专题03 物态变化-初中应用物理知识竞赛专题讲义

初中应用物理知识竞赛专题讲座3

专题三   物态变化

【知识要点解读】

1. 物质有固态、液态和气态，物质从一种状态变化到另一种状态的过程叫做物态变化。
2. 物质从固态变成液态的过程叫做熔化，从液态变成固态的过程叫做凝固。熔化过程吸收热量，凝固过程放出热量。晶体熔化为液态过程温度（熔点）不变，液态凝固为晶体过程温度（凝固点）不变。同一种晶体的熔点和凝固点温度相同。
3. 物质从液态变成气态的过程叫做汽化，从气态变成液态的过程叫做液化。汽化有蒸发和沸腾两种方式。蒸发是在任何温度下都能进行的且只发生在液体表面的汽化现象，蒸发具有制冷作用；沸腾是在一定温度（沸点）下，在液体内部和表面同时进行的剧烈的汽化现象。沸腾时需要继续吸收热量，但温度保持不变。使气体液化的方法有两种：降低温度（可使所有气体液化），压缩体积（只能使部分气体液化）。汽化过程吸收热量，液化过程放出热量。
4. 物质从固态直接变成气态的过程叫做升华，从气体直接变成固态的过程叫做凝华。物质在升华过程中吸收热量，在凝华过程中要放出热量。

【竞赛知识拓展】

初中应用物理知识竞赛关于物态变化拓展的知识点主要有：

自然界中云、雨、冰雹、雪、雾、露、霜的成因

 云的形成：当含有水蒸气的空气升入高空时，水蒸气温度降低液化成小水滴或凝华成小冰晶，被上升的气流顶起，形成浮云。

雨的形成：在一定条件下，云中的小水滴或小冰晶越来越大，上升的气流无法支持时就会下落，形成雨。

冰雹的形成：夏季，上升的气流很强又很不稳定。小水滴在空气的对流中凝固成小冰块，小冰块在流动过程中又与小水滴小冰晶合并成大冰块降落到地面就是冰雹。

雪的形成：冬季，云中水蒸气受冷直接在小冰晶上凝华成雪花，飘落到地面形成雪。

雾、露的形成：低空中的水蒸气，在夜间遇冷液化成小水珠，小水珠附在空气中的尘埃上形成雾，附在地面花草树叶上形成露。

霜的形成：低空中的水蒸气，在夜间骤然遇冷在草木石块上凝华形成霜。

雾和霾相同之处都是视程障碍物。但雾与霾的形成原因和条件却有很大的差别。雾是浮游在空中的大量微小水滴或冰晶，形成条件要具备较高的水汽饱和因素。出现雾时空气相对湿度常达100%或接近100%。雾有随着空气湿度的日变化而出现早晚较常见或加浓，白天相对减轻甚至消失的现象。霾的形成主要是空气中悬浮的大量微粒和气象条件共同作用的结果。出现霾时空气则相对干燥，空气相对湿度通常在60%以下。其形成原因是由于大量极细微的尘粒、烟粒、盐粒等均匀地浮游在空中，霾的日变化一般不明显。

【经典竞赛题分析】

典例1．（2016全国初中应用物理知识竞赛）我国有句谚语说：“下雪不冷化雪冷”。你认为以下几个说法中一定错误的是（   ）

A．冷与不冷是将下雪过程中与下雪过后的温度进行对比来说的

B．冷气流的北上导致气温的降低

C．雪的熔化、熔化后水的蒸发以及雪的升华都需要吸热导致气温的降低

D．人们感觉的“冷”与“不冷”除与温度有关之外，还受空气湿度的影响

【参照答案】B

典例2（2014上海市第28届初中物理竞赛初赛试题）在图1所示的四种物态变化中，属于升华的是（   ）

【参照答案】．C

【名师点评】题中给出了四种常见的物态变化情景图，弄清各种常见物态变化是正确解题关键。学科网

典例3. （2011上海第25界初中物理竞赛）下列所描述的现象中，发生的物态变化不属于液化的是                    （    ）

A．在寒冷的冬天，长跑运动员在跑步时，不断从口中呼出“白气”

B．在严寒的冬夜，房间玻璃窗的内表面常有小冰花出现

C．在炎热的夏天，可看到棒冰周围冒出“白气”

D．在炎热的夏天，自来水管的表面常有水珠出现

【参照答案】B

【名师点评】在物态变化现象，凡是由水蒸气遇冷形成“白气”或小水珠的都属于液化，放热；凡是由水蒸气遇冷形成小冰晶或小冰花的都属于凝华，放热。

典例4．（2011全国初中应用物理知识竞赛初赛）将小锅放入盛有水的大锅中构成双层锅熬胶，胶不会被熬焦而失去粘性，是因为   (     )

A．夹层中的水起了散热作用         

B．夹层中的水不善于传热

C．夹层中的水吸收了很大部分热量

D．夹层中的水温度保持在100℃不变，使胶的温度不会超过100℃

【参照答案】D

【名师点评】水沸腾是剧烈的汽化现象，沸腾时温度稳定在沸点，但要吸收热量。

典例5（2011上海初中物理知识竞赛复赛）2010上海世博会期间，气温较高的世博园区内许多区域都安装了喷雾降温装置，喷雾装置采用物理的方式，以水为原料，利用高压，将其以较高的速度输送到喷嘴，撞击喷嘴中的撞针后形成直径4微米左右的雾滴。请简述喷雾降温的原理；

【名师点评】考查蒸发和对流等知识点在实际中的应用。

【竞赛实战训练】

一．选择题

1．（2014全国初中应用物理知识竞赛初赛试题）如图所示为寒冬出现的四个现象，其中属于升华的是（    ）

         [来源:Zxxk.Com]

A．口中呼出的“白气”   B．冰冻的衣服晾干

C．玻璃上的“冰花”      D．河面上的冰块

【参照答案】B

2.（2011全国初中应用物理知识竞赛河南预赛）如图所示的4种物态变化中，属于放热过程的是，(   )

【参照答案】C     学科网

【名师点评】此题图示了4种常见现象，考查对常见物态变化是吸热过程还是放热过程的分析。

3． （第18界上海初中物理知识竞赛）同一个物体的温度可以利用摄氏温标或热力学温标表示。用摄氏温标表示为20℃，用热力学温标表示为293K。那么，当自来水的温度升高1℃时，用热力学温标表示这一温度的升高，下列说法中正确的是：（     ）

A 温度升高大于1K           B 温度升高等于1K

C 温度升高小于1K           D 无法确定升高的值与1K大小的关系。

【参照答案】：B [来源:学科网ZXXK]

4.（第19界上海初中物理知识竞赛）为了保护航天发射台的安全，发射台的下部往往有一个大水池。2003年10月15日“神州”五号发射时，我们从电视实况转播中看到，火箭喷出的炽热气体使水池内冒出了大量“白气”，你认为这“白气”主要是                                             

A 水受热汽化成大量水蒸汽              

B 水蒸汽遇冷液化成的大量小水珠

C 水被气流冲起的大量水花              

D 水蒸汽遇冷凝华成的大量小冰晶

【参照答案】B

5.（第19界上海初中物理知识竞赛）如图3所示，甲容器内装有水，乙试管内也装有水，并通过甲容器密封盖上的孔插入甲容器的水中，且乙试管与密封盖紧密接触。现给甲容器加热，则经过一段时间后  

A、 甲容器内的水先沸腾

B、 乙试管内的水先沸腾

C、 甲容器、乙试管内的水同时沸腾

D、 甲容器内的水沸腾，乙试管内的水不会沸腾

【参照答案】A

6.（第20界上海初中物理知识竞赛）下列现象中利用了熔化吸热的是    (    )

  (A)运输食品时利用干冰降温防止食品腐烂

  (B)天热时向地上洒水会感到凉快[来源:学|科|网Z|X|X|K]

  (C)游泳后离开泳池时身上会感到有点冷

  (D)向可乐饮料中加冰块会使饮料变得更凉

【参照答案】D

7（2011全国初中应用物理知识竞赛试题）在炒花生或栗子时，通常要往锅里放一些沙子(或粗盐)。这样做的主要目的是  (    )

   A．使炒锅的温度更高

B．使花生或栗子受热均匀且避免与锅底直接接触时间过长

C．让沙子(或粗盐)吸收一些水分，使花生或栗子更加干酥脆

D．让沙子(或粗盐)吸收部分热量，防止因温度过高而使花生或栗子变焦

【参照答案】B

二．填空题

8. （2011全国初中应用物理知识竞赛初赛）大雪严重影响了民航、铁路和高速公路等交通，为了尽快清除积雪，常用的办法是撒“融雪盐”，这是因为撒入冰雪中的“融雪盐”                              。

【参照答案】.熔点较低

9. （2011全国初中应用物理知识竞赛初赛）冬天坐汽车时，经常发现在汽车前挡风玻璃上出现“哈气”，影响司机视线．要想尽快消除这些“哈气”，可以采取的措施有                                                

                                                          。

【参照答案】.冬天，对着玻璃吹暖风使玻璃窗上的小水珠汽化；或开冷风也行，在玻璃前壁形成一层冷气膜，使水蒸气不能在玻璃上液化。学科网

10.（2006全国初中应用物理知识竞赛河南预赛）南极是世界上最寒冷的地方，堪称“世界寒极”，它的最低温度可达－80°，即使在暖天气温也只有－20°，如果要在南极大陆用温度计来测量气温，根据下表中的有关数据，你认为选择__  __来做温度计的测温物质较为合适。南极的空气十分干燥，素有“白色沙滇”之称，其原因是___________________________。

【参照答案】：酒精         南极低温寒冷使空气中的水蒸气发生凝华造成的

11.（第18界上海初中物理知识竞赛）北方的冬天天气比较寒冷，房间内一般都要安装暖气片供暖。在房间暖气片温度保持不变的情况下，房间内的平衡温度将随外界温度的变化而变化。研究表明，房间内暖气片和房内的温差与房间内外的温差之比保持不变。当外界温度为—23℃时，房间内的温度长时间保持13℃不变；当外界温度为—18℃时，房间内温度长时间保持16℃不变，则房间内暖气片的温度应为______℃。当房间内温度长时间保持25C不变时，外界温度为______℃。

【参照答案】：67   -3

12. （第16界全国初中物理知识竞赛江苏预赛）干湿泡温度计（湿度计）是用两个相同的温度计并列制成的，使用时，其中一个温度计下端的玻璃泡包着湿布，另一个温度计的玻璃泡不包着湿布。将其放在室内，不包湿布的温度计显示的是          温度；因为水在蒸发时要          ，所以，包着湿布的温度计的读数要比不包湿布的温度计的读数          ；两个温度计的读数差越大，表明空气的水蒸气含量（湿度）越          。

【参照答案】室内（空气）    吸热     小      小 

13.（2011全国初中应用物理知识竞赛初赛）在地球上，水是不断循环运动的，海洋和地面上的水受热蒸发到天空中，这些水蒸气又随着风运动到别的地方，雪是当水蒸气遇到冷空气，在天空中经          而来的固态降水。

【参照答案】凝华

三．综合运用题

14．（2011全国初中应用物理知识竞赛初赛）随看生活水平的提高，热疗已走进我们的生活，如家里的“热敷”。市面上的“足疗”、体育场上的“蜡浴”，其中“蜡浴”就是将熔化的蜡用刷子刷在肿胀部位，一段时间后，肿胀消失，疼痛减轻。请问“蜡浴”运用了什么物理原理？

15.（第16界全国初中应用物理知识竞赛）火箭点火发射时，若高温火焰向下喷射到发射台上，发射台就会被烧毁。为了保护发射台，在它的底部建造了一个大水池，从而巧妙地解决了这个技术问题。

（1)火箭发射时，底部喷出的庞大的白色气团（图6)是由什么组成的？它是怎样形成的？[来源:学科网]

 (2)分析“大水池”对发射台起到保护作用的道理。

16.（2002第十二届全国初中应用物理知识竞赛复赛）下图中的甲、乙两个房间里的两壶水都已烧开，试判断哪个房间的气温比较高。说明理由。

17.（2007第十七届全国初中应用物理知识竞赛）寒冬时节的早晨，汽车司机上车后常发现在前风挡车窗上出现白色的“哈气”，于是他打开暖风，很快就能除掉“哈气”；夏天，在下大雨后，风挡车窗上也出现“哈气”影响安全驾驶，于是司机打开空调制冷，很快“哈气”也被除掉。为什么同样的现象，司机采取不同的方法却收到了相同的效果?请你用所学的物理知识加以解释。

18.（2009第十九届全国初中应用物理知识竞赛复赛）阅读资料并回答问题：

干湿温度计是一种既能测量空气温度，又能测量空气相对湿度的常用测量仪器(某一温度下，空气中水蒸气量与该温度下饱和水蒸气量的比值叫做该温度下的空气相对湿度，以百分数表示；饱和气是指一定温度下，一定数量空气中所能最大限度容纳的水蒸气量)。如图4甲所示，仪器上有两支相同的温度计并列地安装在同一刻度板上(图4乙为其背面)，其中一支温度计的测温泡外面裹有被水浸湿的棉纱，这一支温度计即为“湿”温度计；另一支温度计的测温泡直接裸露在空气中，这一支温度计即为“干”温度计。还有一个可根据干、湿温度计的示数来确定空气相对湿度的转盘式标尺。

(1)．通常情况下，湿温度计的示数比干温度计的示数稍低一些，这是为什么?

(2)．转盘式标尺由两个同轴的圆盘组成，其中外盘是固定的，上面标有对应“湿温度计”温度值的0～40刻度线及表示相对湿度值的10～100刻度线；内盘可以绕轴转动，上面标有对应“干温度计”温度值的0～40刻度线及“相对湿度％”字样。转动内盘，当内、外盘上的相同温度值对准时，“相对湿度”的箭头正好指向100，表明空气的相对湿度为100％，如图4丙所示。

请你根据以上信息，说明如何根据干、湿温度计的示数，使用这个转盘式标尺来确定出空气的相对湿度。

(3)．中午，小宏看到干温度计的示数为26.0℃，湿温度计示数为22.0℃。到了晚上，小宏看到干温度计的示数为16.0℃，湿温度计示数为12.0℃。请思考并回答：

①关于中午和晚上空气的相对湿度，以下说法正确的是(     )

A．中午和晚上空气的相对湿度相同

B．因为中午和晚上气温不同，所以无法比较中午和晚上空气相对湿度的大小

C．中午空气的相对湿度大。[来源:Zxxk.Com]

D．晚上空气的相对湿度大。

②请你简要地说明选择该答案的理由。

19（1999第九届全国初中应用物理知识竞赛复赛）小红做实验时发现一只温度计不准确。把它和标准温度计一同插入水中，发现当实际温度为2℃时他的示数是4℃，82℃时的示数为80℃。仔细观察，他的刻度是均匀的。

（1）请以x表示任意温度时这只温度计的示数，以y表示这时的实际温度，导出用x表示y的公式。

（2）这只温度计的示数为26℃时，实际温度是多少？

（3）在什么温度时，这只温度计的温度等于实际温度。