高中物理競(jìng)賽輔導(dǎo)物態(tài)變化(已改無(wú)錯(cuò)字)
2023-07-09 00:02:52 本頁(yè)面
【正文】 保持在其熔點(diǎn)不變，直至全部熔解為止。對(duì)于大多數(shù)晶體，熔解時(shí)體積增大，但還有少數(shù)的晶體，如冰、鉍、灰鑄鐵在熔解時(shí)體積反而縮小。晶體的熔點(diǎn)與晶體的種類(lèi)有關(guān)，對(duì)于同一種晶體，其熔點(diǎn)與壓強(qiáng)有關(guān)。熔解時(shí)體積增大的物質(zhì)，其熔點(diǎn)隨壓強(qiáng)的增加而增大，熔解時(shí)體積減小的物質(zhì)，其熔點(diǎn)隨壓強(qiáng)的增大而減小。晶體在熔解時(shí)，要吸收的熱量，單位質(zhì)量的某種物質(zhì)，由固態(tài)熔解為液態(tài)時(shí)，所吸收的熱量叫做物質(zhì)的熔解熱，記為λ，因此對(duì)質(zhì)量為m的物體全部熔解所需吸收的熱量Q=λm。②凝固物質(zhì)由液相變?yōu)楣滔喾Q為凝固。其中晶體的熔液凝固時(shí)形成晶體，這個(gè)過(guò)程又稱為結(jié)晶。結(jié)晶的過(guò)程是無(wú)規(guī)則排列的粒子形成空間點(diǎn)陣的過(guò)程，在此期間，固、液兩態(tài)平衡共存，溫度保持不變。在結(jié)晶過(guò)程中，單位質(zhì)量的物質(zhì)對(duì)外釋放的熱量稱為凝固熱。它與該物質(zhì)在同溫度下的熔解熱相同。4．3．固氣相變物質(zhì)從固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)的過(guò)程叫做升華。從氣態(tài)直接轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程叫凝華。常溫常壓下，干冰、硫、磷等有顯著的升華現(xiàn)象。，氣溫降到0℃以下，水蒸氣便直接凝華成冰晶為結(jié)霜。升華時(shí)粒子直接由點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)變?yōu)闅怏w分子，一方面要克服粒子間的作用力做功，同時(shí)還要克服外界壓強(qiáng)作功。使單位質(zhì)量的物質(zhì)升華時(shí)所吸收的熱力做功，同時(shí)還要克服外界壓強(qiáng)做功。使單位質(zhì)量的物質(zhì)升華時(shí)所吸收的熱量稱為升華熱，它等于汽化熱與熔解熱之和，即。例：已知冰、水和水蒸氣在一密閉容器內(nèi)(容器內(nèi)沒(méi)有任何其他物質(zhì))，如能三態(tài)平衡共存，則系統(tǒng)的溫度和壓強(qiáng)必定分別是℃和?，F(xiàn)有冰、水和水蒸氣各1g處于上述平衡狀態(tài)。若保持總體積不變而對(duì)此系統(tǒng)緩慢加熱，輸入的熱量Q=。試估算系統(tǒng)再達(dá)到平衡后，冰、水和水蒸氣的質(zhì)量。已知此條件下冰的升華熱；水的汽化熱。分析:。比較與Q的大小關(guān)系，判斷出冰不能全部熔化，物態(tài)變化過(guò)程中始終是三態(tài)共存且接近平衡，所以系統(tǒng)的溫度和壓強(qiáng)均不變。解:估算在題給溫度和壓強(qiáng)條件下水蒸氣的密度，M是水蒸氣的摩爾質(zhì)量，代入數(shù)據(jù)，得。同樣條件下水的密度,。水的三個(gè)狀態(tài)在質(zhì)量相同條件下，水蒸氣的體積遠(yuǎn)大于水和冰的體積之和。又已知冰熔化成水時(shí)體積變化不大。在總體積不變的條件下，完全可以認(rèn)為這系統(tǒng)的物態(tài)變化中水蒸氣的體積不變，也就是系統(tǒng)再次平衡時(shí)水蒸氣的質(zhì)量是1g。這樣，系統(tǒng)的物態(tài)變化幾乎完全是冰熔化為水的過(guò)程。設(shè)再次平衡后冰、水、水蒸氣的質(zhì)量分別是x、y、z，則有z=1gx+y=2g將Q、數(shù)值代入得x=,y=。例：兩個(gè)同樣的圓柱形絕熱量熱器，高度均為h=75cm。第一個(gè)量熱器1/3部分裝有水，它是預(yù)先注入量熱器內(nèi)的水冷卻而形成的：第二個(gè)量熱器內(nèi)1/3部分是溫度=10℃的水。將第二個(gè)量熱器內(nèi)的水倒入第一個(gè)量熱器內(nèi)時(shí)，結(jié)果它們占量熱器的2/3。而當(dāng)?shù)谝粋€(gè)量熱器內(nèi)的溫度穩(wěn)定后，它們的高度增加了△t=。冰的密度，冰的熔解熱=340kJ/kg，冰的比熱，水的比熱。求在第一個(gè)量熱器內(nèi)冰的初溫。解:如果建立熱平衡后，量熱器內(nèi)物體的高度增加了，這意味著有部分水結(jié)冰了(結(jié)冰時(shí)水的體積增大)，然后可以確信，并不是所有的水都結(jié)冰了，否則它的體積就要增大到倍，而所占量熱器的高度要增加，其實(shí)按題意△，于是可以作出結(jié)論，在量熱器內(nèi)穩(wěn)定溫度等于0℃。利用這個(gè)條件，列出熱平衡方程 ①式中是冰的初溫，而△m是結(jié)冰的水的質(zhì)量。前面已指出，在結(jié)冰時(shí)體積增大到倍，這意味著 ②式中S是量熱器的橫截面積，從②式中得出△m代入①式，并利用關(guān)系式得到。由此得 即 代入數(shù)據(jù)得 =℃說(shuō)明 處理物態(tài)變化問(wèn)題，確定最終的終態(tài)究竟處于什么狀態(tài)十分重要，對(duì)本題，就可能存在有三種不同的終態(tài)：a、只有冰；b、冰和水的混合物；c、只有水。當(dāng)然如能用定性分析的方法先確定末狀態(tài)則可使解題變得較為簡(jiǎn)捷。167。4。4 熱傳遞內(nèi)能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到同一物體的鄰近部分的過(guò)程叫熱傳遞。熱傳遞的方式有三種：對(duì)流、傳導(dǎo)和輻射①對(duì)流 固、液、氣都能導(dǎo)熱，但在液體和氣體中還有另一種傳熱方式，就是流體中由于溫度不同的各部分相互混合的宏觀運(yùn)動(dòng)所引起的傳熱現(xiàn)象稱為對(duì)流。對(duì)流分自然對(duì)流和強(qiáng)迫對(duì)流。自然對(duì)流是由于流體存在溫差而引起密度差，較熱的流體密度小由浮力而上升，較冷的流體密度大而下沉，從而引起對(duì)流傳熱。強(qiáng)迫對(duì)流是通過(guò)人工方式如風(fēng)扇等來(lái)迫使流體流動(dòng)的。②熱傳導(dǎo) 物體或物體系由于各處溫度不同引起的熱量從溫度較高處傳遞到溫度較低處的現(xiàn)象叫熱傳導(dǎo)。它是固體中熱傳遞的主要形式，在氣體或液體中，熱傳導(dǎo)過(guò)程往往和對(duì)流同時(shí)發(fā)生。從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)看，溫度高處分子的平均熱運(yùn)動(dòng)能量大，溫度低處分子的平均熱運(yùn)動(dòng)能量小，于是通過(guò)分子間的相互碰撞，一部分內(nèi)能將從溫度高處傳遞到溫度低處。如果導(dǎo)熱體各點(diǎn)溫度不隨時(shí)間變化，這種導(dǎo)熱過(guò)程稱為穩(wěn)定導(dǎo)熱，在這種情況下，考慮長(zhǎng)度為l，橫截面積為S的柱體，兩端截面處的溫度為，且，則熱量沿著柱體長(zhǎng)度方向傳遞，在△t時(shí)間內(nèi)通過(guò)橫截面S所傳遞的熱量為式中K為物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)。固體、液體和氣體都可以熱傳導(dǎo)，其中金屬的導(dǎo)熱性最好，液體除水銀和熔化的金屬外，導(dǎo)熱性不好，氣體的導(dǎo)熱性比液體更差。石棉的熱傳導(dǎo)性能極差，因此常作為絕熱材料。③熱輻射 物體因自身的溫度而向外發(fā)射能量，發(fā)射出的是不同波長(zhǎng)的電磁波，這種熱傳遞方式的特點(diǎn)是：不依靠氣體或液體的流動(dòng)，又不依靠分子之間碰撞來(lái)傳導(dǎo)，因而在真空環(huán)境中也能進(jìn)行；熱輻射與
教學(xué)教案相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1