課題]熔化與凝固

1、課題熔化與凝固教學(xué)方法：觀察法，實(shí)驗(yàn)探究法教材分析：通過觀察比較熔化和凝固的圖像得出結(jié)論，在此過程中掌握分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法。教學(xué)目標(biāo)：1，知識(shí)與技能：通過實(shí)驗(yàn)探究知道熔化，凝固的含義。知道晶體和非晶體熔化與凝固過程的區(qū)別，會(huì)查物質(zhì)熔點(diǎn)表。2，過程與方法：通過探究感知固體發(fā)生熔化都需要吸熱，固體有沒有固定的熔化溫度是區(qū)別晶體與非晶體的一種方法。了解圖像是一種比較直觀的表示物理過程的方法。3，情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過探究過程，提高實(shí)驗(yàn)和觀察能力。教學(xué)重點(diǎn)：晶體熔化和凝固的規(guī)律，晶體的熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)：用圖像法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，分析，區(qū)別晶體和非晶態(tài)教具：鐵架臺(tái)，酒精燈，石棉網(wǎng)，燒杯，海波，松香教

2、學(xué)過程：一，引入新課熔化-物質(zhì)從固態(tài)變成液態(tài)的過程，凝固-物質(zhì)從液態(tài)變成固態(tài)的過程。二，進(jìn)行新課實(shí)驗(yàn)：探究物質(zhì)熔化規(guī)律，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。討論：可以利用圖像描述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，更加形象直觀。比較海波和松香的熔化曲線。對(duì)海波的熔化曲線AB段：固態(tài)，BC段：固液共存態(tài)，CD段：液態(tài)固體物質(zhì)分類：1，晶體：在熔化過程中，盡管不斷吸熱，但溫度卻保持不變，既有固定熔化溫度的固體。2，非晶體：在熔化過程中，只要不斷吸熱，溫度就會(huì)不斷升高，即沒有固定熔化溫度的固體。3，熔點(diǎn)：晶體熔化時(shí)的溫度。晶體凝固時(shí)也有一定溫度，叫凝固點(diǎn)。4，同種晶體的熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)相同，而非晶體沒有凝固點(diǎn)。5，幾種常見晶體：明礬，石

3、膏，水晶，食鹽，銅礦石等熔化吸熱，凝固放熱任何物質(zhì)熔化都要吸收熱量，凝固都要放出熱量。課后反思：學(xué)習(xí)這節(jié)課，對(duì)于較為抽象的知識(shí)的理解，具有歸納總結(jié)的能力的培養(yǎng)起到一定的作用。拓展延伸：熵變化，由熱力學(xué)第一定律的微分形式dQ=du+pdv,Tds=du+pdv,理想氣體的摩爾熵的微分為ds=(du+pdv)/T=CdT/T+Rdv/v,積分得s=ClnT+Rlnv+so,則理想氣體摩爾熵的增量為s=sB-sA=ClnTB/TA+RlnvB/vA。無摩擦準(zhǔn)靜態(tài)過程中的四循環(huán)過程邁耶公式，己知?dú)怏w的摩爾熱容cv,定容比熱容cv,cv=cv/, 為氣體分子的摩爾質(zhì)量。在等容過程中，cv=(eu/eT)

4、v,在等壓過程中系統(tǒng)作功A=P(V2-V1),系統(tǒng)從外界吸收的熱為:Qp=(u2-u1)+ P(V2-V1)=(u2+PV2)-(u1+P1V1),引入H=u+PV,Qp=H2-H1,cp=(eH/eT)p,若以u(píng)=U/表示摩爾內(nèi)能，h=H/表示摩爾焓，v=V/表示摩爾體積，則摩爾熱容cv=(eu/eT)v,cp=(eh/eT)p=e(u+PV)/eT,若氣體是理想氣體，u=u(T),則cv=du/dT,cp=du/dT+P(eV/eT)p,對(duì)于理想氣體v=RT/P, (eV/eT)p=R/P,代入上式得cp=cv+R,它指出，理想氣體的定壓摩爾熱容比定容摩爾熱容大一個(gè)恒量R2cal.mol-

5、1.k-1(一)等容過程，Q=U2-U1,cv=du/dT,dU=cvdT,U2-U1=cv(T2-T1),由于外界所作功為零,Q= U2-U1=cv(T2-T1)-(1),外界向系統(tǒng)傳熱，系統(tǒng)的內(nèi)能增加；系統(tǒng)向外界傳熱，系統(tǒng)的內(nèi)能減少。（二）等壓過程，系統(tǒng)作功為A=V2 PdV=P(V2-V1),Q=U2-U1+A,U2-U1=cv(T2-T1) V1因此Q=cv(T2-T1)+ P(V2-V1)= cv(T2-T1)+R(T2-T1)= (cv+R)(T2-T1)=cp(T2-T1)-(2)（三）等溫過程，PV=常數(shù)，等溫過程中內(nèi)能不變，則Q=AA=V2 PdV=RTV2 dV/V=RTl

6、nV2/V1 V1 V1（四）絕熱過程，因Q=0,所以U2-U1=A,又U2-U1=cv(T2-T1),所以A=-cv(T2-T1)得PdV=-cvdT-(1)由PV=RT得PdV+VdP=RdT-(2)從這兩式消去dT,dT=-PdV/cv,PdV+RPdV/cv=-VdP,(cv+R)PdV=-cvVdPPdV=-VdPV2 dV/V=-P2 V1 P1dP/P, lnV2/V1=lnP1/P2P1/P2=(V2/V1) ,得P1V1=P2V2=常數(shù)，這里cp/cv=同樣，PdV=RTdV/V=-cvdT(cp-cv)dV/V=-cvdT/T(-1)dV/V=-dT/TV2 (-1)dV/

7、V=-T2 dT/T V1 T1(-1)lnV2/V1=lnT1/T2,(V2/V1) -1= T1/T2得T1V1-1=T2V2-1=常數(shù)，因此有TV-1=常數(shù)以及P和T的關(guān)系式，(cv+R)dT=VdPcpdT=RTdP/PcpdT/T=(cp-cv)dP/PdT/T=(1-1/)dP/PdT/T=(-1)dP/PT2 dT/T=P2 (-1)dP/P T1 P1lnT2/T1=(-1)lnP2/P1,(T2/T1)=(P2/P1) -1得P1-1/T1= P2-1/T2=常數(shù)。因此有P-1/T=常數(shù)。A=V2 PdV=V2 P1V1.1/V.dV= P1V1/(1- V1 V1).V2(

8、-1)-V1(-1) =P1V1/(-1).1-(V2/V1) -1或A=1/(-1).P1V1-P1V1/V2.V2= 1/(-1).P1V1-P2V21，若2mol理想氣體，cv=5R/2,在壓強(qiáng)不變的條件下由300k開始經(jīng)可逆過程，體積從0.02m3膨脹到0.04m3,求氣體熵的變化。等壓過程，V1/V2=T1/T2,T2=V2/V1.T1=0.04/0.02300=600k,摩爾熵增量s=cvlnT2/T1+RlnV2/V1=5R/2.ln2+Rln2=7/28.310.6931=20.16s2-s1=220.16=40.3J.k-12, 2mol理想氣體，在溫度為300k時(shí)，經(jīng)歷可逆

9、等溫過程，體積從0.02m3膨脹到0.04m3,求氣體熵的變化。等溫過程，dQ=PdV,s=dQ/T=1/T.RTdV/V=RlnV2/V1,摩爾熵增量s=8.31ln2=5.76,s2-s1=25.76=11.52J.k-13,一氣缸中裝氦氣，溫度300k，（1）經(jīng)等溫膨脹，體積增大一倍，（2）經(jīng)等壓膨脹，體積增大一倍，（3）經(jīng)絕熱膨脹，體積增大一倍。求三過程終態(tài)氦分子的平均動(dòng)能。氦作為理想氣體，=1.67（1）PV=RT,P1V1=P2V2,V2=2V1,P2=P1/21=3kT/2=3/21.38(10)-23300=6.21(10)-21J(2)V1/V2=T1/T2,V2=2V1,T2=2T1=600k,2=3kT/2=1.242(10)-20J(3)T1(V1)-1=T3(V3)-1,V3=2V1,T3=T1(V1/V2)-1=T1/(2)0.67=188.68k3=3kT/2=3.9(10)-21J4,一克氮?dú)庠瓉淼臏囟群蛪簭?qiáng)分別為423k和5atm，經(jīng)準(zhǔn)靜態(tài)絕熱膨脹后，體積變?yōu)樵瓉淼膬杀?，求在這過程中氣體對(duì)外所作的功。V1=mRT/P1=(10)-38.314423/51.01325(10)50.028=2.48(10)-4m3V2=2V1=4.96(10)-4