2018學(xué)年高中物理 第3章 固體和液體 氣體、能量學(xué)案 教科版選修3-3.doc

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氣體、能量 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1．知道什么是汽化及汽化的兩種形式（蒸發(fā)和沸騰）． 2．知道什么是飽和汽和飽和汽壓． 3．知道空氣的濕度．絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度及影響的因素． 4．知道沸點(diǎn)及影響的因素，露點(diǎn)的概念． 5．知道什么是熔化熱和汽化熱及其應(yīng)用． 6．學(xué)會(huì)計(jì)算物質(zhì)熔化和汽化時(shí)吸收的熱量． 7．從能量轉(zhuǎn)化的角度對(duì)物態(tài)變代中吸收、放出熱量做出正確的判斷． 8．知道晶體、非晶體的熔化熱，以及熔點(diǎn)具有不同特點(diǎn)的原因． 【要點(diǎn)梳理】 要點(diǎn)一、飽和汽與飽和汽壓 1．蒸發(fā)與沸騰 （1）汽化 物質(zhì)從液態(tài)變成氣態(tài)的過(guò)程叫做汽化，汽化有兩種方式：蒸發(fā)和沸騰． （2）蒸發(fā) 發(fā)生在液體表面，即液體分子由液體表面跑出去的過(guò)程。 注意：分子由液面跑出時(shí)，需要在表面層中克服液體分子的引力做功，所以跑出去的只能是那些熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能較大的分子．這樣，如果不從外界補(bǔ)充能量，蒸發(fā)的結(jié)果將使留在液體中的分子的平均動(dòng)能變小。因而使液體溫度降低，故蒸發(fā)可以制冷． （3）影響蒸發(fā)量的因素主要有三種 表面積：由于蒸發(fā)是發(fā)生在液體表面，所以表面積越大，蒸發(fā)量越大： 溫度：溫度越高，液體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大，能夠跑出液體表面的分子數(shù)就越多，因而蒸發(fā)越快． 通風(fēng)：液面上通風(fēng)情況好，可以促使從液體中跑出來(lái)的分子更快地向外擴(kuò)散，減少它們重新返回液體的機(jī)會(huì)，因而蒸發(fā)就會(huì)加快． （4）沸騰 在一定大氣壓下，加熱液體到某一溫度時(shí)，在液體表面和內(nèi)部同時(shí)發(fā)生的劇烈的汽化現(xiàn)象，相應(yīng)的溫度叫沸點(diǎn)． 要點(diǎn)詮釋：沸點(diǎn)與液面上氣體的壓強(qiáng)有關(guān)，壓強(qiáng)越大，沸點(diǎn)越高．沸騰時(shí)由于汽化的劇烈進(jìn)行，外界供給的熱量全部用于液體的汽化上，所以沸騰時(shí)溫度不再升高，直到液體全部變成氣體為止． 2．飽和汽與飽和汽壓 （1）飽和汽 在密閉容器中的液體不斷地蒸發(fā)，液面上的蒸汽也不斷地凝結(jié)，當(dāng)這兩個(gè)同時(shí)存在的過(guò)程達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，宏觀的蒸發(fā)也停止了，這種與液體處于動(dòng)態(tài)平衡的蒸汽叫做飽和汽． 未飽和汽：沒(méi)有達(dá)到飽和狀態(tài)的蒸汽叫做未飽和汽． （2）飽和汽壓 液體的飽和蒸汽所具有的壓強(qiáng)，叫做這種液體的飽和汽壓，用符號(hào)表示． 物理學(xué)中把某種液體的飽和汽所具有的壓強(qiáng)叫做這種液體的飽和汽壓． 飽和汽所具有的壓強(qiáng)，叫做液體的飽和汽壓． 在一定溫度下，飽和汽的分子數(shù)密度是一定的，因而飽和汽的壓強(qiáng)也是一定的，這個(gè)壓強(qiáng)叫做這種液體的飽和汽壓． 要點(diǎn)詮釋： 飽和汽壓隨溫度的升高而增大．飽和汽壓與蒸汽所占的體積無(wú)關(guān)，也和這體積中有無(wú)其他氣體無(wú)關(guān)． 液體沸騰的條件就是飽和汽壓和外部壓強(qiáng)相等．沸點(diǎn)就是飽和汽壓等于外部壓強(qiáng)時(shí)的溫度．因飽和汽壓必須增大到和外部壓強(qiáng)相等時(shí)才能沸騰，所以沸點(diǎn)隨外部壓強(qiáng)的增大而升高． （3）臨界溫度 在某個(gè)溫度上，無(wú)論怎樣增大壓強(qiáng)，都不可能使某種氣體液化，這個(gè)溫度叫做這種氣體的臨界溫度． 3．空氣的濕度 （1）濕度 空氣的干濕程度叫做濕度． （2）絕對(duì)濕度 空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)叫做空氣的絕對(duì)濕度． 通常用水蒸氣的壓強(qiáng)來(lái)間接反映水蒸氣的密度，這稱為絕對(duì)濕度． （3）相對(duì)濕度 在某一溫度下，水蒸氣的壓強(qiáng)與同溫度下的飽和汽壓的比，稱為空氣的相對(duì)濕度． 即：，也即。 空氣的絕對(duì)濕度跟同一溫度下水的飽和汽壓的百分比，叫做空氣的相對(duì)濕度． 注意：許多跟濕度有關(guān)的現(xiàn)象，如蒸發(fā)的快慢、植物的枯萎、動(dòng)物的感覺(jué)等，不是直接跟大氣的絕對(duì)濕度有關(guān)，而是跟相對(duì)濕度有關(guān)．絕對(duì)濕度相同時(shí)，溫度越高，離飽和狀態(tài)越遠(yuǎn)，越容易蒸發(fā)，感覺(jué)越干燥；相反，氣溫越低，越接近飽和狀態(tài)，感覺(jué)越潮濕． （4）濕度計(jì)及工作原理 空氣的相對(duì)濕度常用濕度計(jì)來(lái)測(cè)量，常用的濕度計(jì)有干濕泡濕度計(jì)、毛發(fā)濕度計(jì)和濕度傳感器等． 干濕泡濕度計(jì)的工作原理： 干濕泡濕度計(jì)由干球溫度計(jì)和濕球溫度計(jì)構(gòu)成．濕度越大，水的蒸發(fā)越慢，濕球溫度比干球溫度低得就少，根據(jù)兩溫度計(jì)的示數(shù)差，結(jié)合當(dāng)時(shí)的溫度查表即可知道相對(duì)濕度． 4．相對(duì)濕度的求法 （1）根據(jù)，也即，知道水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)和同溫下水的飽和汽壓，代入公式即求得相對(duì)濕度． （2）注意單位的統(tǒng)一，水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)和同溫下水的飽和汽壓的單位是毫米汞柱（）． （3）在某一溫度下，飽和水汽壓是一定值，知道了絕對(duì)濕度可以算出相對(duì)濕度；反之，知道了相對(duì)濕度也能算出絕對(duì)濕度． 5．影響相對(duì)濕度的因素 相對(duì)濕度與絕對(duì)濕度和溫度都有關(guān)系，在絕對(duì)濕度不變的情況下，溫度越高，相對(duì)濕度越小，人感覺(jué)越干燥；溫度越低，相對(duì)濕度越大，人感覺(jué)越潮濕． 注意：空氣的濕度對(duì)人的生活有很大影響，醫(yī)學(xué)研究表明，夏季引發(fā)中暑有三個(gè)臨界點(diǎn)． 氣溫在，相對(duì)濕度大于． 氣溫超過(guò)，相對(duì)濕度大于． 氣溫超過(guò)，相對(duì)濕度大于． 可以看出，在相對(duì)濕度較大時(shí)，較低的溫度就能引起中暑． 6．露點(diǎn) 當(dāng)溫度降低到水蒸氣飽和時(shí)，就會(huì)有液態(tài)水在固體表面凝結(jié)出來(lái)，這時(shí)的溫度值稱為露點(diǎn)．如果結(jié)露時(shí)溫度低于零度。露將變?yōu)楣腆w，這就是霜． 7．沸點(diǎn)與外界壓強(qiáng)的關(guān)系 沸騰是在液體的表面和內(nèi)部同時(shí)進(jìn)行的劇烈的汽化現(xiàn)象，如果某溫度時(shí)，液體的飽和汽壓強(qiáng)等于外界壓強(qiáng)，液體就在該溫度時(shí)沸騰． 例如，水在時(shí)的飽和汽壓強(qiáng)為個(gè)大氣壓，所以當(dāng)外界壓強(qiáng)為個(gè)大氣壓時(shí)，水的沸點(diǎn)為． 要點(diǎn)二、物態(tài)變化中的能量交換 1．熔化熱 （1）熔化與凝固 熔化：物質(zhì)從固態(tài)變成液態(tài)的過(guò)程． 凝固：物質(zhì)從液態(tài)變成固態(tài)的過(guò)程． 溫馨提示：熔化是凝固的逆過(guò)程． （2）熔化熱 某種晶體熔化過(guò)程中所需的能量與其質(zhì)量之比，稱做這種晶體的熔化熱． 一定質(zhì)量的晶體，熔化時(shí)吸收的熱量與凝固時(shí)放出的熱量相等． 要點(diǎn)詮釋： 熔化時(shí)吸熱，凝固時(shí)放熱： 一定質(zhì)量的晶體，熔化時(shí)吸收的熱量與凝固時(shí)放出的熱量相等； 不同的晶體有不同的空間點(diǎn)陣，要破壞不同物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，所需的能量就不同．因此不同晶體的熔化熱也不相同； 非晶體液化過(guò)程中溫度會(huì)不斷改變，而不同溫度下物質(zhì)由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)吸收的熱量是不同的，所以非晶體沒(méi)有確定的熔化熱． 2．汽化熱 （1）汽化和液化 汽化：物質(zhì)從液態(tài)變成氣態(tài)的過(guò)程． 液化：物質(zhì)從氣態(tài)變成液態(tài)的過(guò)程． （2）汽化熱 某種液體汽化成同溫度的氣體時(shí)所需的能量與其質(zhì)量之比，稱作這種物質(zhì)在這個(gè)溫度下的汽化熱． 要點(diǎn)詮釋： 液體汽化時(shí)，液體分子離開(kāi)液體表面，要克服其他分子的吸引而做功，因此要吸收能量： 晶體只在達(dá)到熔點(diǎn)時(shí)熔化，而液體可以在任何溫度下汽化，所以提到汽化熱時(shí)一定要注意是在什么溫度下的汽化熱．液體汽化時(shí)體積會(huì)增大很多，分子吸取的熱量不只用于掙脫其他分子的束縛，還用于膨脹時(shí)克服外界氣壓做功，所以汽化熱還與外界氣體的壓強(qiáng)有關(guān)． （3）一定質(zhì)量的物質(zhì)，在一定的溫度和壓強(qiáng)下，汽化時(shí)吸收的熱量與液化時(shí)放出的熱量相等． 3．熔化熱與汽化熱的計(jì)算 （1）熔化熱的計(jì)算 如果用表示物質(zhì)的熔化熱，表示物質(zhì)的質(zhì)量，表示熔化時(shí)所需要吸收的熱量，則：． 熔化熱的單位是：焦／千克，即． （2）汽化熱的計(jì)算（通常計(jì)算在個(gè)大氣壓時(shí)，沸點(diǎn)下的汽化熱） 設(shè)某物質(zhì)在一個(gè)大氣壓下，在沸點(diǎn)下的汽化熱為，物質(zhì)的質(zhì)量為，則． 汽化熱的單位為：焦耳／千克，即． 4．有關(guān)物態(tài)變化過(guò)程中吸收和放出熱量的判斷 （1）晶體熔化過(guò)程中吸收熱量而溫度不變，吸收的熱量主要用來(lái)破壞晶體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，增加分子的勢(shì)能，而分子的平均動(dòng)能幾乎不變，非晶體由于沒(méi)有固定結(jié)構(gòu)，熔化過(guò)程中溫度一直升高． （2）物質(zhì)的汽化熱是指單位質(zhì)量的液體在某一溫度、某一壓強(qiáng)下汽化成同溫度的氣體吸收的熱量，通常指物質(zhì)在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn)時(shí)的汽化熱．不同的溫度和不同的氣壓下沸騰或液化吸收或放出的熱量一般不同． 5．蒸發(fā)的制冷作用 [例] 住在非洲沙漠中的居民，由于沒(méi)有電，夏天無(wú)法用冰箱保鮮食物，一位物理教師發(fā)明了一種“沙冰箱”罐中罐，它由內(nèi)罐和外罐組成，且兩罐之間填上潮濕的沙子，如圖所示，使用時(shí)將食物和飲料放在內(nèi)罐，罐口蓋上濕布，然后放在干燥通風(fēng)的地方，并經(jīng)常在兩罐間的沙子上灑些水，這樣就能起到保鮮的作用． 問(wèn)題：（1）經(jīng)常在兩罐間灑些水的原因是________。 （2）放在干燥通風(fēng)的地方是為了________。 [解析] （1）經(jīng)常在兩罐間灑些水，就能起到保鮮作用，先聯(lián)系實(shí)際考慮非洲沙漠地區(qū)比較熱，食物和飲料在高溫環(huán)境中易變質(zhì)，再考慮水蒸發(fā)能吸熱，所以灑水的原因應(yīng)為利用水蒸發(fā)吸熱降低食物和飲料的溫度，便于長(zhǎng)期保存；（2）由放在干燥通風(fēng)的地方很自然想到是為了加快水分蒸發(fā)從而吸收更多的熱，使食物和飲料溫度不致過(guò)高，起到保鮮作用． [答案] （1）有利于水蒸發(fā)時(shí)吸熱 （2）加快水的蒸發(fā) 6．晶體、非晶體的熔點(diǎn)和熔化熱 晶體具有確定的熔點(diǎn)和熔化熱。而非晶體卻沒(méi)有． （1）晶體分子是按一定的規(guī)律在空間排列成空間點(diǎn)陣，分子只能在平衡位置附近不停地振動(dòng)，因此，它具有動(dòng)能，在空間點(diǎn)陣中，由于分子間的相互作用，它又同時(shí)具有勢(shì)能． 晶體在開(kāi)始熔化之前，從熱源獲得的能量，主要轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿拥膭?dòng)能，因而使物質(zhì)溫度升高． 在熔化開(kāi)始后，熱源傳遞給它的能量，使分子有規(guī)則的排列發(fā)生了變化，分子間的距離增大使分子離開(kāi)原來(lái)的位置移動(dòng)．這樣加熱的能量是用來(lái)克服分子力做功，使分子結(jié)構(gòu)渙散而呈現(xiàn)液態(tài)。也就是說(shuō)，在破壞晶體空間點(diǎn)陣的過(guò)程中，熱源傳入的能量主要轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿拥膭?shì)能． 分子的動(dòng)能變化很小，因此物質(zhì)的溫度沒(méi)有顯著變化，所以熔化在一定溫度下進(jìn)行． （2）非晶體在熔化過(guò)程中，隨溫度的升高而逐漸軟化，最后全部變?yōu)橐后w，所以熔化過(guò)程不與某一溫度對(duì)應(yīng)，而是與某個(gè)溫度范圍對(duì)應(yīng)． 非晶體物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)跟液體相似，它的分子排列是混亂而沒(méi)有規(guī)則的，即使由于它的粘滯性很大．能夠保持一定的形狀，但是實(shí)際上它并不具有空間點(diǎn)陣的結(jié)構(gòu)． 傳遞給非晶體的能量，主要轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿觿?dòng)能．在任何情況下，只要有能量輸入，它的溫度就要升高，因此它沒(méi)有一定的熔化溫度，并且在熔化過(guò)程中，溫度不斷上升． （3）不同溫度下，非晶體由固體變?yōu)橐后w時(shí)吸收的熱量是不同的，所以非晶體沒(méi)有確定的熔化熱，晶體的熔化是在一定的溫度下進(jìn)行的，而每種晶體都有自己特定的結(jié)構(gòu)，所以晶體的熔化熱是一定的．而不同的晶體結(jié)構(gòu)不同，所以對(duì)應(yīng)不同的熔化熱，這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又決定了液體凝固時(shí)放出的熱量與熔化熱相等． 9．知識(shí)網(wǎng)絡(luò) 蒸發(fā) 沸騰 汽化 飽和汽壓（飽和汽壓是一定的） 飽和汽是一種動(dòng)態(tài)平衡的蒸汽 絕對(duì)濕度 相對(duì)濕度 空氣的濕度 飽和汽與飽和汽壓 熔化 吸熱 凝固 放熱 熔化熱 蒸發(fā) 吸熱 沸騰 吸熱 汽化 液化 放熱 汽化熱 物態(tài)變化中的能量交換 【典型例題】 類型一、飽和汽與飽和汽壓 例1．如圖所示，在一個(gè)大燒杯內(nèi)放一個(gè)小燒杯，杯內(nèi)都放有水，現(xiàn)對(duì)的底部加熱，則（ ）． A．燒杯中的水比中的水先沸騰 B．兩燒杯中的水同時(shí)沸騰 C．燒杯中的水會(huì)沸騰，中的水不會(huì)沸騰 D．上述三種情況都可能 【答案】C 【解析】沸騰的條件是：（1）達(dá)到沸點(diǎn)；（2）能繼續(xù)吸熱．對(duì)燒杯加熱到水的沸點(diǎn)后，若繼續(xù)加熱，燒杯中的水會(huì)沸騰．由于沸騰時(shí)水的溫度保持在沸點(diǎn)不變，即燒杯中的水也達(dá)到沸點(diǎn)，但由于它與燒杯中的水處于熱平衡狀態(tài)，兩者間無(wú)溫度差，無(wú)法再?gòu)臒乃形掌療?，因此燒杯中的水只能保持在沸點(diǎn)而不會(huì)沸騰． 舉一反三: 【變式】如圖所示，甲溫度計(jì)插入酒精中，乙溫度計(jì)在空氣中，則關(guān)于甲乙兩溫度計(jì)的示數(shù)的說(shuō)法正確的是（ ）． A． B． C． D．不能判斷 【答案】C 【解析】對(duì)甲溫度計(jì)的示數(shù)，由于甲溫度計(jì)的溫度與酒精的溫度相同，而酒精由于蒸發(fā)，使酒精的分子的平均動(dòng)能變小，溫度降低而低于空氣溫度．而乙溫度計(jì)的溫度與空氣的溫度相同，故． 【總結(jié)升華】必須明確溫度計(jì)測(cè)溫度時(shí)是由于溫度計(jì)的溫度與被測(cè)物體的溫度相同；還應(yīng)知道蒸發(fā)時(shí)，液體中動(dòng)能較大的分子離開(kāi)水面，留在液體中的液體分子的平均動(dòng)能減小，溫度降低。 例2．液面上部的蒸汽達(dá)到飽和時(shí)，還有沒(méi)有液體分子從液面飛出?為什么這時(shí)從宏觀上看來(lái)液體不再蒸發(fā)？ 【思路點(diǎn)撥】動(dòng)態(tài)平衡，蒸發(fā)出液面的分子數(shù)和液化成液體的分子數(shù)在相同的時(shí)間內(nèi)是相等的。 【答案】見(jiàn)解析 【解析】液面上部的蒸汽達(dá)到飽和，是一種動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，即在相同時(shí)間內(nèi)從水面飛出去的分子數(shù)等于回到水中的分子數(shù)，故這時(shí)仍有液體分子從液面飛出．但從整體看來(lái)，蒸汽的密度不再增大，液體也不再減少．從宏觀上看。蒸發(fā)停止了． 【總結(jié)升華】應(yīng)明確液體表面上部的蒸汽達(dá)到人飽和，實(shí)質(zhì)上是一種動(dòng)態(tài)平衡，蒸發(fā)出液面的分子數(shù)和液化成液體的分子數(shù)在相同的時(shí)間內(nèi)是相等的。 舉一反三: 【變式】關(guān)于飽和氣，正確的說(shuō)法是（ ）． A．在穩(wěn)定的情況下，密閉容器中如有某種液體存在，其中該液體蒸汽一定是飽和的 B．密閉容器中有未飽和水蒸氣，向容器中注入足量夠的空氣，增大氣壓可使水汽飽和 C．隨著液體的不斷蒸發(fā)，當(dāng)液化和汽化速率相等時(shí)液體和蒸汽達(dá)到的一種平衡狀態(tài)叫動(dòng)態(tài)平衡 D．對(duì)于某種液體來(lái)說(shuō)，在溫度升高時(shí)，由于單位時(shí)間內(nèi)從液面汽化的分子數(shù)增多，所以其蒸汽飽和壓強(qiáng)增大 【答案】ACD 【解析】汽化與液化達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)氣體達(dá)到飽和，在穩(wěn)定情況下，密閉容器中如有某種液體存在，其中該液體蒸汽一定是飽和的，故A正確；壓強(qiáng)越大，飽和氣壓越大，密閉容器中有未飽和水蒸氣，向容器內(nèi)注入足量夠的空氣，增大氣壓，水汽不會(huì)達(dá)到飽和，故B錯(cuò)誤；CD均正確。 例3．空氣的溫度是，飽和水汽壓為，此時(shí)，水汽的實(shí)際壓強(qiáng)為，求相對(duì)濕度． 【思路點(diǎn)撥】在某一溫度下，飽和水汽壓為一定值，知道了絕對(duì)濕度可以算出相對(duì)濕度。 【答案】見(jiàn)解析 【解析】由相對(duì)濕度的計(jì)算公式可得 相對(duì)濕度 【總結(jié)升華】在某一溫度下，飽和水汽壓為一定值，知道了絕對(duì)濕度可以算出相對(duì)濕度；反之，知道了相對(duì)濕度也可以算出絕對(duì)濕度。 舉一反三: 【變式】在某溫度時(shí)，水蒸氣的絕對(duì)氣壓為，此時(shí)的相對(duì)濕度為，則此時(shí)的絕對(duì)濕度為多少？飽和汽壓為多大？ 【答案】見(jiàn)解析 【解析】（1）根據(jù)絕對(duì)濕度的定義可知此時(shí)的絕對(duì)濕度為． （2）由相對(duì)濕度公式 ． 可得 ． 【總結(jié)升華】解答此題的關(guān)鍵是應(yīng)明確各物理量的定義，再根據(jù)相對(duì)濕度的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。 例4．通常情況，冰只能使水冷卻，不能使水沸騰，但在特殊條件下，冰能使水沸騰．在燒瓶?jī)?nèi)灌半瓶水，放在火上加熱，待水沸騰后將燒瓶從火上取下并用塞子將瓶口塞住，這時(shí)沸騰停止了，把瓶倒過(guò)來(lái)在瓶底上放一些碎冰時(shí)，立刻看到水又重新沸騰起來(lái)，試解釋其原因． 【答案】見(jiàn)解析 【解析】原來(lái)，當(dāng)我們把瓶口塞住時(shí)。瓶中的空氣幾乎全被水蒸氣趕跑了，液面上只有蒸汽壓強(qiáng)，沒(méi)有空氣壓強(qiáng)．在瓶底放上碎冰后，瓶底冷卻使水蒸氣凝結(jié)為水滴，因此水面上的壓強(qiáng)降低，沸點(diǎn)也降低，所以水又重新沸騰起來(lái)． 舉一反三: 【變式1】一瓶礦泉水喝了一半后，把瓶蓋蓋緊，不久瓶?jī)?nèi)水的上方就形成了水的飽和蒸汽．當(dāng)溫度降低時(shí)，瓶?jī)?nèi)飽和蒸汽的密度會(huì)減小，請(qǐng)分析飽和蒸汽密度減小的過(guò)程． 【答案】見(jiàn)解析 【解析】溫度降低時(shí)，液體分子的平均動(dòng)能減小，單位時(shí)間里從液面飛出的分子數(shù)減少，回到液體的分子數(shù)大于從液體中飛出的分子數(shù)，氣態(tài)水分子密度減小，直到達(dá)到新的動(dòng)態(tài)平衡，故當(dāng)溫度降低時(shí)，飽和蒸汽密度減?。? 【總結(jié)升華】空氣的絕對(duì)濕度不變，當(dāng)氣濕降低時(shí)，空氣中的未飽和水蒸氣將逐漸接近飽和，當(dāng)氣溫降至某一溫度時(shí)，水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)，這時(shí)水蒸氣將凝結(jié)成水。 【變式2】在溫度不變時(shí)，飽和汽壓不隨體積變化．試分析其中的原因． 【答案】見(jiàn)解析 【解析】溫度不變時(shí)，飽和汽壓不隨體積變化，這是飽和汽區(qū)別于未飽和汽及通常氣體的一個(gè)重要特征．因?yàn)轶w積增大時(shí)，容器中蒸汽的密度減小，原來(lái)的飽和汽變成了未飽和汽，于是液體繼續(xù)蒸發(fā)，直到未飽和汽成為飽和汽為止．當(dāng)溫度不變時(shí)，飽和汽的密度跟原來(lái)的一樣，所以壓強(qiáng)不改變． 類型二、物態(tài)變化中的能量交換 例5．一定質(zhì)量的的冰熔化成的水時(shí)，其分子動(dòng)能之和和分子勢(shì)能之和的變化情況是（ ）． A．變大，變大 B．變小，變小 C．不變，變大 D．不變，變小 【思路點(diǎn)撥】的冰熔化成水，溫度不變，故分子的平均動(dòng)能不變。 【答案】C 【解析】的冰熔化成水，溫度不變，故分子的平均動(dòng)能不變．而分子總數(shù)不變，不變；冰熔化過(guò)程中吸收的熱量用來(lái)增大分子的勢(shì)能，故C正確． 【總結(jié)升華】的冰熔化成水，溫度不變，故分子的平均動(dòng)能不變，而分子總數(shù)不變，不變；冰熔化過(guò)程中吸收的熱量用來(lái)增大分子的熱能，故C正確。 舉一反三: 【變式】下列說(shuō)法不正確的是（ ）． A．不同晶體的熔化熱不相同 B．一定質(zhì)量的晶體，熔化時(shí)吸收的熱量與凝固時(shí)放出的熱量相等 C．不同非晶體的熔化熱不相同 D．汽化熱與溫度、壓強(qiáng)有關(guān) 【答案】C 【解析】不同的晶體有不同的結(jié)構(gòu)，要破壞不同物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，所需的能量也不同．因此，不同晶體的熔化熱不相同，故A項(xiàng)正確；一定質(zhì)量的晶體，熔化時(shí)吸收的熱量與凝固時(shí)放出的熱量相等，故B項(xiàng)正確；非晶體在液化過(guò)程中溫度會(huì)不斷改變，而不同溫度下物質(zhì)由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)吸收的熱量是不同的，所以非晶體沒(méi)有確定的熔化熱．故C項(xiàng)不正確；汽化熱與溫度、壓強(qiáng)有關(guān)，故D項(xiàng)正確． 例6．閱讀下面材料，并回答熱管的導(dǎo)熱原理是什么？ 熱管是20世紀(jì)80年代研制出來(lái)的一種導(dǎo)熱本領(lǐng)非常大的裝置，如圖所示，它比銅的導(dǎo)熱本領(lǐng)大上千倍，管內(nèi)壁附了一層多孔的材料，叫做吸收芯，吸收芯中充有酒精或其他易汽化的液體，當(dāng)管的一端受熱時(shí)，熱量會(huì)很快傳到另一端． 【思路點(diǎn)撥】“易汽化的液體”，那么易汽化就易液化。 【答案】見(jiàn)解析 【解析】“熱管”的一端受熱時(shí)，這一端吸收芯中的液體因吸熱而汽化，蒸氣沿管子由受熱一端跑到另一端，另一端由于未受熱，溫度低，蒸氣就在另一端放熱并液化，冷凝的液體被吸收芯吸附，通過(guò)毛細(xì)作用又回到了受熱的一端，如此循環(huán)往復(fù)，熱管里的液體不斷地汽化和液化，把熱量從一端傳到另一端． 【總結(jié)升華】從題目可知，熱管中有“易汽化的液體”，那么易汽化就易液化，汽化吸熱，液化放熱，故液體從加熱端吸熱，沿管子運(yùn)動(dòng)到另一端遇冷放熱，使得熱量傳遞出去。 例7．絕熱容器里盛有少量溫度是的水，從容器里迅速往外抽氣的時(shí)候，部分水急劇地蒸發(fā)，而其余的水都結(jié)成的冰，則結(jié)成的冰的質(zhì)量是原有水質(zhì)量的多少？已知時(shí)水的汽化熱，冰的熔化熱． 【答案】見(jiàn)解析 【解析】水蒸發(fā)時(shí)需要的汽化熱，在題中條件下，這些熱量只能由其余的水結(jié)成冰所減少的內(nèi)能所提供． 設(shè)蒸發(fā)的水的質(zhì)量是，結(jié)成冰的質(zhì)量是． 蒸發(fā)所需吸收的熱量 ， 水結(jié)成冰所放出的熱量 ． 由于容器與外界不發(fā)生熱交換，則 ， 即 ， 得 ． 所以結(jié)成冰的質(zhì)量與原有水的質(zhì)量之比為 ， 即 ． 舉一反三: 【變式1】一杯的水和一盆的水，下列說(shuō)法中正確的是（ ）． A．一盆水的熱量比一杯水的熱量多 B．一盆水的內(nèi)能比一杯水的內(nèi)能多 C．它們的分子平均動(dòng)能相同 D．若它們降低同樣的溫度，一盆水的內(nèi)能減少得多 【答案】BCD 【變式2】在壓強(qiáng)為時(shí)，使的水全部汽化，需要吸收的熱量是多少？ 【答案】見(jiàn)解析 【解析】查表知在壓強(qiáng)為時(shí)，水在達(dá)到沸點(diǎn)時(shí)的汽化熱為．要使的水全部汽化，應(yīng)先使水溫上升到，則需吸收的熱量總共為 ． 【變式3】的水與的水蒸氣相比較，下列說(shuō)法中正確的是（ ）． A．分子的平均動(dòng)能與分子的總動(dòng)能都相同 B．分子的平均動(dòng)能相同，分子的總動(dòng)能不同 C．內(nèi)能相同 D．的水的內(nèi)能小于的水蒸氣的內(nèi)能 【答案】A、D 【解析】溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，因而在相同的溫度下，分子的平均動(dòng)能相同，又水與水蒸氣的分子數(shù)相同，因而分子的總動(dòng)能相同，A正確；從的水變成的水蒸氣的過(guò)程中，分子間的距離變大，要克服分子引力做功，因而分子勢(shì)能增加．所以的水的內(nèi)能小于的水蒸氣的內(nèi)能。D正確． 【總結(jié)升華】解決本題的關(guān)鍵是從宏觀和微觀兩個(gè)角度搞清與物體的內(nèi)能有關(guān)的因素。 例8．用同一熱源加熱某種物質(zhì)，使其從固態(tài)變成液態(tài)，直至沸騰。整個(gè)過(guò)程物質(zhì)的溫度與時(shí)間關(guān)系圖象如圖所示，下列判斷正確的是（ ）． A．t1與t2相比，物質(zhì)的內(nèi)能相同．因?yàn)闇囟认嗤? B．從t2到t3到t4，物質(zhì)都處在沸騰的過(guò)程中 C．在t1和t2之間物質(zhì)處于固液共存態(tài) D．物質(zhì)達(dá)到熔點(diǎn)后不需要再吸收熱量仍能熔化 【答案】C 【解析】從t1到t2的時(shí)間段，物體要吸收熱量，內(nèi)能就會(huì)增加，所以t2這段時(shí)刻，內(nèi)能較大．故A錯(cuò)誤；B由圖可知，從t3到t4，物質(zhì)都處在沸騰的過(guò)程中，t2還在熔化過(guò)程中，故B錯(cuò)誤；由圖可知，此物質(zhì)是晶體，因此在t1和t2之間物質(zhì)處于熔化狀態(tài)，是固液共存態(tài)，故C正確；因?yàn)槲镔|(zhì)熔化和沸騰都需要吸熱，故D錯(cuò)誤．故選C． 舉一反三: 【變式1】的冰和的水蒸氣混合后． （1）若冰剛好全部熔化，則冰和水蒸氣的質(zhì)量比是多少？ （2）若得到的水，則冰和水蒸氣的質(zhì)量比是多少？（已知水在的汽化熱是，冰的熔化熱是） 【答案】見(jiàn)解析 【解析】（1）設(shè)冰的質(zhì)量為，水蒸氣的質(zhì)量為，則有， 所以 。 （2）同（1）可得方程式如下： ， 即 。 【總結(jié)升華】解答本題應(yīng)明確的水蒸氣變成的水時(shí)要放出汽化熱，的水降到的水時(shí)也要放出熱量；的冰熔化成的水時(shí)，要吸收熱量。而要清楚物理過(guò)程才能正確列出方程求解。 例9．“和平號(hào)0空間站已于2001年3月23日成功地墜落在南太平洋海域，墜落過(guò)程可簡(jiǎn)化為從一個(gè)近圓軌道（可近似看做圓軌道）開(kāi)始，經(jīng)過(guò)與大氣摩擦，空間站的大部分經(jīng)過(guò)升溫、熔化、最后汽化而銷毀，剩下的殘片墜人大海，此過(guò)程中，空間站原來(lái)的機(jī)械能中除一部分用于銷毀和一部分被殘片帶走外，還有一部分能量通過(guò)其他方式散失（不考慮墜落過(guò)程中化學(xué)反應(yīng)的能量）．（1）試導(dǎo)出用下列各物理量的符號(hào)表示散失能量的公式；（2）算出的數(shù)值（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）． 墜落開(kāi)始時(shí)空間站的質(zhì)量為； 軌道離地面的高度為； 地球半徑為； 墜落空間范圍內(nèi)重力速度可看做； 海殘片的質(zhì)量； 入海殘片的溫度升高了； 入海殘片的入海速度為聲速； 空間站材料每升溫平均所需能量； 每銷毀材料平均所需能量． 【答案】見(jiàn)解析 【解析】（1）根據(jù)題目所給條件，從近圓軌道到地面的空間中重力加速度；若以地面為零勢(shì)能面，墜落過(guò)程開(kāi)始時(shí)空間站在近圓軌道的勢(shì)能為 　　． 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ① 以表示空間站在近圓軌道上的速度，根據(jù)引力提供向心力，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得 　?。?　　　　　　　　　　　　　　　　 ② 由②式可得空間站在近圓軌道上的動(dòng)能為 　　． 　　　　　　　　　　　　　　 ③ 由①、③得，在近圓軌道上空間站的機(jī)械能 　?。? 　　　　　　　　　 ④ 在墜落過(guò)程中，用于一部分銷毀所需的能量為 　　． 　　　　　　　　　 　 ⑤ 用于殘片升溫所需的能量為 　?。? 　　　　　　　　　　 　　 ⑥ 殘片入海時(shí)的動(dòng)能為 　?。? 　　　　　　　　　　　 　 ⑦ 以表示其他方式散失的能量，則由能量守恒得 ． ⑧ 將④⑤⑥⑦式代入⑧式整理得 ⑨ （2）將題目所給的數(shù)據(jù)代入⑨式可解得 ．