初中应用物理知识竞赛辅导讲义三
身体状态改变
【知识要点】
1. 物质有固态、液态、气态，物质由一种状态转变为另一种状态的过程叫状态变化。
2、物质由固态变成液态的过程叫熔化，物质由液态变成固态的过程叫凝固。熔化过程要吸收热量，凝固过程要放出热量。晶体熔化成液体的温度（熔点）不变，液体凝固成晶体的温度（凝固点）不变。同一种晶体的熔点和凝固点是相同的。
3、物质由液体变成气体的过程叫汽化，物质由气体变成液体的过程叫液化。汽化有两种方式：蒸发和沸腾。蒸发是在任何温度下都能发生的汽化现象，只发生在液体的表面。蒸发有冷却作用；沸腾是在某一温度（沸点）下，液体内部和表面同时发生的剧烈汽化现象。沸腾时需不断吸收热量，但温度不变。气体液化有两种方式：降低温度（所有气体都能液化）和压缩体积（只有部分气体能液化）。汽化过程吸收热量，液化过程放出热量。
4、物质由固态直接变成气态的过程叫升华，由气态直接变成固态的过程叫凝结。物质在升华时吸收热量初中物理竞赛辅导讲座，在凝结时放出热量。
【比赛知识拓展】
初中应用物理知识竞赛关于身体状态变化的拓展知识点主要有：
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上升到高空时，水蒸气温度下降，液化成小水滴，或凝结成小冰晶，被上升的气流托起，形成浮云。
雨的形成：在特定条件下，云中的小水滴或冰晶会越来越大，当上升气流无法再支撑它们时，它们就会落下，形成雨。
冰雹的形成：夏季上升气流十分强烈，且不稳定，小水滴在空气对流中凝固成小冰块，小冰块在流动过程中与小水滴、小冰晶融合，形成大冰块落到地面，这就是冰雹。
雪的形成：冬季，云层中的水蒸气冷却后直接凝结在小冰晶上，形成雪花，雪花落到地面上就形成了雪。
雾、露的形成：低空的水汽在夜间天气变冷时液化成小水滴，小水滴附着在空中的尘埃上就形成雾，附着在地面的花草树叶上就形成露水。
霜的形成：低海拔地区的水汽在夜间突然遇到寒冷，凝结在草、树、岩石上，就形成霜。
【经典赛题解析】
例1（2011年全国初中应用物理知识竞赛河南省预赛）图中所示的四种物理变化中，哪一个是放热过程？
【解析】图A中，冷衣服烘干属于蒸发过程，会吸收热量；图B中，春季冰雪融化属于融化过程，会吸收热量；图C中，冬季车窗玻璃上的水珠是水蒸气受冷后液化而成，属于液化，会放出热量；图D中，用干手器烘干手属于蒸发过程，会吸收热量；所以放热的过程就是图C。
【答案】C
【专家教师点评】本题举例说明了4种常见的现象，考察你对常见物理变化是吸热过程还是放热过程的分析能力。
例2.（2011年上海市第二十五届中学生物理竞赛）下列现象中，不属于液化的物理变化是（）
A、寒冷的冬季，长跑运动员在跑步时，嘴里不断呼出“白气”。
B.寒冷的冬夜，房间的玻璃窗内表面经常会出现小冰柱。
C、在炎热的夏天，可以看到冰棍周围冒出“白色蒸汽”。
D、炎热夏季，水管表面经常会出现水珠。
【解析】：寒冷的冬天，长跑运动员在跑步时，嘴里呼出的是“白气”。“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小水滴；寒冷的冬夜，房间的玻璃窗内表面常常会出现小冰花。这些小冰花是室内水蒸气凝结而成的；炎热的夏天，在冰棍周围可以看到“白气”。“白气”是空气中水蒸气遇冷液化形成的小水滴；炎热的夏天，水管表面常常会出现水滴。水滴是空气中水蒸气遇冷液化形成的。所描述的现象不是选项B中的液化。
【答案】B
【名师点评】在物理状态变化现象中，凡是水蒸气冷却形成“白气”或者小水滴的现象，都认为是液化，会放出热量；凡是水蒸气冷却形成小冰晶或者小冰花的现象，都认为是凝结，会放出热量。
例3.（2011年全国初中应用物理知识竞赛初赛）把一只小锅放入一只盛满水的大锅中形成双层锅来煮胶水，胶水不会烧焦而失去粘性，因为（）
A.夹层中的水起到散热作用
B.夹层中的水传热性能不好
C.夹层中的水吸收了大部分热量
d.夹层内水温恒定保持在100℃，使胶水温度不超过100℃
【解析】：夹层中的水沸腾，温度恒定在100℃，这样胶水的温度就不会超过100℃，胶水就不会被烧焦而失去粘性。选项D正确。
【答案】D
【名师点评】水沸腾是一种剧烈的汽化现象留学之路，沸腾时温度稳定在沸点，但会吸收热量。
例4（2011上海市初中物理知识竞赛复赛）2010年上海世博会期间，世博园区内很多温度较高的区域都安装了喷雾降温装置。喷雾装置采用物理方法，以水为原料，利用高压将其高速输送到喷嘴，撞击喷嘴内的冲击针后形成直径约为4微米的雾滴。请简述喷雾降温的原理；
【分析】喷雾冷却主要利用以下几点：
①水滴在变成4微米水滴的过程中，表面积增大，水分子更容易与外界进行热交换、蒸发。
②水滴体积变小，质量变轻，更容易与空气对流并被风带走，带走热量。
【点评】考察蒸发、对流等知识点的实际应用。
【大赛实战训练】
1. 多项选择题
1.（2011年全国初中应用物理知识竞赛试题）炒花生、栗子的时候，一般都会在锅里放一些沙子（或粗盐），这样做的主要目的是（）
A. 提高炒锅的温度
B.让花生或栗子均匀受热，避免与锅底直接接触太久。
C. 让沙子（或粗盐）吸收一些水分，使花生或栗子更干更脆
D、让沙子（或粗盐）吸收部分热量，防止花生或栗子因温度过高而烧焦。
1、答案：B 解析：由于沙子（或粗盐）打碎成小块，使花生或栗子受热均匀，避免与锅底直接接触时间过长。选项B正确。
2、（第十八届上海市初中物理知识竞赛）同一物体的温度可以用摄氏温标或热力学温标来表示，摄氏温标为20℃，热力学温标为293K，所以，当自来水温度上升1℃时，用热力学温标表示正确的是（）
温升大于1KB 温升等于1K
如果温度上升幅度小于1K，则无法确定上升幅度与1K之间的关系。
2.答案：B 解析：热力学温标中的1K等于摄氏温标中的1℃。
3.（第十九届上海市初中物理知识竞赛）为了保障航天发射平台的安全，发射平台底部常常会形成一个大水池。2003年10月15日“神舟”五号发射时，我们从电视直播中看到，火箭喷出的热气使水池中冒出大量“白气”。你认为这种“白气”主要是由什么引起的？
水被加热并汽化成大量的水蒸气
B.水蒸气冷却后液化成大量小水滴
CA 大量水被气流溅起
D.水蒸气遇冷凝结成大量小冰晶
3、答案：B 解析：高温气体导致水池中冒出大量“白气”，这主要是因为水池中的水受热汽化成大量水蒸气，水蒸气上升冷却液化成大量小水滴。选项B正确。
4.（第十九届上海市初中物理知识竞赛）如图三所示，容器A中盛满水，试管B中也盛满水，从容器A密封盖上的小孔插入容器A中的水中，试管B与密封盖紧密接触。现在加热容器A，经过一段时间后，
A.容器A中的水先沸腾。
B.试管B中的水先沸腾
C.容器A和试管B中的水同时沸腾
D.容器A中的水沸腾，但试管B中的水不沸腾。
4、答案：A 解析：当加热容器A时，经过一段时间，容器A中的水首先达到沸点并沸腾，随后容器A上方的气压增大，容器A中水的沸点上升（超过100℃），容器A中的水没有沸腾，而试管B中的水超过了沸点（100℃）并开始沸腾，所以选项A正确。
5.（上海市第二十届初中物理知识竞赛）下列哪种现象利用了熔化的吸热效应？
（A）在运输过程中使用干冰冷却食物，防止其变质
（B）天气炎热时，往地上洒水会让你感觉凉爽一些。
（C）游完泳离开泳池时感觉有点冷
（D）在可乐中添加冰块会使饮料更凉。
5、答案：D 解析：用干冰在运输过程中降温，防止食物变质，是干冰的升华。大热天往地上洒点水，会感觉凉快些，是吸热汽化。游完泳离开泳池，会感觉有点凉，是吸热汽化。融化吸热是固体融化成液体。可乐饮料里加点冰块，会感觉凉快些，利用的是融化吸热，所以选项D正确。
6.（1997年全国初中应用物理知识竞赛复赛）已知在标准大气压下，液氧、液氮、二氧化碳的沸点分别为-183℃、-196℃、-78.5℃，若在标准大气压下将这些气体从空气中冷却提取出来，则温度下降时首先液化分离的是：（ ）
A. 氧气 B. 氮气
C.二氧化碳 D.空气全部同时液化，无法分离
6、答案：C 解析：当利用空气抽取这些气体时，温度首先下降到-78.5℃，首先达到二氧化碳的液化点，所以首先液化分离出来的就是二氧化碳。
2. 填空
7.（2011年全国初中应用物理知识竞赛初赛）地球上的水是不断循环的，海洋和地面上的水受热蒸发到空中，这些水蒸气再随风飘到其他地方，雪是水蒸气遇到冷空气而从空中落下的固体降水。
7. 答案：凝结
分析：雪是天空中的水蒸气遇到冷空气凝结而形成的固体降水。
8.（2011年全国初中应用物理知识竞赛初赛）大雪天气严重影响了民航、铁路、公路等交通运输，为了尽快清除积雪，常用的方法就是撒播“融雪盐”，这是因为“融雪盐”会扩散到冰雪中。
8. 答案：熔点较低
分析：在冰雪上撒的“融雪盐”，熔点较低，使雪更容易融化。
9.（2011年全国初中应用物理知识竞赛预赛）冬季乘车时，经常会发现汽车前挡风玻璃上出现“呼吸”，影响驾驶员视线。为了尽快消除这种“呼吸”，可采取以下措施：
。
9、答：冬天向玻璃吹暖风，使窗户上的水滴气化；或开冷风，在玻璃前壁形成一层冷气膜，防止水汽在玻璃上液化。
10、（2006年全国初中应用物理知识竞赛河南赛区预赛）南极洲是世界上最寒冷的地方，被称为“世界寒极”。它的最低温度可达-80°，即使在温暖的天气里也只有-20°。如果你想用温度计测量南极洲的温度，根据下表中的相关数据，你认为选用作为温度计的测温材料是否比较合适？南极洲的空气非常干燥，有“白沙甸”之称。原因是。
1 标准大气压下几种物质的熔点/℃
冰固水银固体酒精
0-38.8-117
10. 答案：酒精是由于南极寒冷的气温导致空气中的水蒸气凝结而产生的。
分析：由于南极洲的最低温度可达-80°，低于固体水银的熔点，所以只有酒精才适合作为温度计的测温材料。
11、（上海市第十八届初中物理知识竞赛）北方的冬天比较寒冷，房间内一般都安装暖气片来取暖。当室内暖气片温度不变时，随着外界温度的变化，室内的平衡温度会发生变化。研究表明，在室内暖气片与房间之间的温差与室内外温差的比值不变的情况下，当外界温度为-23℃时，室内温度长期保持在13℃；当外界温度为-18℃时，室内温度长期保持在16℃，则室内暖气片的温度应为_____℃。当室内温度长期保持在25℃时，外界温度为℃。
11. 答案：67 -3
分析：由=可知房间散热器的温度为t=67℃。
由=可得室外温度t=-3℃。
12.（第十六届全国初中物理知识竞赛江苏赛区预赛）干湿球温度计（湿度计）是由两支完全相同的温度计并联而成。使用时，一支温度计底部的玻璃球用湿布包住，另一支温度计的玻璃球则不包。置于室内时，不包湿布的温度计显示温度；由于水会蒸发，包有湿布的温度计的读数比不包湿布的温度计的读数高；两支温度计的读数差值越大，表示空气中的水蒸气含量（湿度）越大。
12. 答案：室内（空气）吸收的热量很少
分析：没有裹湿布的温度计显示的是空气温度；因为水蒸发时会吸收热量，蒸发有冷却作用，使周围空气的温度降低。因此，裹着湿布的温度计的读数比没有裹湿布的温度计的读数要小；两个温度计的读数差值越大，说明空气蒸发越快，空气的水蒸气含量（湿度）越低。
3. 综合应用题
13.（2011年全国初中应用物理知识竞赛预赛）随着生活水平的提高，热疗已走进我们的生活，如家中的“热敷”，市面上的“足部按摩”，体育场馆的“蜡浴”。“蜡浴”就是用刷子将融化的蜡刷在肿胀部位，一段时间后，肿胀消退，疼痛减轻。“蜡浴”利用的是什么物理原理？
13.分析：将融化的蜡用刷子涂到肿胀部位后，就会凝固。凝固是一个放热过程。人体吸收热量后，血液流动就会加速。
14.（第十六届全国初中应用物理知识竞赛）火箭点火发射时，如果高温火焰向下喷到发射台上，就会烧毁发射台。为了保护发射台，在发射台底部修建了一个大水池，巧妙地解决了这一技术难题。
（1）火箭发射时，从底部喷出的巨大白色气体云（图6）是由什么构成的？它是如何形成的？
（2）分析“大水池”保护发射台的原因。
14、解析：（1）巨大的白色气团是由小水滴组成的，它是池中的水汽化后，冷却液化成漂浮在空中的小水滴而形成的。
（2）高温火焰喷入水中，吸收热量后汽化成水蒸气，从而保护了发射台。水还有减震作用，这也是一种防护作用。
15.（2002年第十二届全国初中应用物理知识竞赛复赛）下图中，A房间和B房间的两壶水都已沸腾，试判断哪个房间的温度较高，并说明理由。
15、分析：B房间的温度较高。两壶中的水都在沸腾，壶嘴必定在喷出水蒸气。但A壶的壶嘴上方有大量“白气”，这意味着水蒸气遇到较冷的空气，液化成许多小水滴。而B壶喷出的水蒸气很少液化，这意味着B房间的温度较高。
16.（2007年第十七届全国初中应用物理知识竞赛）寒冷的冬天早晨，汽车司机上车后常常发现前挡风玻璃上有白色的“气息”，于是打开暖气，“气息”很快消失；夏天大雨过后，挡风玻璃上也会出现“气息”初中物理竞赛辅导讲座，影响安全驾驶，于是打开空调降温，“气息”很快消失。为什么对同一现象，司机采用不同的方法却能达到相同的效果呢？请结合所学的物理知识解释一下。
16、分析：水蒸气只有受冷却才能凝结成水滴，驾驶员采取的措施都是根据情况抑制气体液化。
在冬季，司机要利用暖风来提高挡风玻璃的温度，使水蒸气不再在挡风玻璃上液化形成“呼吸”。
夏季下大雨时，车外温度较低，关上车窗后，车内温度高，而挡风玻璃温度低，车内水蒸气遇冷就会凝结在挡风玻璃上，形成“呼吸”。此时打开空调，使车内温度低于挡风玻璃温度，车内水蒸气就无法在挡风玻璃上液化，从而阻止“呼吸”的形成。
17.（2009第十九届全国初中应用物理知识竞赛复赛）阅读材料，回答问题：
干湿计是一种常用的测量仪器，既可以测量空气温度，又可以测量相对湿度（某一温度下空气中的水蒸气量与饱和水蒸气量的比值称为该温度下空气的相对湿度，以百分数表示；饱和空气是指某一温度下一定量的空气中所能容纳的最大水蒸气量）。如图4A所示，在同一刻度盘上并排安装有两块相同的温度计（图4B为背面），其中一块温度计的测温泡上缠有浸过水的棉纱，此温度计为“湿式”温度计；另一块温度计的测温泡直接暴露在空气中，此温度计为“干式”温度计。还配有表盘刻度，可根据干湿温度计的读数确定空气的相对湿度。