2022-2023年高考物理一轮复习 物态变化中能量转化问题的分析方法
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物态变化中能量转化问题的分析方法\n物体在物态变化的过程中,遵守能量守恒定律.晶体熔化为同温度的液体、液体汽化为同温度的气体需要吸收能量,用来增加分子势能；反之,凝固、液化需要放出能量,分子势能减小.\n物体在存在状态不变的情况下,从外界获得能量,物体内能增大,对于固体、液体而言,分子动能和分子势能都增加,主要是分子动能增加,分子势能的增加一般不计,表现为温度升高；对于气体,分子势能的变化一般不计,从外界获得的能量全部用来增加分子的动能,表现为温度升高.反之,物体向外放出能量,分子动能减小,温度降低.物体与外界进行能量交换的方式有两种：一是通过热传递实现内能的转移,二是通过做功实现内能与其他能量的转化.\n[例]用质量为0.5kg的铁锤去打击质量为50g的铁钉.已知锤打击铁钉时的速度为12m/s,且每次打击后铁锤不再弹起,如果在打击时有80%的能量变成内能,并且这些热量有50%被铁钉吸收,现要使铁钉温度升高10℃,问要打多少次铁钉？[不计铁钉的体积变化,铁的比热容为460J/(kg·℃)]\n[答案]16次\n1．某人在做测定水的汽化热实验时,得到的数据如下：铜制量热器小筒的质量M1＝200g,通入水蒸气前筒内水的质量M2＝350g,温度t1＝14℃；通入t2＝100℃的水蒸气后水的温度为t3＝36℃,水的质量变为M3＝364g,则测得的水的汽化热L是多少？[铜的比热容c铜＝3.9×102J/(kg·℃),水的比热容c水＝4.2×103J/(kg·℃)]\n解析：加入的水蒸气的质量为M4＝M3－M2＝364g－350g＝14g,水蒸气液化为水又降温后放出的热量为Q1＝M4L＋M4c水(t2－t3)量热器中的水和量热器小筒升温所吸收的热量为Q2＝M1c铜(t3－t1)＋M2c水(t3－t1)\n根据能量守恒Q1＝Q2,即M4L＋M4c水(t2－t3)＝M1c铜(t3－t1)＋M2c水(t3－t1)把数值代入上式,可得L≈2.2×106J/kg.因为在相同的热学状态下,汽化热等于液化热,所以此时水的汽化热为L＝2.2×106J/kg.答案：2.2×106J/kg\n2.如图1所示,一个小铁块沿半径为R＝0.2m的半球内壁自上缘由静止下滑,当滑至半球底部时,速度为1m/s,设此过程中损失的机械能全部变为内能,并有40%被铁块吸收.已知铁的比热容c＝0.46×103J/(kg·℃),重力加速度g取10m/s2.求铁块升高的温度.图1\n答案：1.3×10－3℃\n3．如果已知铜制量热器小筒的质量是150g,里面装着100g16℃的水,放入9g0℃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＝3.9×102J/(kg·℃),水的比热容c水＝4.2×103J/(kg·℃)]解析：9克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℃)\n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℃)把数值代入上式,可得λ≈3.3×105J/kg.答案：3.3×105J/kg
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