升华和凝华导学案(5)

2019-04-23 14:57

是定成32℉,这样一来,水的沸点就是212℉了。现在,华氏温标仍然在英国、北美洲、大洋洲和南非等国家和地区使用。

温标的第二个定法是1742年瑞典天文学家摄尔修斯提出来的,他所选用的温度计和两个温度点的基点与华伦海特的完全一样,也是冰的熔点和水的沸点,可是,摄尔修斯却把水银

柱均匀地分成100格,每格就是1℃。他把冰的熔点定为0℃,这样,水的沸点就是100℃了。显然,摄氏温标使用起来比华氏温标方便。目前,世界上的大多数国家都使用这种温标 。

三种温度单位及其换算

测量任何物理量都必须首先规定它的单位。测量长度以米为单位,测量时间以秒为单位,测量温度以度为单位。

那么一度又是怎样定出来的呢?这是一个温度标准问题,要确定温度的标准,并不是那么简单的。首先需要解决两个基本问题,即要选取适当的固定点,再要选取合适的温度计并

且进行等分刻度。

1714年德国科学家华伦海特首先选用冰和绿化铵的混合物作为零点,以老式温度计来指示温度。后来他又选用了人们熟知的标准大气压下冰的熔点,定为32度,水的沸点定为212

度,中间等分为180份,每一份就是1华氏度,这就是华氏温标,用℉表示。 1742年,瑞典科学假摄尔修斯和他的助手斯托玛用同样的温度计,选取标准大气压下冰的熔点定为0度,水的沸点定为100度,中间等分为100份,每一份就是1摄氏度,这就是摄氏

温标,用℃表示。 1854年,英国物理学家开尔文指出,只要选定一个温度固定——“水的三相点”,即水、冰、水蒸气三相共存的温度,温度值就会完全可以确定下来,这是因为另一个固定点——

“绝对零度”已经确定下来。把绝对零度到水的三相点温度等分为273.16份,每一份就是1开氏度,这就是开氏温标,用K表示。开始温标的分度间隔和摄氏温标的间隔是一致的。 三种温度的换算关系:

精确的测量表明:零摄氏度(冰点)比水的三相点低0.01度,所以摄氏温度和开氏温度之间的换算关系是:T=tc+273.15K≈tc+273K。 华氏温度和摄氏温度之间的换算关系是:tF=95tc+320F。 三相点以及几种物质三相点的数据 三相点

三相点亦称“三态点”。一般指各种稳定的纯物质处于固态、液态、气态三个相(态)平衡共存时的状态,叫做该物质的“三相点”。该点具有确定的温度和压

强。

物态叫做“相”,通常物质是以三种形态存在,即固态、液态、气态,也可称为固相、液相、气相。物态的变比常叫做相变。或者说,在某一系统中,具有相同物理性质均匀的部分亦称为相。相与相间必有明显可分的界面。例如,食盐的水溶液是一相,若食盐水浓度大,有食盐晶体,即成为两相。水和食油混合,是两个液相并存,而不能成为一个相。又如水、冰和水蒸气三相共存时,其温度为273.16K(0.01℃),压强为6.1063102帕。由于在三相点物质具有确定的温度,因此用三相点作为确定温标的固定点比选汽点和冰点具有优越性,所以三相点这个固定温度适于作为温标的基点,现在都以水的三相点的温度作为确定温标的固定点。

几种物质三相点的数据

“下雪不冷化雪冷” 人们常说:“下雪不冷化雪冷”,而对于这句话的真实含义却模糊不清。有不少人认为在下雪天,天气不冷,而化雪天,天气冷。其实这是一种错误认识。下雪时,小水珠要凝固

成雪花,说明此时的气温低于零度;而化雪时,雪要融化成水,此时气温又必须高于零度。因此,下雪天,气温低;而化雪天,气温要高。

现在让我们来看一下上句话的真实含义。这里所说的“下雪不冷”,是指下雪的过程中和刚要下雪时的气温相比较而言的。随着雪的不断形成,要不断放出凝固热,因此,下雪时

比刚下雪前的气温要略高一点,这正是“下雪不冷”的真实含义。相反,在化雪的过程中,雪融化成水要吸收熔解热,因此,化雪过程中的气温比刚要化雪前的气温要略低一点,

人们感觉较冷,这就是“化雪冷”的真实含义。 晶体与非晶体的熔化和凝固图象

晶体的熔化和凝固图象:物理学中常用图象来描述物质的熔化和凝固。如图4-6所示是萘的熔化和凝固图象。

由图4-6可知:A点开始计时,B点表示t=5min时萘的温度为80℃,此时萘仍全部处于固态。随着时间的推移,萘不断吸收热量,萘吸收的热量全部用于萘的熔化,温度保

持不变,所以萘的熔点是80℃。BC段与时间轴平行,到C点全部熔化成液态。此后,萘继续吸热升温,如CD段所示。从图中看出,B点是80℃固态的萘,C点是80℃液态的萘,BC之间是80℃固液共存状态的萘。 若从D点起停止加热后,液态萘温度不断降低。当降到E点(80℃)时,开始凝固,凝固过程中不断放热,但温度仍保持80℃不变,直到F点全部凝固。以后,固态萘放热,温度才开始下降,即图线中FG段。 非晶体的熔化和凝固

非晶体熔化和凝固时没有确定的温度,熔化时吸热,温度不断上升(见图4-7)。凝固时放热,温度不断下降(见图4-8)。

物质有几种状态

看到这个题目,你一定会毫不犹豫地说,物质有三种状态:固态、液态和气态。其实物质还有第四种状态,那就是等离子态。

我们知道,把冰加热到一定程度,它就会变成液态的水,如果继续升高温度,液态的水就会变成气态,如果继续升高温度到几千度,气体的原子会抛掉身上的电子,发生气体的电离化现象,物理学家把电离化的气体叫做等离子态。

在茫茫无际的宇宙空间里,等离子态是一种普遍存在的状态。宇宙中大部分发光的星球内部温度和压力都很高,这些星球内部的物质差不多都处于等离子态。只在那些昏暗的行星

和分散的星际物质里才可以找到固态、液态和气态的物质。

就在我们周围,也经常看到等离子态的物质。在日光灯和霓虹灯的灯管里,在眩目的白炽电弧里,都能找到它的踪迹。另外,在地球周围的电离层里,在美丽的极光、大气中的闪

光放电和流星的尾巴里,也能找到奇妙的等离子态。

除了等离子态外,科学家还发现了“超固态”和“中子态”。宇宙中存在白矮星,它的密度很大,大约是水的3600万到几亿倍。1cm3白矮星上的物质就有100~200kg。为什么呢?

原来,普通物质内部的原子与原子之间有很大的空隙,但是在白矮星里面,压力和温度都很大,在几百万个大气压的压力下,不但原子之间的空隙被压缩了,就是原子外围的电子

层也被压缩了。所有的原子都紧紧地挤在一起,因此物质密度特别大,这样的物质就是超固态。科学家推测,不但白矮星内部充满了超固态物质,在地球中心一定也存在着超固态

物质。

假如在超固态物质上再加上巨大的压力,原子核只好被迫解散,从里面放出质子和中子。放出的质子在极大的压力下会跟电子结合成中子。这样一来,物质的结构就发生了根本性

的改变,原来是原子核和电子,现在都变成了中子。这样的状态就叫做“中子态”。 中子态物质的密度大得更是吓人,它比超固态物质还要大10多万倍。一个火柴盒那么大的中子态物质,就有30亿吨,要用96000台重型火车头才能拉动它。 水的“变身术”

雨、雪的形成,是很有代表性的水的物态变化过程。地面上的水经蒸发成为水蒸气,升到高空中与寒冷空气接触,水气液化凝结成小水滴,形成云。当温度降低,而又有凝聚核心

时,就会凝结成比云中的小水滴大上几千倍的大水滴,下降而成雨。如果温度低于0℃,水蒸气在空气中就可能成雪。 雪是结晶的水,水蒸气凝华而成的微小晶体叫冰晶,当冰晶在大气中随着气流上下翻腾,聚集起来变得足够大时,就成为雪花向地面飘落。雪花的形状多为六角形,也有针状、柱

状或不规则的形状。雪花的大小取决于温度,某些雪花的直径可达2.5cm。由于构成雪片的结晶能向各个方向反射光,所以雪花呈白色。 过冷的水碰撞在冰晶上,就形成霰。霰在积雪云中随气流多次升降,不断与雪花、

小水滴等合并,形成透明与不透明交替的冰块,落到地面上,这就是雹。

地面上的空气含有水蒸气,当水蒸气含量达到饱和时,凝结成水滴,这就是露。如果地表气温降到0℃以下时,则水蒸气直接凝华成固态,这就是霜。 冻豆腐趣谈

豆腐本来是光滑细嫩的,冰冻以后,为什么变得像海绵呢?

豆腐的内部有无数的小孔,这些小孔大小不一,有的互相连通,有的闭合成一个个小“容器”,这些小孔里面都充满了水分。水有一种奇异的特性:在4℃时,它的密度最大,体

积最小;到0℃时,结成了冰,它的体积不是缩小而是胀大了,比常温时水的体积要大10%左右。当豆腐的温度降到0℃以下时,里面的水分结成冰,原来的小孔便被冰撑大了,整

块豆腐就被挤压成网络形状。等到冰融化成水从豆腐里跑掉以后,就留下了数不清的孔洞,使豆腐变得像海绵一样。冻豆腐经过烹调,这些孔洞里都灌进了汤汁,吃起来不但富有

弹性,而且味道也格外鲜美可口。 很早以前,我国人民就已经懂得了冰冻膨胀的原理,并利用它来开采石头。冬天,他们在岩石缝里灌满水,让水结冰膨胀,把巨大的山石撑得四分五裂,很快就能采到大量的石料

。由于水在4℃时的密度最大,体积最小,水温低于4℃时体积反而增大,所以,在4℃时水就不再上下对流了。因此,到了冬季,寒冷地区的江河湖海,表面上虽然结了厚厚的冰

层,但下面水的温度却保持在4℃左右,这就给水生物创造了生存的环境。冰冻也会给人们带来危害,它能把水缸冻破,把自来水管道冻裂??因此,在冬季来临的时候,要及时

做好保暖防冻工作。 蒸发与物体降温 蒸发,是物质由液态变成气态的现象。初三物理课本讲到蒸发时,通过实验表明,蒸发可以使物体温度降低,即①液体蒸发可以使液体本身温度降低;②液体蒸发可以使液体周围

物体的温度降低。下面我们利用分子运动论及内能等概念讨论两个问题:①液体本身温度降低与液体周围物体温度降低的因果关系;②上述两个温度降低的原因,从而加深对概念

的理解。

在学过分子运动论后,我们知道:不停地做无规则运动的液体分子中,总有一些分子的速度大到能够克服液面其他分子的吸引,跑到液体外面去,成为气体分子,液体变为气体,


升华和凝华导学案(5).doc 将本文的Word文档下载到电脑 下载失败或者文档不完整,请联系客服人员解决!

下一篇:电子商务专业人才培养方案 - 图文

相关阅读
本类排行
× 注册会员免费下载(下载后可以自由复制和排版)

马上注册会员

注:下载文档有可能“只有目录或者内容不全”等情况,请下载之前注意辨别,如果您已付费且无法下载或内容有问题,请联系我们协助你处理。
微信: QQ: