物态变化温度教学课件

物态变化与温度欢迎来到八年级物理上册第三章学习课程本节课我们将深入探讨物质的三态变化与温度的关系，帮助同学们理解固体、液体和气体之间的转换是如何受温度影响的我们将通过生活中常见的实例来解释物态变化的物理原理，使抽象的概念变得直观易懂本课程包含50张详细教学课件，涵盖了温度的基本概念、物质三态特点、相变条件以及在日常生活中的应用希望通过本次学习，同学们能够掌握物态变化的规律，理解温度这一物理量在其中扮演的关键角色，并能将所学知识应用到实际生活中课程目标理解温度的物理概念掌握温度作为表示物体冷热程度的物理量，了解其在分子运动中的物理意义，以及温度与热量传递方向的关系掌握物质三态特点及变化条件理解固态、液态、气态物质的微观结构特点，掌握物质在不同状态间转变的条件和规律，能从分子运动角度解释状态变化认识温度计的原理和使用了解不同类型温度计的工作原理，掌握正确的温度测量方法，能够根据实际需要选择合适的测量工具学会测量与记录温度数据能够设计并进行物态变化相关实验，准确记录和分析温度变化数据，绘制温度-时间图像并从中提取有用信息什么是温度？物理量定义温度是表示物体冷热程度的物理量，是我们感知环境变化的重要指标它直接影响着物质的状态和能量传递方向微观解释从微观角度看，温度是物质分子平均动能的宏观表现温度越高，分子运动越剧烈；温度越低，分子运动越缓慢热量传递温度决定了热量传递的方向，热量总是从高温物体传向低温物体，直到两者达到热平衡，温度相等生活关联温度与人们日常生活息息相关，从天气预报、烹饪食物到医疗诊断，温度测量无处不在，是我们生活中不可或缺的物理量温度的单位摄氏度℃华氏度℉开尔文K最常用的温度单位，由瑞典天文学家摄主要在美国和少数几个国家使用的温度国际单位制中的温度单位，以绝对零度尔修斯创立以水在标准大气压下的冰单位由德国物理学家华伦海特创立，为起点（0K约等于-

273.15℃）开尔文点为0℃，沸点为100℃，将其间分为以氯化铵和冰的混合物温度为0℉，正常是一种绝对温标，在科学研究中广泛应100等份人体温度为96℉（后修正为

98.6℉）用在中国及大多数国家的日常生活和科学开尔文与摄氏度的换算公式K=℃+研究中广泛使用摄氏温标清晰直观，华氏度与摄氏度的换算公式℉=℃×

273.15易于理解和应用

1.8+32温度与日常生活℃

36.5人体正常体温健康成人的正常体温范围，体温超过

37.5℃通常被视为发热人体温度是评估健康状况的重要指标℃0水的冰点纯水在标准大气压下从液态变为固态的温度这个温度是摄氏度的重要参考点，也是气象观测中重要的临界温度℃100水的沸点纯水在标准大气压（

101.325千帕）下从液态变为气态的温度这个温度因海拔高度和大气压力的不同而有所变化℃20舒适室温一般认为15℃-25℃是人体感觉舒适的室内温度范围，冬季通常控制在18℃-22℃，夏季控制在24℃-26℃温度计的种类水银温度计酒精温度计电子温度计红外线温度计利用水银热胀冷缩的特性制利用有色酒精热胀冷缩特性制利用热敏电阻或热电偶的电阻通过测量物体发射的红外辐射成，测量范围广（-38℃至成，适用于低温环境测量（-随温度变化的特性制成，反应来确定温度，无需接触被测物357℃），精度高，常用于精114℃至78℃）因不含有毒迅速，读数直观，测量范围体，测量速度快，适用于高确温度测量但含有有毒水物质，安全性高，常用于家庭广，精度高，广泛应用于医温、运动物体或难以接触的物银，逐渐被其他类型温度计替和教学疗、工业和家庭体测温代温度计的原理热胀冷缩温度计的基本工作原理液体体积变化液体温度计利用液体体积随温度变化的特性金属膨胀系数差异双金属片温度计利用不同金属热膨胀系数的差异电阻温度变化电子温度计利用导体或半导体电阻随温度变化的特性温度计的工作原理基于物质的物理特性随温度变化的规律传统液体温度计利用液体（如水银或酒精）在加热时体积膨胀、冷却时体积收缩的特性，通过观察液柱高度变化来指示温度双金属片温度计则利用两种不同金属的热膨胀系数差异，温度变化时产生弯曲，带动指针移动现代电子温度计多采用热敏电阻，其电阻值随温度变化而变化，通过测量电阻值来确定温度温度计的使用方法正确记录和保管等待稳定读数记录温度时保留适当小数位数，反正确放置温度计给予足够时间让温度计达到热平映测量精度使用后妥善保管温度选择合适的温度计确保温度计感温部分与被测物体充衡通常需等待30秒至3分钟不计，避免剧烈震动或极端温度环根据测量对象和环境选择适当类型分接触液体温度计测量液体温度等，直到读数不再变化读数时，境，特别是水银温度计需防止破裂的温度计测量人体温度选用医用时，水银球需完全浸入液体中但不视线应与液柱顶部平齐，避免视差造成汞污染温度计，测量低温环境选用酒精温能接触容器底部或壁面，避免影响误差度计，测量高温物体选用水银温度测量准确性计或红外线温度计物质的三态固态液态固态物质具有固定的体积和形液态物质具有固定的体积但形状，不会随容器变化而改变状不固定，会随容器形状变化这是因为固态物质中的分子排而变化液态物质中的分子排列紧密有序，分子间引力强，列较松散，分子间距离适中，只能做小幅振动，无法自由移分子间作用力适中，分子可以动，从而保持了物质的固定形相对自由地滑动，但不足以使状和体积分子完全分离气态气态物质既没有固定的体积也没有固定的形状，会充满整个容器空间气态物质中的分子排列极其松散，分子间距离很大，分子间作用力很弱，分子运动极其活跃，可以自由移动到容器的任何部分固态物质的特点分子排列紧密有序分子间作用力强固态物质中的分子排列成规则的晶格结构，分子之间的引力足够强，能够克服热运动的位置相对固定影响不易压缩，有硬度振动幅度小由于分子间距离已很小，外力难以进一步压分子只能在平衡位置附近做小幅振动，无法缩，表现出一定硬度自由移动固态物质是我们日常生活中最常见的物质状态之一，如金属、岩石、冰等固态物质的这些特性使得它们能够保持特定的形状，承受一定的外力而不变形，这对建筑材料、工具制造等领域至关重要温度升高时，固态物质中分子振动加剧，当热能足够大时，分子间作用力无法维持规则排列，物质就会从固态转变为液态，这就是我们熟知的熔化现象液态物质的特点分子排列较松散分子间有一定距离分子运动较活跃可以流动，形状随容器变化液体分子没有严格的晶格液态物质中分子间距离比液体分子不仅可以振动，结构，排列较为无序，但固态大，但比气态小得还可以自由转动和平移，由于分子可以相对滑动，仍保持一定的近距离有序多这种适中的分子间距分子间位置可以互换，但液体能够流动并适应容器性这种短程有序使液离使液体分子能够相互滑运动速度不及气态分子活形状，但由于分子间仍有体既有一定流动性，又保动，但不会完全分离跃这种运动特性赋予了较强作用力，液体保持固持固定体积液体流动性定体积，不会自发膨胀充满容器气态物质的特点气态物质的分子排列极其松散，分子间距离远大于分子本身尺寸，分子间几乎没有作用力这使得气体分子能够高速、无规则地运动，可以自由地占据容器中的任何位置气态物质的分子运动极其活跃，它们以高速运动并不断碰撞容器壁和其他分子正是这种持续的碰撞产生了气体压强由于分子间距离大，气体极易被压缩，体积可以随压力变化而显著改变气体会自发膨胀充满整个可用空间，没有固定的体积和形状物态变化的类型熔化凝固固态液态，物质吸收热量液态固态，物质释放热量→→•例如冰变成水•例如水结成冰•需达到熔点温度•需降至凝固点温度凝华汽化气态固态，物质释放热量液态气态，物质吸收热量→→•例如水蒸气结霜•包括蒸发和沸腾•跳过液态直接变为固态•沸腾需达到沸点温度升华液化固态气态，物质吸收热量气态液态，物质释放热量→→•例如干冰变成二氧化碳气体•例如水蒸气变成水•跳过液态直接变为气态•需降温或增压熔化现象熔化的定义与条件分子运动视角的解释熔化是固体吸收热量变为液体的过程这一过程中，物质需要吸从分子运动角度看，固体中的分子在平衡位置附近做小幅振动收大量的热量，但温度保持不变，吸收的热量全部用于破坏分子随着温度升高，分子振动幅度增大，振动能量不断增加间的有序排列当温度达到熔点时，分子获得足够的能量，能够克服分子间的作熔化发生的必要条件是温度达到物质的熔点在熔点温度下，物用力，分子间有序排列被破坏，分子开始能够相对滑动，物质从质可以同时以固态和液态形式存在，处于相平衡状态固态变为液态在熔化过程中，物质的内能增加，而温度保持不变熔点影响熔点的因素物质的种类不同物质分子结构和键合方式决定熔点物质的纯度杂质会降低物质的熔点，使熔化过程发生在一个温度范围内外界压力压力增大通常会使熔点升高，但水等特殊物质例外晶体结构晶格排列方式影响分子间作用力，进而影响熔点物质的熔点主要取决于构成物质的分子、原子或离子之间的作用力大小共价键和离子键的键能较大，因此共价晶体（如金刚石）和离子晶体（如氯化钠）通常具有较高的熔点金属键的强度适中，金属的熔点也相对较高分子晶体（如冰）中分子间主要靠范德华力或氢键连接，这些作用力较弱，因此熔点较低凝固现象凝固的定义凝固的条件凝固是液体放出热量变为固体凝固发生的必要条件是温度降的过程，是熔化的逆过程在至物质的凝固点在凝固点温这一过程中，物质需要释放大度下，物质可以同时以液态和量的热量，但温度保持不变，固态形式存在，处于相平衡状释放的热量来自分子间形成有态对于纯物质，凝固点通常序排列时释放的能量与熔点相同分子角度的解释从分子运动角度看，液体中的分子能够自由滑动但彼此靠近随着温度降低，分子运动减慢，能量减少当温度降至凝固点时，分子运动的能量不足以克服分子间的引力，分子开始排列成有序结构，物质从液态变为固态凝固点凝固点定义过冷现象凝固点是物质从液态变为固态的特定温度对于纯物质，在标准在某些条件下，液体可能被冷却到低于其凝固点的温度而仍保持大气压下，凝固点是一个确定的温度值，与熔点相同这是因为液态，这种现象称为过冷过冷是一种亚稳态，只需要微小的扰凝固过程是熔化过程的逆过程，遵循相同的热力学平衡条件动就可能使液体迅速凝固过冷现象的发生与结晶核的形成有关结晶核是凝固过程中首先在凝固点温度下，物质可以同时以液态和固态两种形式共存，系形成的微小晶体，它们为更多分子提供了排列的模板如果缺乏统处于相平衡状态只有当系统中的热量持续被移除，才能使所结晶核，即使温度低于凝固点，液体也可能保持液态向过冷液有液体完全转变为固体体中投入一小块固体或轻轻振动容器，可以促使结晶核形成，液体会迅速凝固熔化与凝固实验实验器材准备•烧杯、试管、温度计（-10℃至110℃）•酒精灯、铁架台、石棉网、三脚架•冰块、食盐、电子秤、计时器•纯净水、导热油（用于油浴）冰的熔化实验•将碎冰块放入干燥的烧杯中•插入温度计，确保水银球被冰块包围•每隔30秒记录一次温度数据•观察冰开始熔化和完全熔化时的温度水的凝固实验•将适量纯净水放入试管中•将试管置于冰盐混合物中进行冷却•每隔30秒记录一次温度数据•观察水开始凝固和完全凝固时的温度数据记录与分析•制作温度-时间表格•绘制温度-时间图像•分析图像中的平台段及其物理意义•比较熔化点与凝固点是否一致熔化凝固温度曲线汽化现象汽化的定义两种形式汽化是液体吸收热量变为气体的过程这一过程中，液体分子获得足够汽化分为蒸发和沸腾两种形式蒸发仅发生在液体表面，可在任何温度的能量，克服分子间的引力，从液体表面或内部逃逸出来，成为自由运下进行；沸腾则发生在液体内部和表面，需要达到特定温度（沸点）才动的气体分子能发生日常生活中的汽化现象分子运动解释生活中的汽化现象非常普遍，如晾晒衣物、水坑干涸、熬制中药、烹饪从分子运动角度看，液体中的分子运动速度不同，当某些分子获得足够食物等这些现象都涉及液体转变为气体的过程，只是速度和条件各不的能量，能够克服液体表面的分子引力时，就会逃逸成为气体分子温相同度越高，具有足够能量逃逸的分子越多，汽化速度越快蒸发现象蒸发的定义蒸发是指液体表面的分子获得足够能量，克服分子间引力和外界压力，逃逸到空气中成为气体分子的过程这是一种发生在液体表面的汽化现象蒸发的特点蒸发可以在任何温度下进行，不需要达到沸点蒸发速度与温度、液体表面积、空气流动和环境湿度有关蒸发是一个缓慢的过程，只有表面分子参与生活中的应用蒸发现象在生活中应用广泛晾晒衣物利用水分蒸发使衣物干燥；风扇降温是通过加速汗液蒸发带走热量；酒精擦拭降温是利用酒精的快速蒸发带走皮肤热量影响蒸发速率的因素温度表面积空气流动湿度温度越高，液体分子的平均动液体表面积越大，与空气接触空气流动加快可以迅速带走液环境湿度越低，空气中水分子能越大，具有足够能量逃逸的的分子数量越多，能够逃逸的体表面已蒸发的分子，降低液浓度越低，液体表面分子逃逸分子数量越多，蒸发速率越分子也就越多，蒸发速率越体表面上方的分子浓度，减少到空气中的净速率越大，蒸发快这就是为什么夏天衣服干快这就是为什么我们晾晒衣已蒸发分子重新回到液体的机速率越快这就是为什么在干得比冬天快，热水比冷水蒸发物时会把衣物展开，而不是堆会，从而加快蒸发速率燥的沙漠地区，水分蒸发极更迅速叠在一起快蒸发的冷却作用冷却原理蒸发过程中，只有动能较高（速度较快）的分子才能克服分子间引力逃离液体表面这些高能分子的离去使液体中剩余分子的平均动能降低，表现为液体温度下降人体排汗降温人体出汗是一种自然的温度调节机制当体温升高时，皮肤表面的汗腺分泌汗液，汗液蒸发吸收体表热量，带走多余的热能，从而降低体温，保持体温恒定酒精蒸发实验用酒精擦拭温度计水银球部分，可以观察到温度计读数迅速下降这是因为酒精蒸发吸收温度计表面的热量，使温度计温度降低酒精的挥发性比水强，因此冷却效果更显著4生活中的应用蒸发冷却在生活中有广泛应用夏季用湿毛巾擦拭皮肤感到凉爽；沙漠地区使用陶罐储水利用渗出水分蒸发制冷；冷却塔利用水蒸发降低工业设备温度沸腾现象沸腾的定义与特点观察与分子解释沸腾是液体内部和表面同时进行的剧烈汽化现象与蒸发不同，观察水的沸腾过程，可以看到最初在容器底部和壁面形成小气沸腾需要在特定温度（沸点）下才能发生，并且整个液体都参与泡，这些气泡上升过程中可能消失随着温度继续升高达到沸汽化过程，而不仅限于表面点，整个液体中都会形成大量气泡，并能顺利上升至表面破裂沸腾时，液体内部形成大量气泡，这些气泡迅速上升并破裂，释放出气体沸腾是一种快速的汽化方式，能在短时间内使大量液从分子运动角度看，沸腾时液体分子获得足够能量，大量分子同体转变为气体时克服分子间引力，形成气泡沸点温度下，液体内部气泡中的蒸气压等于外界大气压，气泡能够稳定存在并上升至表面沸点沸点是指液体在标准大气压（

101.325千帕）下沸腾时的温度在沸点温度下，液体内部形成的气泡中的蒸气压正好等于外界大气压，使气泡能够稳定存在并上升至液面纯物质的沸点是一个确定的温度值，是物质的重要物理特性之一不同物质的沸点差异很大，与分子间引力的强弱密切相关分子间引力越强，需要更多的能量使分子摆脱这种引力，沸点就越高例如，水的分子间存在氢键，引力较强，沸点为100℃；而氧气分子间仅有范德华力，引力较弱，沸点为-183℃物质沸点的高低也受到压力和杂质的影响压力对沸点的影响℃℃12090高压锅内水沸点海拔3000米水沸点标准高压锅内压力约为200千帕，使水的沸点提高海拔地区大气压低，水的沸点降低，影响烹饪高到约120℃，加速食物烹饪过程效果和时间℃100标准大气压下水沸点在海平面，标准大气压（

101.325千帕）下，纯水的沸点为100℃压力与沸点之间存在明确的关系压力增大，沸点升高；压力减小，沸点降低这是因为沸腾发生的条件是液体内部形成的气泡中的蒸气压必须等于或大于外界压力，气泡才能稳定存在并上升高压锅利用密闭环境增加内部压力，提高水的沸点，使烹饪在更高温度下进行，加速食物中化学反应，缩短烹饪时间相反，在高海拔地区，大气压较低，水的沸点降低，食物需要更长时间烹饪在工业生产中，通过调节压力控制沸点，是许多化学和冶金过程的重要技术手段沸腾实验数据分析观察记录根据记录的数据绘制温度-时间图实验操作观察水温变化过程初始温度上升像，分析图像中的变化趋势和特征实验准备向烧杯中加入约100ml纯净水，放阶段、接近沸点时的现象（小气泡点确定水的沸点，观察沸腾过程准备实验器材烧杯（250ml）、在铁架台上的石棉网上点燃酒精形成）、沸腾平台阶段（大量气泡中温度是否保持恒定思考影响实温度计（0-110℃）、酒精灯、铁灯加热烧杯，将温度计浸入水中但形成并持续上升）详细记录温度验结果的因素，如水的纯度、大气架台、石棉网、三脚架、计时器、不触底开始加热后，每隔30秒记变化数据，注意沸腾时温度是否保压等纯净水确保温度计水银球不接触录一次温度数据，直到水完全沸腾持恒定烧杯底部或壁面，以避免测量误3-5分钟后停止差汽化温度曲线液化现象定义特点温度条件气体释放热量变为液体的过程温度降低至液化点以下2能量变化压力条件放出热量，与汽化相反压力增大至足够程度液化是汽化的逆过程，是气体放出热量变为液体的现象在自然界中，液化现象十分普遍，如水蒸气凝结成水滴形成云雾、露珠和雨水等液化过程伴随着热量的释放，这也解释了为什么雨天感觉比雾天暖和——水蒸气液化成雨滴时释放的热量使空气温度升高从分子运动角度看，气体中的分子运动速度很快，分子间距离大，几乎没有相互作用力当温度降低或压力增大时，分子运动减慢，分子间距离减小，分子间作用力增强，最终形成液体液化过程中分子由无序运动变为相对有序排列，系统的无序度减小，因此需要向外界释放热量液化的条件温度条件压力条件气体要液化，首先需要将其温度降低到一定程度不同气体需要在温度低于临界温度的条件下，增加压力可以促使气体液化压的温度条件不同，例如水蒸气在标准大气压下温度降至100℃以力增大会使气体分子被压缩到一起，分子间距离减小，分子间作下就可能液化，而氧气则需要冷却到-183℃以下用力增强，有利于形成液体值得注意的是，每种气体都有一个临界温度，只有当温度低于这临界压力是指气体在临界温度下液化所需的最小压力不同气体个临界温度时，气体才可能通过增加压力而液化如果温度高于的临界温度和临界压力各不相同，例如，水的临界温度为临界温度，无论压力多大，气体都不会液化374℃，临界压力为

22.1兆帕；而氧气的临界温度为-118℃，临界压力为

5.0兆帕液化的应用工业气体液化空调制冷原理蒸馏技术应用液化石油气工业上通过低温制冷和加空调系统利用制冷剂在蒸蒸馏技术利用不同物质沸液化石油气主要由丙烷和压相结合的方法液化空发器中汽化吸热，在冷凝点不同，通过加热使混合丁烷组成，通过加压使其气，分离获取液态氧气、器中液化放热的原理实现物中易挥发组分先汽化，液化，便于储存和运输氮气等气体这些液化气制冷压缩机将气态制冷再冷凝液化收集的方法进常温下通过减压即可汽体广泛应用于医疗、冶剂压缩成高温高压气体，行分离提纯广泛应用于化，是重要的民用和工业金、食品保鲜和火箭推进在冷凝器中液化放热，然石油精炼、酒精生产、香燃料，也是许多化工产品剂等领域后通过膨胀阀降压进入蒸水制造和海水淡化等领的原料发器，吸收室内热量再次域汽化升华和凝华现象升华现象凝华现象升华是固体直接变为气体，跳过液态的相变过程这一过程中，凝华是气体直接变为固体，跳过液态的相变过程这一过程中，固体吸收热量，分子获得足够能量直接逃离固体表面，成为自由气体释放热量，分子运动减慢，直接排列成固体的晶格结构典运动的气体分子典型的例子有干冰（固态二氧化碳）在常温下型的例子有寒冷冬日窗户上形成的霜花，是水蒸气直接凝华成冰直接变为气体而不形成液体晶从分子运动角度看，升华发生时，固体表面的分子吸收足够能从分子运动角度看，凝华发生时，气体分子释放能量，运动减量，克服分子间作用力直接进入气态升华过程吸收热量，会导慢，分子间作用力使分子直接排列成有序结构凝华过程释放热致周围温度降低，这就是干冰用作制冷剂的原理量，会使周围温度略微升高这一过程广泛应用于冷冻干燥技术中升华与凝华的条件温度压力关系升华和凝华发生的条件与温度和压力密切相关在特定的温度和压力组合下，物质会倾向于直接从固态变为气态或从气态变为固态，而不经过液态阶段这些条件通常对应于物质的相图中固、液、气三相点以下的区域2不同物质的升华温度不同物质的升华温度差异很大例如，干冰（固态二氧化碳）在-

78.5℃的标准大气压下就会升华；而碘晶体在室温下就能缓慢升华，形成紫色的碘蒸气；萘（樟脑丸的主要成分）也能在室温下缓慢升华，散发出特殊气味分子间作用力的影响物质分子间作用力的类型和强度直接影响其升华和凝华行为分子间作用力较弱的物质更容易发生升华；而在低温条件下，即使是通常以液态形式存在的物质，如水，也可能直接从气态凝华为固态能量变化分析升华过程需要物质吸收足够的热量，这一热量等于相同质量物质熔化和汽化所需热量之和凝华过程则释放相同数量的热量这些能量变化关系到相变发生的难易程度和速率升华和凝华应用冬天晾晒衣物食品冻干技术雪花的形成霜的形成在寒冷干燥的冬天，湿衣服晾冻干食品制作过程首先将食品雪花形成是典型的凝华现象冬季清晨，温度较低的物体表在室外会先结冰，然后冰直接冷冻，然后在真空条件下使水高空中的水蒸气在低温条件下面（如草叶、窗户）上常见白升华变成水蒸气，衣服就干分直接从冰状态升华为水蒸气直接凝华成冰晶，形成美丽的霜这是空气中水蒸气遇到温了这种冻干过程利用了冰被排除这种技术能最大限度六角形雪花雪花的形状受温度低于冰点的物体表面，直接在低温低湿条件下的升华特保留食品的营养成分、风味和度、湿度等条件影响，因此每凝华成冰晶的结果霜的形成性，在农村地区常见结构，延长保存期限，广泛应片雪花都有独特的结构过程是水分子从气态直接转变用于速溶咖啡、方便面、干燥为固态，跳过了液态阶段水果等生产相变潜热物质熔化潜热kJ/kg汽化潜热kJ/kg水3342260铅

24.7858铁2476340乙醇109855氧气

13.8213相变潜热是指物质在相变过程中，单位质量物质完全改变状态所需吸收或释放的热量，单位为焦耳/千克（J/kg）或千焦/千克（kJ/kg）潜热可分为熔化潜热和汽化潜热两种熔化潜热是指单位质量的固体完全熔化为液体所需吸收的热量在熔化过程中，物质温度保持不变，吸收的热量全部用于破坏分子的有序排列汽化潜热是指单位质量的液体完全汽化为气体所需吸收的热量汽化潜热通常远大于熔化潜热，这反映了克服液体分子间引力需要比破坏固体分子有序排列需要更多的能量不同物质的潜热值差异很大，与分子间作用力的强弱直接相关相变中的能量变化熔化过程吸收热量固体熔化为液体的过程中，物质需要吸收热量这些热量用于增加分子的势能，破坏固体中分子的有序排列物质温度在熔化过程中保持不变，所有吸收的热量都转化为分子的势能凝固过程释放热量液体凝固为固体的过程中，物质释放热量这是因为分子从无序变为有序排列时，势能减少，多余的能量以热量形式释放出来凝固释放的热量等于同等质量物质熔化吸收的热量，这也解释了为什么冬季水结冰时能暂时升高周围环境温度汽化过程吸收热量液体汽化为气体的过程中，物质需要吸收大量热量这些热量用于克服分子间的引力，使分子完全分离汽化吸收的热量远大于熔化吸收的热量，这也是为什么蒸发具有强烈冷却效果的原因液化过程释放热量气体液化为液体的过程中，物质释放大量热量当气体分子运动减慢并相互接近形成液体时，势能减少，多余能量以热量形式释放这也解释了为什么云层形成降雨时会使气温升高物态变化温度实验设计探究冰水混合物温度变化•实验目的观察冰水混合物在熔化过程中的温度变化规律•所需器材烧杯、温度计、冰块、搅拌棒、计时器•实验步骤将冰块放入烧杯中，加入少量水，插入温度计，每隔30秒记录一次温度•数据分析绘制温度-时间图，观察温度变化特点探究水的沸点与压力关系•实验目的研究不同压力条件下水的沸点变化•所需器材烧瓶、温度计、橡皮塞、导管、抽气泵、酒精灯•实验步骤在烧瓶中加入适量水，安装好温度计和橡皮塞，通过抽气泵改变瓶内压力，观察水沸腾温度的变化•数据分析记录不同压力下的沸点数据，绘制压力-沸点关系图探究不同物质熔点比较•实验目的比较不同物质的熔点差异•所需器材试管、水浴锅、温度计、不同样品（如石蜡、萘、冰）•实验步骤将样品放入试管中，置于水浴锅中加热，记录样品开始熔化和完全熔化时的温度•数据分析比较不同物质的熔点，分析物质熔点与分子结构的关系相变温度测量实验水的凝固点和熔点测量实验装置干净的试管、温度计、冰盐混合物、烧杯、纯净水将纯净水放入试管中，置于冰盐混合物中冷却，不断搅拌并记录温度变化观察水开始结冰和完全结冰时的温度，以及冰开始融化和完全融化时的温度石蜡的熔点测量实验装置毛细管、石蜡样品、温度计、水浴锅将石蜡粉末装入毛细管中，与温度计绑在一起放入水浴锅中，缓慢加热观察石蜡开始变为透明液体时的温度，即为熔点重复测量3次取平均值，提高测量精度酒精的沸点测量实验装置蒸馏装置、温度计、酒精样品、冷凝管使用蒸馏装置加热酒精，当酒精开始沸腾并且温度不再上升时，记录此温度为酒精的沸点注意避免酒精蒸气接触明火，防止火灾危险温度计读数技巧与误差分析读取温度时，视线应与温度计的水银柱顶部在同一水平面上，避免视差误差在测量过程中，温度计的水银球应完全浸入被测物质中，但不应接触容器壁或底部分析可能的误差来源，如温度计本身的误差、读数误差、环境温度影响等物态变化中的分子模型固态物质中的分子排列呈规则的晶格结构，分子间距离小，作用力强分子只能在平衡位置附近做小幅振动，无法自由移动随着温度升高，分子振动幅度增大，但仍保持有序排列，直到达到熔点液态物质中的分子排列较为松散，没有长程有序性，但保持短程有序分子间有一定距离，可以相对滑动，但仍受到相邻分子的引力作用液体分子不仅可以振动，还可以自由转动和平移，表现出流动性当温度升高至沸点时，分子获得足够能量克服分子间引力，转变为气态气态物质中的分子排列极其松散，分子间距离远大于分子本身尺寸，几乎没有相互作用力分子做高速无规则运动，可以自由占据容器中的任何位置当温度降低或压力增大时，分子运动减慢，分子间距离减小，最终可能液化或凝华物态变化的应用一生活篇冰箱制冷原理空调工作原理冰箱利用制冷剂循环汽化吸热、液化放热的原理实现制冷制冷剂在空调的工作原理与冰箱类似，但增加了室内外两个热交换单元制冷蒸发器中吸收冰箱内部热量而汽化，然后被压缩机压缩成高温高压气剂在室内蒸发器中汽化吸收室内热量，在室外冷凝器中液化释放热量体，在冷凝器中向外界放热液化，再经膨胀阀降压进入蒸发器，如此到室外制热模式则通过逆向运行，使室内外换热器角色互换循环往复暖宝宝的热源保温杯的设计原理暖宝宝利用某些物质在结晶凝固过程中放热的原理常见的是醋酸钠保温杯通过减少热传递实现保温双层真空设计减少热传导和对流；溶液过冷却结晶，当受到金属片刺激时，溶液迅速结晶，放出大量热内外壁镀银减少热辐射；密封盖减少蒸发带走热量这些设计共同作量，持续供热数小时这是凝固过程释放潜热的典型应用用，有效减缓了水等液体的温度变化和状态转变物态变化的应用二工业篇金属铸造工蒸馏提纯技液化气体的超导材料的艺术储存与运输应用金属铸造利用蒸馏技术利用工业上通过低某些材料在冷金属的熔化和不同物质沸点温和加压相结却到极低温度凝固特性，将不同的特性，合的方法将气时会表现出超金属熔化后倒通过加热使混体液化，大大导特性，电阻入模具中，冷合物中易挥发减小体积，便几乎为零这却凝固成特定成分先汽化，于储存和运一物态变化现形状铸造工再通过冷凝装输液化气体象在强磁场设艺需要精确控置使其液化收储存在专用的备、磁悬浮列制金属的熔集，实现物质绝热容器中，车和精密仪器点、凝固速率分离这一技如杜瓦瓶或低中有重要应和冷却条件，术广泛应用于温储罐液化用超导材料以获得理想的石油精炼、酒天然气、液化的研究是现代金属结构和性精生产、香水石油气和液态物理学和材料能制造和海水淡氧气等是重要科学的前沿领化等领域的工业和能源域产品物态变化的应用三自然现象篇昼夜温差与露珠形成云的形成与降雨过程夜间地表温度降低，空气中水蒸气液化成小上升气流中水蒸气冷却液化形成云，水滴增水滴大形成雨雾凇与霜花的形成雪的结晶过程水蒸气直接凝华在低温物体表面形成美丽冰高空中水蒸气直接凝华形成六角形雪花晶体3晶自然界中的物态变化现象无处不在，其中水循环是最典型的例子白天，阳光照射使地表水分蒸发成水蒸气；夜晚，当地表温度降低到露点以下时，空气中的水蒸气会液化形成露珠，这是液化现象的自然体现云的形成是另一个重要的物态变化过程含水汽的空气上升冷却，当温度降低到露点以下时，水蒸气液化形成小水滴，悬浮在空中形成云当水滴增大到一定程度，在重力作用下落下形成雨在寒冷地区，如果温度低于0℃，水蒸气可能直接凝华成冰晶，形成雪花或霜这些自然现象都是物态变化规律在自然环境中的生动体现探究活动冰的熔化实验目的通过观察冰的熔化过程，研究固体在熔化过程中温度的变化规律，理解熔化过程中的能量变化，验证纯物质熔点的恒定性学生将学会如何设计实验、收集数据和分析结果所需器材250毫升烧杯、温度计（-10℃至110℃）、冰块、搅拌棒、电子秤、计时器、毫升刻度量筒、铁架台、酒精灯、三脚架、石棉网、纯净水实验前确保温度计校准准确，冰块尽量使用纯净水制成实验步骤将适量冰块放入干燥的烧杯中，插入温度计使水银球完全埋入冰块中记录初始温度，然后开始计时，每隔30秒读取并记录一次温度为保持均匀加热，可轻轻搅动冰水混合物，但注意不要碰撞温度计持续观察直到所有冰块完全熔化并温度开始上升数据记录与分析制作温度-时间数据表格，包括时间（分钟）和对应温度（℃）两列绘制温度-时间曲线图，观察并分析曲线特点，特别关注熔化过程中温度是否保持恒定计算冰的熔点，分析可能的误差来源，如杂质影响、读数误差等思考为什么熔化过程中温度保持不变探究活动水的沸腾实验目的所需器材实验步骤数据记录与分析通过观察水的沸腾过程，研究液体250毫升烧杯、温度计（0-将100毫升纯净水倒入烧杯中，放记录温度-时间数据，绘制温度-时在汽化过程中温度的变化规律，了110℃）、酒精灯、铁架台、石棉在铁架台上的石棉网上将温度计间曲线图分析曲线特点，重点关解沸腾特点及影响沸点的因素，培网、三脚架、计时器、纯净水、火浸入水中但不触底，确保水银球完注沸腾过程中温度是否保持恒定养学生的实验操作技能和科学探究柴、手套、护目镜、记录表格全浸没点燃酒精灯，开始加热思考沸腾与蒸发的区别，以及沸点能力水每隔30秒记录一次温度，特别与当地大气压的关系注意观察沸腾前后温度的变化课堂练习概念辨析温度与热量的区别蒸发与沸腾的区别温度是表示物体冷热程度的物理量，反映分子平均动能大小，单位为摄氏度蒸发是指液体表面分子逃逸成为气体的现象，可在任何温度下发生，是一个（℃）、华氏度（℉）或开尔文（K）温度是状态量，与物体质量无关缓慢的过程，只发生在液体表面蒸发速率受温度、表面积、空气流动和湿度影响热量是物体内能变化的一种形式，表示从一个物体传递到另一个物体的能量，单位为焦耳（J）热量是过程量，与物体质量有关两者关系热量的沸腾是液体内部和表面同时汽化的现象，只有在达到特定温度（沸点）时才传递导致温度的变化，但在相变过程中，吸收或释放热量不引起温度变化能发生，是一个快速的过程，整个液体都参与汽化沸腾时，液体内形成大量气泡并上升至表面破裂熔点与凝固点的关系升华与汽化的区别熔点是固体变为液体的温度，凝固点是液体变为固体的温度对于纯物质，升华是固体直接变为气体的过程，跳过液态阶段例如干冰在室温下直接变在标准大气压下，熔点和凝固点是同一温度值，表示固液相平衡的温度为二氧化碳气体，无液态二氧化碳形成升华过程吸收热量，环境温度低于物质三相点时更容易发生但在实际情况中，由于过冷现象的存在，液体可能在低于其凝固点的温度下仍保持液态，直到有结晶核形成物质的纯度也会影响熔点和凝固点，杂质汽化是液体变为气体的过程，包括蒸发和沸腾两种形式汽化需要液体先存通常会使熔点降低，并使熔化过程发生在一个温度范围内在，而升华则不经过液态阶段两者都需要吸收热量，但升华所需热量通常等于熔化热和汽化热之和课堂练习计算题【计算冰完全熔化所需热量】某同学想要将质量为200克、温度为-10℃的冰块完全熔化成0℃的水，需要吸收多少热量？已知冰的比热容为

2.1×10³J/kg·℃，冰的熔化潜热为

3.34×10⁵J/kg解析先计算冰从-10℃升温到0℃所需热量Q₁=mc∆t=

0.2kg×

2.1×10³J/kg·℃×10℃=

4.2×10³J；再计算冰在0℃完全熔化所需热量Q₂=mL=

0.2kg×

3.34×10⁵J/kg=

6.68×10⁴J；总热量Q=Q₁+Q₂=

4.2×10³J+

6.68×10⁴J=

7.1×10⁴J【计算水完全汽化所需热量】将50克、20℃的水完全汽化成100℃的水蒸气需要多少热量？已知水的比热容为

4.2×10³J/kg·℃，水的汽化潜热为

2.26×10⁶J/kg解析水从20℃升温到100℃所需热量Q₁=mc∆t=

0.05kg×

4.2×10³J/kg·℃×80℃=

1.68×10⁴J；水在100℃完全汽化所需热量Q₂=mL=

0.05kg×

2.26×10⁶J/kg=

1.13×10⁵J；总热量Q=Q₁+Q₂=

1.68×10⁴J+

1.13×10⁵J=

1.298×10⁵J课堂练习分析论述题分析温度曲线图表从曲线特征解读物态变化过程解释生活现象运用物态变化原理解释日常现象判断相变条件分析特定条件下物质可能发生的相变设计实验方案4针对特定问题设计科学实验【温度曲线分析】给定一段物质加热的温度-时间曲线，曲线中出现两个水平平台，分别位于0℃和100℃请分析这可能是什么物质，并解释曲线中各个阶段发生了什么物理过程解析根据曲线特征，该物质可能是水第一个平台（0℃）表示冰熔化为水的过程，此时加入的热量全部用于破坏冰分子的有序排列，温度保持不变；第二个平台（100℃）表示水沸腾为水蒸气的过程，此时加入的热量全部用于克服水分子间的引力，温度同样保持不变【生活现象解释】为什么夏天用湿毛巾擦脸会感到凉爽？解析湿毛巾中的水分在接触皮肤后会吸收皮肤表面的热量而蒸发蒸发过程中，只有动能较高的水分子能够克服分子间引力逃离液体表面，这些高能分子的离去使剩余水分子的平均动能降低，表现为温度下降，从而带走皮肤表面的热量，使人感到凉爽这是蒸发的吸热效应在日常生活中的应用本节课知识结构1温度概念与测量•温度的物理含义与单位•温度计的种类与原理物质三态特征•温度的正确测量方法•固态特点与分子结构•液态特点与分子运动六种物态变化过程•气态特点与分子行为•熔化与凝固•汽化（蒸发与沸腾）与液化4相变条件与能量变化•升华与凝华•相变点（熔点、沸点）•相变潜热与能量转换生活中的应用•压力对相变的影响•生活应用（冰箱、空调）•工业应用（蒸馏、铸造）•自然现象（云雨形成、霜）课后思考题为什么冬天结冰的湖面不会完全结冰？水在4℃时密度最大，低于4℃时密度反而减小，0℃的冰密度更小，会浮在水面上当湖面结冰后，冰层阻隔了热量交换，使下层水温保持在4℃左右，不易继续冷却结冰同时，冰的导热性能差，进一步减缓了热量散失，这种特性保护了水下生物生存为什么高压锅能够缩短烹饪时间？高压锅通过密封结构增加内部压力（通常为标准大气压的2倍左右），使水的沸点从100℃提高到约120℃食物在更高温度下烹饪，化学反应速率加快，蛋白质变性、淀粉糊化等过程更快完成，大大缩短了烹饪时间同时，高压环境下水分不易蒸发，保持食物鲜嫩多汁干冰为什么不会变成液体直接变成气体？干冰（固态二氧化碳）在常压下不会出现液态这是因为二氧化碳的三相点压力为

5.11个大气压，温度为-

56.6℃在低于

5.11个大气压的环境中，无论温度如何变化，固态二氧化碳只能直接升华为气态，而不会出现液态这一特性使干冰成为理想的制冷剂，不会留下液体残留如何利用物态变化原理设计节能装置？物态变化过程中能量的吸收和释放可用于设计节能装置例如，相变材料墙体可在白天吸收热量熔化，夜间释放热量凝固，调节室内温度；热管技术利用工作液体的蒸发和冷凝实现高效热传递；蒸汽压缩制冷循环利用制冷剂的汽化吸热和液化放热，实现空间制冷这些应用都充分利用了物态变化过程中的能量转换原理。