2022-2023學(xué)年高中物理 第九章 固體、液體和物態(tài)變化 課時3 飽和汽與飽和汽壓學(xué)案 新人教版選修3-3

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1、2022-2023學(xué)年高中物理 第九章 固體、液體和物態(tài)變化 課時3 飽和汽與飽和汽壓學(xué)案 新人教版選修3-3 [目標(biāo)定位] 1.能說出什么是飽和汽、未飽和汽.2.能說出什么是飽和汽壓，明確飽和汽壓與溫度有關(guān)，與體積無關(guān).3.能區(qū)分絕對濕度和相對濕度，知道干濕泡濕度計的原理． 一、飽和汽與飽和汽壓 [問題設(shè)計] 盛在敞口容器中的水，經(jīng)過一段時間后就沒有了；而盛在密閉容器中的水經(jīng)過相當(dāng)長的時間后仍然存在，這是為什么呢？ 答案　前者的水蒸發(fā)掉了，而后者由于密閉，水蒸氣最終與水形成一種動態(tài)平衡． [要點提煉] 1．蒸發(fā)和沸騰 (1)蒸發(fā)只發(fā)生在液體表面，任何溫度下都能發(fā)生． (

2、2)沸騰條件：①達(dá)到沸點；②能繼續(xù)吸熱． (3)沸點與大氣壓強(qiáng)有關(guān)：大氣壓強(qiáng)越高，沸點越高． 2．飽和汽：在密閉容器中的液體不斷地蒸發(fā)，液面上的蒸汽也不斷地液化，當(dāng)這兩個同時存在的過程達(dá)到動態(tài)平衡時，宏觀的蒸發(fā)也就停止了，這種與液體處于動態(tài)平衡的蒸汽叫做飽和汽．沒有達(dá)到飽和狀態(tài)的蒸汽叫做未飽和汽． 3．在一定溫度下，飽和汽的分子數(shù)密度是一定的，因而飽和汽的壓強(qiáng)也是一定的，這個壓強(qiáng)叫做這種液體的飽和汽壓． 4．飽和汽壓隨溫度的升高而增大，飽和汽壓與蒸汽所占的體積無關(guān)，與該蒸汽中有無其他氣體也無關(guān)． 5．把未飽和汽變成飽和汽的方法 (1)在體積不變的條件下，降低未飽和汽的溫度，可以使在

3、較高的溫度時的未飽和汽變成較低溫度時的飽和汽． (2)在溫度不變的條件下，增大蒸汽壓強(qiáng)可以使未飽和汽變成飽和汽． [延伸思考] 1．有人說在密閉容器里的液體和氣體達(dá)到平衡時，蒸發(fā)就停止了，分子運動也停止了，這種說法對嗎？ 答案　這種說法不對．達(dá)到平衡時單位時間內(nèi)逸出液面的分子數(shù)與回到液面的分子數(shù)相等，是一種動態(tài)平衡，并非分子運動停止． 2．你知道露珠在夜間是怎么形成的嗎？ 答案　由于夜間氣溫比白天低一些，在白天空氣中的水蒸氣本未達(dá)到飽和，但到了夜晚可能出現(xiàn)飽和或過飽和，這樣水蒸氣就變?yōu)樗纬陕吨椋? 二、空氣的濕度和濕度計 [問題設(shè)計] 夏日無風(fēng)的傍晚，人們往往感到悶熱潮濕，

4、身上的汗液也蒸發(fā)不出去，這是為什么呢？ 答案　在悶熱潮濕的天氣里，由于空氣濕度大，汗液的蒸發(fā)和空氣中的水蒸氣的液化達(dá)到一種動態(tài)平衡． [要點提煉] 1．絕對濕度 空氣的濕度可以用空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)p1來表示，這樣表示的濕度叫做空氣的絕對濕度． 2．相對濕度 我們常用空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度下水的飽和汽壓之比來描述空氣的潮濕程度，并把這個比值叫做空氣的相對濕度，即相對濕度＝. 3．空氣的相對濕度常用濕度計來測量． [延伸思考] 我們感覺環(huán)境潮濕，是由于環(huán)境的絕對濕度大嗎？ 答案　不是．許多和濕度有關(guān)的現(xiàn)象，如蒸發(fā)的快慢、植物的枯萎、人的感覺等，不是直接跟大氣的絕對濕度

5、有關(guān)，而是跟相對濕度有關(guān)．絕對濕度相同時，氣溫越高，離飽和狀態(tài)越遠(yuǎn)，越容易蒸發(fā)，感覺越干燥；相反，氣溫越低，越接近飽和狀態(tài)，感覺越潮濕． 一、飽和汽與飽和汽壓 例1　如圖1所示，在一個帶活塞的容器底部有一定量的水，現(xiàn)保持溫度不變，上提活塞，平衡后底部仍有部分水，則(　　) 圖1 A．液面上方水蒸氣從飽和變成未飽和 B．液面上方水蒸氣的質(zhì)量增加，密度減小 C．液面上方水蒸氣的密度減小，壓強(qiáng)減小 D．液面上方水蒸氣的密度和壓強(qiáng)都不變 解析　在一定溫度下，飽和汽的分子數(shù)密度是一定的，飽和汽的壓強(qiáng)也是一定的．活塞上提前，密閉容器中水面上水蒸氣為飽和汽，水蒸氣密度一定，其飽和汽壓

6、一定．當(dāng)活塞上提時，密閉容器中水面會有水分子飛出，使其上方水蒸氣與水又重新處于動態(tài)平衡，達(dá)到飽和狀態(tài)．在溫度保持不變的條件下，水蒸氣密度不變，飽和汽壓也保持不變．故選D. 答案　D 例2　將未飽和汽轉(zhuǎn)化成飽和汽，下列方法可靠的是(　　) A．保持溫度不變，減小體積 B．保持溫度不變，減小壓強(qiáng) C．保持體積不變，降低溫度 D．保持體積不變，減小壓強(qiáng) 解析　未飽和汽的密度小于飽和汽的密度，壓強(qiáng)小于飽和汽壓，因為未飽和汽對氣體定律是近似適用的，保持溫度不變，減小體積，可以增大壓強(qiáng)，增大未飽和汽的密度，A正確，B錯誤；若保持體積不變，降低溫度，則飽和汽壓減?。蝗羰箟簭?qiáng)減小，則溫度降低，飽

7、和汽壓減小，C、D均正確． 答案　ACD 二、空氣的濕度 例3　學(xué)校氣象小組在某兩天中午記錄如下數(shù)據(jù)： 第一天：氣溫30 °C，空氣中水蒸氣壓強(qiáng)為2.111×103 Pa. 第二天：氣溫20 °C，絕對濕度為1.455×103 Pa. 查表知：氣溫30 °C時，水的飽和汽壓為4.246×103 Pa；氣溫20 °C時，水的飽和汽壓為2.338×103 Pa. 你能根據(jù)采集的數(shù)據(jù)判定哪一天中午人感覺較潮濕嗎？試計算說明． 解析　氣溫30 °C時，水的飽和汽壓ps1＝4.246×103 Pa， 這時水蒸氣的實際壓強(qiáng)p1＝2.111×103 Pa， 則第一天中午空氣的相對濕度

8、B1＝＝×100%≈49.72%. 氣溫20 °C時，水的飽和汽壓ps2＝2.338×103 Pa， 這時水蒸氣的實際壓強(qiáng)p2＝1.455×103 Pa， 則第二天中午空氣的相對濕度 B2＝×100%＝×100%≈62.23%. 顯然B2>B1，可知第二天中午人感覺較潮濕． 答案　見解析 三、濕度計 例4　干濕泡濕度計的濕泡溫度計與干泡溫度計的示數(shù)差距越大，表示(　　) A．空氣的絕對濕度越大 B．空氣的相對濕度越小 C．空氣中的水蒸氣的實際壓強(qiáng)離飽和程度越近 D．空氣中的水蒸氣的絕對濕度離飽和程度越遠(yuǎn) 解析　干濕泡濕度計的濕泡溫度計的水銀泡上包著棉紗，棉紗的下端浸在

9、水中，由于水的蒸發(fā)，濕泡溫度計示數(shù)總低于干泡溫度計示數(shù)，空氣越干燥，即相對濕度越小，濕泡溫度計上的水蒸發(fā)越快，溫度計示數(shù)越低，與干泡溫度計示數(shù)的差距越大，可見B正確．并且，空氣越干燥，即相對濕度越小，由相對濕度的定義公式：相對濕度＝可知，這時空氣中的水蒸氣的實際壓強(qiáng)即絕對濕度離同溫度水的飽和汽壓越遠(yuǎn)，故D正確． 答案　BD 1．(飽和汽與飽和汽壓)一個玻璃瓶中裝有半瓶液體，擰緊瓶蓋經(jīng)過一段時間后，則(　　) A．不再有液體分子飛出液體表面 B．蒸發(fā)停止 C．蒸發(fā)仍在進(jìn)行 D．在相同時間內(nèi)從液體里飛出去的分子數(shù)等于返回液體的分子數(shù)，液體和蒸汽達(dá)到了動態(tài)平衡 答案　BD 解析　

10、當(dāng)液面上方的氣體內(nèi)所含的蒸汽達(dá)到飽和汽壓后，處于動態(tài)平衡狀態(tài)，但仍有分子跑出液面，只不過在相同時間內(nèi)，返回的分子數(shù)與跑出的分子數(shù)相等． 2．(飽和汽與泡和汽壓)下列關(guān)于飽和汽與飽和汽壓的說法中，正確的是(　　) A．密閉容器中某種蒸汽開始時若是飽和的，保持溫度不變，增大容器的體積，蒸汽仍是飽和的 B．對于同一種液體，飽和汽壓隨溫度的升高而增大 C．溫度不變時，飽和汽壓隨飽和汽體積的增大而增大 D．相同溫度下，各種液體的飽和汽壓都相同 答案　B 解析　密閉容器中某種蒸汽開始時若是飽和的，保持溫度不變，增大容器的體積，就會變成不飽和汽，所以A錯；溫度一定時，同種液體的飽和汽壓與飽和汽

11、的體積無關(guān)，也與液體上方有無其他氣體無關(guān)，所以C錯；相同溫度下，不同液體的飽和汽壓是不相同的，所以D錯． 3．(空氣的濕度)空氣濕度對人們的生活有很大影響，當(dāng)濕度與溫度搭配得當(dāng)，通風(fēng)良好時，人們才會舒適．關(guān)于空氣濕度，以下結(jié)論正確的是(　　) A．絕對濕度大而相對濕度不一定大，相對濕度大而絕對濕度也不一定大，必須指明溫度這一條件 B．相對濕度是100%，表明在當(dāng)時的溫度下，空氣中水蒸氣已達(dá)到飽和狀態(tài) C．在絕對濕度一定的情況下，氣溫降低時，相對濕度將減小 D．在絕對濕度一定的情況下，氣溫升高時，相對濕度將減小 答案　ABD 解析　相對濕度定義B＝×100%，式中p為空氣中所含水蒸

12、氣的實際壓強(qiáng)，ps為同一溫度下水的飽和汽壓，ps在不同溫度下的值是不同的，溫度越高，ps越大，故A正確；相對濕度為100%，說明在當(dāng)時的溫度下，空氣中所含水蒸氣的實際壓強(qiáng)已達(dá)到飽和汽壓，B正確；絕對濕度p不變時，氣溫降低，ps減小，相對濕度增加，氣溫升高，相對濕度則減小，故C錯誤，D正確． 4．(濕度計)下列關(guān)于干濕泡濕度計的說法正確的是(　　) A．干濕泡濕度計測的是絕對濕度 B．濕泡溫度計所示的溫度高于干泡溫度計所示的溫度 C．干泡溫度計所示的溫度高于濕泡溫度計所示的溫度 D．干泡溫度計與濕泡溫度計所示的溫度差越大，相對濕度越大 答案　C 解析　因為干濕泡濕度計由兩支相同的溫

13、度計組成，其中一支溫度計的水銀泡上包有棉紗，棉紗的另一端浸在水中，是濕泡溫度計，由于水蒸發(fā)吸熱，濕泡溫度計的示數(shù)總小于干泡溫度計的示數(shù)．故C選項正確．相對濕度越小，濕泡溫度計上的水蒸發(fā)越快，干泡溫度計與濕泡溫度計所示的溫度差越大． 飽和汽與飽和汽壓 題組一　對汽化的理解 1．下列對蒸發(fā)和沸騰的說法正確的是(　　) A．蒸發(fā)只在一定溫度下才能發(fā)生 B．沸騰只在一定溫度下才能發(fā)生 C．蒸發(fā)和沸騰都只發(fā)生在液體表面 D．沸點與大氣壓有關(guān)，大氣壓越高，沸點越高 答案　BD 解析　蒸發(fā)在任意溫度下都能進(jìn)行，只在液體表面進(jìn)行．沸騰在沸點下才能進(jìn)行，在液體表面和內(nèi)部同時進(jìn)行．大

14、氣壓強(qiáng)越高，沸點越高．故B、D正確． 2．高壓鍋又叫壓力鍋，用它可以將被蒸煮的食物加熱到100 ℃以上，所以食物容易被煮熟，且用高壓鍋煮食物比用普通鍋煮食物省時間省燃料，尤其做出的米飯香軟可口，很受人們歡迎．下表是AS22－5－80高壓鍋的銘牌，對此下列解釋正確的是(　　) AS22－5－80 容量 5 升 凈重 8.92 kg 鍋帽重 89.0 g 氣壓 1.21 atm 水的溫度 121 ℃ A.食物受到的壓強(qiáng)大而易熟 B．高壓鍋保溫性能好，熱量損失少而使食物易熟 C．鍋內(nèi)溫度能達(dá)到100 ℃以上，食物因高溫而易熟 D．高壓鍋的密封性好，減少水的蒸發(fā)而使

15、食物易熟 答案　C 解析　高壓鍋蒸煮的食物易熟是由于：高壓鍋蒸煮食物時，高壓鍋蓋上后就是一個密封容器了，加熱時鍋內(nèi)水溫不斷升高，水的蒸發(fā)不斷加快，由于鍋是密封的，鍋內(nèi)水面上方的水蒸氣越來越多，鍋內(nèi)水蒸氣的壓強(qiáng)就越來越大，直到氣壓閥被頂起為止，鍋內(nèi)氣壓才不再增大，此時鍋內(nèi)氣壓一般達(dá)到1.2 atm，在這樣的氣壓下，水的沸點接近120 ℃，比普通鍋內(nèi)溫度高出約20 ℃，所以食物就容易熟了，只有選項C是正確的． 題組二　對飽和汽與飽和汽壓的理解 3．下列對動態(tài)平衡的說法不正確的是(　　) A．當(dāng)氣態(tài)分子數(shù)的密度增大到一定程度時就會達(dá)到這樣的狀態(tài) B．在相同時間內(nèi)回到液體中的分子數(shù)等于從液

16、體表面飛出去的分子數(shù) C．此時，蒸氣的密度不再增大，液體也不再減少 D．蒸發(fā)的速度不再改變，以恒速蒸發(fā) 答案　D 解析　對水的蒸發(fā)過程進(jìn)行分析判斷：當(dāng)達(dá)到動態(tài)平衡時，蒸發(fā)停止，故D選項錯誤． 4．圖1為水的飽和汽壓圖象，由圖可知(　　) 水的飽和汽壓與溫度的關(guān)系 圖1 A．飽和汽壓與溫度有關(guān) B．飽和汽壓隨溫度的升高而增大 C．飽和汽壓隨溫度的升高而減小 D．未飽和汽的壓強(qiáng)一定大于飽和汽的壓強(qiáng) 解析　這是水的飽和汽壓隨溫度變化的圖線，由題圖知，水的飽和汽壓隨溫度的升高而增大． 答案　AB 5．液體的飽和汽壓隨溫度的升高而增大(　　) A．其規(guī)律遵循查理定律

17、B．是因為飽和汽的質(zhì)量隨溫度的升高而增大 C．是因為飽和汽的體積隨溫度的升高而增大 D．是因為飽和汽的密度和蒸汽分子的平均速率都隨溫度的升高而增大 答案　D 解析　飽和汽的壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系不遵循查理定律，當(dāng)溫度升高時，蒸汽分子的平均速率增大，蒸汽分子的密度增大，所以D選項正確． 6．密閉容器中裝有少量液態(tài)乙醚，下列現(xiàn)象可能發(fā)生的是(　　) A．當(dāng)容器溫度升高時，液態(tài)乙醚逐漸減少 B．當(dāng)容器溫度降低時，液態(tài)乙醚逐漸減少 C．當(dāng)容器升高到一定溫度時，液態(tài)乙醚消失 D．液態(tài)乙醚消失后，若冷卻容器，容器中又出現(xiàn)液態(tài)乙醚 答案　ACD 解析　溫度升高，飽和汽的密度增大，溫度降低，飽

18、和汽的密度減?。? 7．關(guān)于同種液體在相同溫度下的未飽和汽、飽和汽的性質(zhì)，下面說法正確的是(　　) A．兩種汽的壓強(qiáng)一樣大，飽和汽的密度較大 B．飽和汽的壓強(qiáng)較大，分子的平均動能也較大 C．兩種汽的壓強(qiáng)一樣大，分子平均動能也一樣大 D．兩種汽的分子平均動能一樣大，飽和汽的密度較大 答案　D 解析　與液體處于動態(tài)平衡的蒸汽叫飽和汽；沒有達(dá)到飽和狀態(tài)的蒸汽叫未飽和汽．可見，兩種蒸汽在同一溫度下密度是不同的，未飽和汽較小，飽和汽較大．由溫度是分子平均動能的標(biāo)志可知這兩種蒸汽分子的平均動能相同，而密度不同，兩種蒸汽的壓強(qiáng)也不同． 8.如圖2所示，一個有活塞的密閉容器(導(dǎo)熱性良好)內(nèi)盛有飽

19、和水蒸氣與少量的水，則可能發(fā)生的現(xiàn)象是(　　) 圖2 A．溫度保持不變，慢慢地推進(jìn)活塞，容器內(nèi)水的飽和汽壓會增大 B．溫度保持不變，慢慢地推進(jìn)活塞，容器內(nèi)水的飽和汽壓不變 C．溫度保持不變，慢慢地拉出活塞，容器內(nèi)水的飽和汽壓會減小 D．不移動活塞而將容器放在沸水中，容器內(nèi)水的飽和汽壓不變 答案　B 解析　慢慢推進(jìn)活塞和慢慢拉出活塞，密閉容器內(nèi)體積發(fā)生變化，而溫度保持不變，飽和汽的壓強(qiáng)只和溫度有關(guān)，與體積無關(guān)，故選項A、C錯誤，B正確．不移動活塞而將容器放入沸水中，容器內(nèi)溫度升高，水的飽和汽壓增大，選項D錯誤． 題組三　空氣的濕度的理解和計算問題 9．關(guān)于空氣的濕度，下列說

20、法正確的是(　　) A．當(dāng)人們感到潮濕時，空氣的絕對濕度一定較大 B．當(dāng)人們感到干燥時，空氣的相對濕度一定較小 C．空氣的絕對濕度用空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)表示 D．空氣的相對濕度定義為水的飽和汽壓與相同溫度時空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)之比 答案　BC 解析　相對濕度越大，人感覺越潮濕，相對濕度大時，絕對濕度不一定大，故A錯誤；相對濕度較小時，人感覺干燥，故B正確；用空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)表示空氣的絕對濕度，用空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度時水的飽和汽壓之比表示空氣的相對濕度，故C正確，D錯誤． 10．影響蒸發(fā)快慢的因素有(　　) A．絕對濕度 B．相對濕度 C．表面積 D．溫度

21、答案　BCD 解析　相對濕度越小，飛出去的水分子數(shù)目比跑回來的水分子數(shù)目越多，故B對．蒸發(fā)還跟液體的表面積和溫度有關(guān)，表面積越大，溫度越高，蒸發(fā)的越快．所以選B、C、D. 11．不同溫度下水的飽和汽壓如表所示，由表中數(shù)據(jù)能確定，天氣最干燥的是(　　) 不同溫度下水的飽和汽壓(單位：毫米汞柱) t/℃ －5 0 5 10 20 30 ps 3.16 4.58 6.54 9.21 17.54 31.82 A.天氣溫度為－5 ℃，絕對濕度為2 mm汞柱 B．天氣溫度為0 ℃，絕對濕度為3 mm汞柱 C．天氣溫度為10 ℃，絕對濕度為3 mm汞柱 D．天氣溫度為20 ℃，絕對濕度為10 mm汞柱 答案　C 解析　相對濕度越小，天氣越干燥，選項A，B1＝×100%≈63.3%；選項B，B2＝×100%≈65.5%；選項C，B3＝×100%≈32.6%；選項D，B4＝×100%≈57.0%.故選C. 12．室內(nèi)空氣的溫度是25 ℃，空氣的相對濕度是65%，問空氣的絕對濕度等于多少？已知25 ℃時水的飽和汽壓為3.167×103 Pa. 答案　2.06×103 Pa 解析　空氣的絕對濕度＝水蒸氣的實際壓強(qiáng)，而相對濕度＝.故絕對濕度＝相對濕度×同溫度水的飽和汽壓，即絕對濕度＝65%×3.167×103 Pa≈2.06×103 Pa.