错．
晶体具有确定的熔点和熔化热．而非晶体却没有．
1．晶体分子是按一定的规律在空间排列成空间点阵，分子只能在平衡位置附近不停地振动，因此，它具有动能，在空间点阵中，由于分子间的相互作用，它又同时具有势能．
(1)晶体在开始熔化之前，从热源获得的能量，主要转变为分子的动能，因而使物质温度升高．
晶体、非晶体的熔点和熔化热
(2)在熔化开始后，热源传递给它的能量，使分子有规则的排列发生了变化，分子间距离增大使分子离开原来的位置移动．这样加热的能量是用来克服分子力做功，使分子结构涣散而呈现液态．也就是说，在破坏晶体空间点阵的过程中，热源传入的能量主要转变为分子的势能．
(3)分子的动能变化很小，因此物质的温度没有显著变化，所以熔化在一定温度下进行．
2．非晶体在熔化过程中，随温度的升高而逐渐软化．最后全部变为液体，所以熔化过程不与某一温度对应，而是与某个温度范围对应．
(1)非晶体物质的分子结构跟液体相似，它的分子排列是混乱而没有规则的，即使由于它的黏滞性很大，能够保持一定的形状，但是实际上它并不具有空间点阵的结构．
(2)传递给非晶体的能量，主要转变为分子动能．在任何情况下，只要有能量输入，它的温度就要升高，因此它没有一定的熔化温度，并且在熔化过程中，温度不断上升．
3．不同温度下，非晶体由固体变为液体时吸收的热量是不同的，所以非晶体没有确定的熔化热，晶体的熔化是在一定的温度下进行的，而每种晶体都有自己特定的结构，所以晶体的熔化热是一定的．而不同的晶体结构不同，所以对应不同的熔化热，这种结构特点又决定了液体凝固时放出的热量与熔化热相等．
2．一定质量的0
℃的冰熔化成0
℃的水时，其分子动能之和Ek和分子势能之和Ep的变化情况是( )
A．Ek变大，Ep变大
B．Ek变小，Ep变小
C．Ek不变，Ep变大
D．Ek不变，Ep变小
【答案】C
解析：0
℃的冰熔化成0
℃的水，温度不变，故分子的平均动能不变，而分子总数不变，故Ek不变；冰熔化过程中吸收的热量用来增大分子的势能，故C正确．
例1 关于固体的熔化，下列说法正确的是( )
A．固体熔化过程，温度不变，吸热
B．固体熔化过程，温度升高，吸热
C．常见的金属熔化过程，温度不变，吸热
D．对固体加热，当温度升高到一定程度时才开始熔化
关于固体的熔化
解析：只有晶体熔化时，温度才不变；在温度达到熔点之前，吸收的热量主要用来增加分子的平均动能，因而温度一直升高；当温度达到熔点开始熔化时就不再变化．
答案：CD
反思领悟：(1)晶体熔化过程，当温度达到熔点时，吸收的热量全部用来破坏空间点阵，增加分子势能，而分子平均动能却保持不变，所以晶体有固定的熔点．
(2)非晶体没有空间点阵，熔化时不需要去破坏空间点阵，吸收的热量主要转化为分子的动能，不断吸热，温度就不断上升．
【答案】C
【解析】首先分清晶体与非晶体的图象．晶体凝固时有确定的凝固温度，非晶体没有确定的凝固温度，故A、D图象是非晶体的图象；其次分清熔化时在达到熔点前是吸收热量，温度升高，而凝固过程则恰好相反，故C正确．
例2 有人说被100
℃的水蒸气烫伤比被100
℃的水烫伤更为严重，为什么？
答案：100
℃的水蒸气本身温度已经很高，当它遇到相对冷的皮肤还会液化放出热量，所以被100
℃的水蒸气烫伤比被100
℃的水烫伤更为严重．
反思领悟：解题的关键是应明确汽化热即100
℃的水蒸气液化并降温时放出的热量比100
℃的水温度降低时放出的热量多得多．
对汽化热的理解
2．关于汽化热的概念，下列描述准确的是( )
A．某种液体经过一定温度的气体时所吸收的热量和其质量之比
B．某种液体沸腾时，所吸收的能量和其质量之比
C．某种液体在特定的温度下汽化时所吸收的能量与其质量的比值
D．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
【答案】D
【解析】做此题时要着重掌握汽化热的概念，区分其与熔化热的不同之处，汽化在任何温度下都可以发生，故A、B、C错误．
例3 关于熔化热，下列说法正确的是( )
A．熔化热只与物质的种类有关
B．熔化热只与物质的质量有关
C．熔化热与物质的种类、质量都有关
D．以上说法都正确
解析：要理解熔化热就要从熔化热的概念入手，熔化热是指晶体熔化过程中所需能量和质量的比值，故C正确．A和B只提到了其中的一个影响因素．
答案：C
熔化热的理解
反思领悟：解此类题目的关键是准确地理解和掌握概念，分析其影响因素，再从各影响因素入手分析题设所给出的条件，即可进行解答．
3．质量相同的下列物质熔化热最大的是( )
A．铝在熔化过程中吸收了395.7
kJ能量
B．铜在熔化过程中吸收了205.2
kJ能量
C．碳酸钙在熔化过程中吸收了527.5
kJ能量
D．氯化钠在熔化过程中吸收了517.1
kJ能量
【答案】C
【解析】熔化过程中单位质量的物体吸收的热叫做熔化热．
