高中物理选修33精品学案93饱和汽与饱和汽压.docx

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高中物理选修33精品学案93饱和汽与饱和汽压

3　饱和汽与饱和汽压

[学习目标]　1.知道饱和汽、未饱和汽及饱和汽压这些概念的含义.2.了解相对湿度概念的含义以及它对人的生活和植物生长等方面的影响.3.了解湿度计的结构与工作原理．

一、汽化

1．定义：

物质从液态变成气态的过程叫做汽化．

2．两种方式：

（1）蒸发：

只发生在液体表面，而且在任何温度下都能发生．

（2）沸腾：

在液体表面和内部同时发生，只在一定温度（沸点）下才会发生．

3．沸腾条件：

（1）达到沸点；

（2）能继续吸热．

4．沸点与大气压强有关：

大气压强越高，沸点越高．

二、饱和汽与饱和汽压

1．动态平衡：

在相同时间内回到液体中的分子数等于从液面飞出去的分子数，液体与气体之间达到了平衡状态，蒸发停止，这种平衡是一种动态平衡．

2．饱和汽与未饱和汽

（1）饱和汽：

与液体处于动态平衡的蒸汽．

（2）未饱和汽：

没有达到饱和状态的蒸汽．

3．饱和汽压：

在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，因而饱和汽的压强也是一定的，这个压强就叫做这种液体的饱和汽压．

4．影响饱和汽压的因素

饱和汽压随温度的升高而增大．饱和汽压与蒸汽所占的体积无关（填“有关”或“无关”），与该蒸汽中有无其他气体也无关（填“有关”或“无关”）．

三、空气的湿度　湿度计

1．空气的湿度

（1）绝对湿度：

空气中所含水蒸气的压强．

（2）相对湿度：

空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压的比值，即

相对湿度＝

相对湿度与绝对湿度和温度都有关系，在绝对湿度不变的情况下，温度越高，相对湿度越小，人感觉越干燥；温度越低，相对湿度越大，人感觉越潮湿．

2．湿度计：

常用的湿度计有干湿泡湿度计、毛发湿度计、传感器湿度计．

[即学即用]

1．判断下列说法的正误．

（1）在任何温度下蒸发和沸腾都能进行．（　×　）

（2）蒸发和沸腾都是吸热的过程．（　√　）

（3）达到动态平衡后，不再有液体内的分子从液体里面飞出来．（　×　）

（4）饱和汽压与温度无关．（　×　）

（5）空气的相对湿度越大，则人越感觉潮湿．（　√　）

2．在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，因而饱和汽的压强也是一定的，这个压强叫做这种液体的________，未饱和汽的压强________饱和汽压．

[答案]　饱和汽压　小于

一、汽化

[导学探究]　

（1）为什么在高海拔地区煮东西煮不熟？

（2）为什么用高压锅蒸米饭、炖肉汤比较快，而且易烂？

[答案]　

（1）液体沸腾时需要达到的温度叫沸点．沸点与大气压强有关，大气压强越小，沸点越低．而在高海拔地区大气压强小，沸点低，故煮东西煮不熟．

（2）高压锅内大气压强大，沸点高，故用高压锅蒸米饭、炖肉汤比较快，而且易烂．

[知识深化]

液体蒸发时，如果不从外界吸收热量，液体温度会降低，所以蒸发可以致冷；液体沸腾时，需从外界吸收热量，吸收的热量全部用于液体的汽化上，温度不再升高，直到液体全部变成气体为止．

例1　如图1所示，在一个大烧杯A内放一个小烧杯B，杯内都放有水，现对A的底部加热，则（　　）

图1

A．烧杯A中的水比B中的水先沸腾

B．两烧杯中的水同时沸腾

C．烧杯A中的水会沸腾，B中的水不会沸腾

D．上述三种情况都可能

[答案]　C

[解析]　对烧杯A加热到水的沸点后，若继续加热，烧杯A中的水会沸腾．由于沸腾时水的温度保持在沸点不变，即烧杯B中的水也达到沸点，但由于它与烧杯A中的水处于热平衡状态，两者间无温度差，无法再从烧杯A的水中吸热，因此烧杯B中的水只能保持在沸点而不会沸腾．

二、饱和汽与饱和汽压

[导学探究]　

（1）盛在敞口容器中的水，经过一段时间后就没有了；而盛在密闭容器中的水经过相当长的时间后仍然存在，这是为什么呢？

（2）有人说在密闭容器里液体和气体达到平衡时蒸发就停止了，分子运动也停止了，这种说法对吗？

[答案]　

（1）前者的水蒸发掉了，而后者由于密闭，水蒸气最终与水形成一种动态平衡．

（2）“分子运动也停止了”这种说法不对．达到平衡时单位时间内逸出液面的分子数与回到液面的分子数相等，是一种动态平衡，并非分子停止运动．

[知识深化]

1．动态平衡的理解

（1）处于动态平衡时，液体分子的热运动仍在不断进行．

（2）处于动态平衡时的蒸汽密度与温度有关，温度越高，达到动态平衡时的蒸汽密度越大．

（3）在密闭容器中的液体，最后必定与上方的蒸汽处于动态平衡状态中．

2．影响饱和汽压的因素

（1）饱和汽压跟液体的种类有关．

在相同的温度下，不同液体的饱和汽压一般是不同的．挥发性大的液体，饱和汽压大．

（2）饱和汽压跟温度有关．

饱和汽压随温度的升高而增大．这是因为温度升高时，液体里能量较大的分子增多，单位时间内从液面飞出的分子也增多，致使饱和汽的密度增大，同时蒸汽分子热运动的平均动能也增大，导致饱和汽压增大．

（3）饱和汽压跟体积无关．

在温度不变的情况下，饱和汽的压强不随体积而变化．

①当体积增大时，容器中蒸汽的密度减小，原来的饱和蒸汽变成了未饱和蒸汽，于是液体继续蒸发，直到未饱和汽成为饱和汽为止．由于温度没有改变，饱和汽的密度跟原来的一样，蒸汽分子热运动的平均动能也跟原来一样，所以压强不改变．

②体积减小时，容器中蒸汽的密度增大，回到液体中的分子数多于从液面飞出的分子数，于是，一部分蒸汽变成液体．

特别提醒　把未饱和汽变成饱和汽的方法

（1）在体积不变的条件下，降低未饱和汽的温度，可以使较高的温度时的未饱和汽变成较低温度时的饱和汽．

（2）在温度不变的条件下，增大蒸汽压强可以使未饱和汽变成饱和汽．

例2　如图2所示，在一个带活塞的容器底部有一定量的水，现保持温度不变，上提活塞，平衡后底部仍有部分水，则（　　）

图2

A．液面上方水蒸气从饱和变成未饱和

B．液面上方水蒸气的质量增加，密度减小

C．液面上方水蒸气的密度减小，压强减小

D．液面上方水蒸气的密度和压强都不变

[答案]　D

[解析]　在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，饱和汽的压强也是一定的．活塞上提前，密闭容器中水面上水蒸气为饱和汽，水蒸气密度一定，其饱和汽压一定．当活塞上提时，密闭容器中水面会有水分子飞出，最终使其上方水蒸气与水又重新处于动态平衡，达到饱和状态．在温度保持不变的条件下，水蒸气密度不变，饱和汽压也保持不变．故选D.

饱和汽压随温度的升高而增大.饱和汽压与蒸汽所占的体积无关.

例3　（多选）将未饱和汽转化成饱和汽，下列方法可靠的是（　　）

A．保持温度不变，减小体积

B．保持温度不变，减小压强

C．保持体积不变，降低温度

D．保持体积不变，减小压强

[答案]　ACD

三、空气湿度　湿度计

[导学探究]　

（1）夏日无风的傍晚，人们往往感到闷热潮湿，身上的汗液也蒸发不出去，这是为什么呢？

（2）在绝对湿度相同的情况下，夏天和冬天的相对湿度哪个大？

为什么？

[答案]　

（1）在闷热潮湿的天气里，由于空气湿度大，汗液的蒸发和空气中的水蒸气的液化达到一种动态平衡．

（2）在绝对湿度相同的情况下，水的饱和汽压在温度高时大，温度低时小，根据相对湿度＝

，夏天和冬天相比，冬天的相对湿度大．

[知识深化]

1．对湿度的理解

（1）许多和湿度有关的现象，如蒸发得快慢、植物的枯萎、动物的感觉等，不是直接跟大气的绝对湿度有关，而是跟大气的相对湿度有关．绝对湿度相同时，温度越高，离饱和状态越远，越容易蒸发，感觉越干燥；相反，温度越低，越接近饱和状态，感觉越潮湿．

（2）空气的干湿程度和空气中所含有的水蒸气接近饱和的程度有关，而和空气中含有水蒸气的绝对数量无直接关系．

在某一温度下，水的饱和汽压是一定值，知道了绝对湿度可以算出相对湿度；反之，知道了相对湿度也能算出绝对湿度．

2．湿度计

（1）湿度计是用来测量空气相对湿度的仪器．

（2）常用的几种湿度计

①干湿泡湿度计：

由两个相同的温度计组成，其中一支温度计的玻璃泡外包着纱布，纱布另一端浸在水中，由于蒸发吸热，湿泡所示的温度小于干泡所示的温度，蒸发的快慢与空气的湿度有关，也与气温有关，读出干、湿两支温度计的读数，即可查到当时空气的相对湿度．

②毛发湿度计：

头发脱脂后可以吸收水分，吸水后伸长，干燥后缩短，把头发的长短变成指针的转动，就制成了毛发湿度计．

③传感器湿度计：

在基片上涂着能够吸收水分的导电物质，当空气湿度变化时，导电物质中水分增加或减少，导致元件的电阻值变化，从而影响电路中的电流，通过电流确定空气的湿度．

例4　气温为10℃时，测得空气的绝对湿度p＝800Pa，则此时的相对湿度为多少？

如果绝对湿度不变，气温升至20℃，相对湿度又为多少？

（已知10℃的水的饱和汽压为ps1＝1.228×103Pa；20℃时水的饱和汽压为ps2＝2.338×103Pa.）

[答案]　65.1%　34.2%

[解析]　10℃时水的饱和汽压为ps1＝1.228×103Pa，由相对湿度公式得此时的相对湿度：

B1＝

×100%＝

×100%≈65.1%.

20℃时水的饱和汽压为ps2＝2.338×103Pa，同理得相对湿度：

B2＝

×100%＝

×100%≈34.2%.

1．（饱和汽与饱和汽压）（多选）一个玻璃瓶中装有半瓶液体，拧紧瓶盖经过很长一段时间后，则（　　）

A．不再有液体分子飞出液体表面

B．蒸发停止

C．蒸发仍在进行

D．在相同时间内从液体里飞出去的分子数等于返回液体的分子数，液体和蒸汽达到了动态平衡

[答案]　BD

2．（饱和汽与饱和汽压）下列关于饱和汽与饱和汽压的说法中，正确的是（　　）

A．密闭容器中某种蒸汽开始时若是饱和的，保持温度不变，增大容器的体积，蒸汽仍是饱和的

B．对于同一种液体，饱和汽压随温度的升高而增大

C．温度不变时，饱和汽压随饱和汽体积的增大而增大

D．相同温度下，各种液体的饱和汽压都相同

[答案]　B

[解析]　密闭容器中某种蒸汽开始时若是饱和的，保持温度不变，增大容器的体积，就会变成未饱和汽，所以A错；温度一定时，同种液体的饱和汽压与饱和汽的体积无关，所以C错；相同温度下，不同液体的饱和汽压是不相同的，所以D错．

3．（空气湿度的理解及应用）（多选）在相对湿度相同的情况下，比较可得（　　）

A．冬天的绝对湿度大B．夏天的绝对湿度大

C．冬天的绝对湿度小D．夏天的绝对湿度小

[答案]　BC

[解析]　因冬天比夏天的气温低，对应的水的饱和汽压小，又根据相对湿度公式可知，冬天的绝对湿度小，夏天的绝对湿度大，所以B、C对．

4．（湿度计的理解）下列关于干湿泡湿度计的说法正确的是（　　）

A．干湿泡湿度计测的是绝对湿度

B．湿泡温度计所示的温度高于干泡温度计所示的温度

C．干泡温度计所示的温度高于湿泡温度计所示的温度

D．干泡温度计与湿泡温度计所示的温度差越大，相对湿度越大

[答案]　C

[解析]　因为干湿泡湿度计由两支相同的温度计组成，其中一支温度计的玻璃泡外包着纱布，纱布的另一端浸在水中，是湿泡温度计，由于水蒸发吸热，湿泡温度计的示数总小于干泡温度计的示数，故C选项正确．