2018-2019學(xué)年高中物理 第九章 固體、液體和物態(tài)變化 課時(shí)3 飽和汽與飽和汽壓學(xué)案 新人教版選修3-3.doc

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學(xué)案3　飽和汽與飽和汽壓 [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(duì)濕度和相對(duì)濕度，知道干濕泡濕度計(jì)的原理． 一、飽和汽與飽和汽壓 [問題設(shè)計(jì)] 盛在敞口容器中的水，經(jīng)過一段時(shí)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(shí)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(dòng)態(tài)平衡． [要點(diǎn)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)沸騰條件：①達(dá)到沸點(diǎn)；②能繼續(xù)吸熱． (3)沸點(diǎn)與大氣壓強(qiáng)有關(guān)：大氣壓強(qiáng)越高，沸點(diǎn)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(gè)同時(shí)存在的過程達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，宏觀的蒸發(fā)也就停止了，這種與液體處于動(dòng)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(gè)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，可以使在較高的溫度時(shí)的未飽和汽變成較低溫度時(shí)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(shí)，蒸發(fā)就停止了，分子運(yùn)動(dòng)也停止了，這種說法對(duì)嗎？ 答案　這種說法不對(duì)．達(dá)到平衡時(shí)單位時(shí)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(dòng)態(tài)平衡，并非分子運(yùn)動(dòng)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(jì) [問題設(shè)計(jì)] 夏日無風(fēng)的傍晚，人們往往感到悶熱潮濕，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(dòng)態(tài)平衡． [要點(diǎn)提煉] 1．絕對(duì)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(duì)濕度． 2．相對(duì)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(gè)比值叫做空氣的相對(duì)濕度，即相對(duì)濕度＝. 3．空氣的相對(duì)濕度常用濕度計(jì)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(duì)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(duì)濕度有關(guān)，而是跟相對(duì)濕度有關(guān)．絕對(duì)濕度相同時(shí)，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(gè)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，其飽和汽壓一定．當(dāng)活塞上提時(shí)，密閉容器中水面會(huì)有水分子飛出，使其上方水蒸氣與水又重新處于動(dòng)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?yàn)槲达柡推麑?duì)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(cuò)誤；若保持體積不變，降低溫度，則飽和汽壓減??；若使壓強(qiáng)減小，則溫度降低，飽和汽壓減小，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2.111103 Pa. 第二天：氣溫20 C，絕對(duì)濕度為1.455103 Pa. 查表知：氣溫30 C時(shí)，水的飽和汽壓為4.246103 Pa；氣溫20 C時(shí)，水的飽和汽壓為2.338103 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(jì)算說明． 解析　氣溫30 C時(shí)，水的飽和汽壓ps1＝4.246103 Pa， 這時(shí)水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)p1＝2.111103 Pa， 則第一天中午空氣的相對(duì)濕度 B1＝＝100%≈49.72%. 氣溫20 C時(shí)，水的飽和汽壓ps2＝2.338103 Pa， 這時(shí)水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)p2＝1.455103 Pa， 則第二天中午空氣的相對(duì)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(jì) 例4　干濕泡濕度計(jì)的濕泡溫度計(jì)與干泡溫度計(jì)的示數(shù)差距越大，表示(　　) A．空氣的絕對(duì)濕度越大 B．空氣的相對(duì)濕度越小 C．空氣中的水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)離飽和程度越近 D．空氣中的水蒸氣的絕對(duì)濕度離飽和程度越遠(yuǎn) 解析　干濕泡濕度計(jì)的濕泡溫度計(jì)的水銀泡上包著棉紗，棉紗的下端浸在水中，由于水的蒸發(fā)，濕泡溫度計(jì)示數(shù)總低于干泡溫度計(jì)示數(shù)，空氣越干燥，即相對(duì)濕度越小，濕泡溫度計(jì)上的水蒸發(fā)越快，溫度計(jì)示數(shù)越低，與干泡溫度計(jì)示數(shù)的差距越大，可見B正確．并且，空氣越干燥，即相對(duì)濕度越小，由相對(duì)濕度的定義公式：相對(duì)濕度＝可知，這時(shí)空氣中的水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)即絕對(duì)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(gè)玻璃瓶中裝有半瓶液體，擰緊瓶蓋經(jīng)過一段時(shí)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(shí)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(dòng)態(tài)平衡 答案　BD 解析　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(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，但仍有分子跑出液面，只不過在相同時(shí)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(shí)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(duì)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(shí)，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(shí)若是飽和的，保持溫度不變，增大容器的體積，就會(huì)變成不飽和汽，所以A錯(cuò)；溫度一定時(shí)，同種液體的飽和汽壓與飽和汽的體積無關(guān)，也與液體上方有無其他氣體無關(guān)，所以C錯(cuò)；相同溫度下，不同液體的飽和汽壓是不相同的，所以D錯(cuò)． 3．(空氣的濕度)空氣濕度對(duì)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(shí)，人們才會(huì)舒適．關(guān)于空氣濕度，以下結(jié)論正確的是(　　) A．絕對(duì)濕度大而相對(duì)濕度不一定大，相對(duì)濕度大而絕對(duì)濕度也不一定大，必須指明溫度這一條件 B．相對(duì)濕度是100%，表明在當(dāng)時(shí)的溫度下，空氣中水蒸氣已達(dá)到飽和狀態(tài) C．在絕對(duì)濕度一定的情況下，氣溫降低時(shí)，相對(duì)濕度將減小 D．在絕對(duì)濕度一定的情況下，氣溫升高時(shí)，相對(duì)濕度將減小 答案　ABD 解析　相對(duì)濕度定義B＝100%，式中p為空氣中所含水蒸氣的實(shí)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(duì)濕度為100%，說明在當(dāng)時(shí)的溫度下，空氣中所含水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)已達(dá)到飽和汽壓，B正確；絕對(duì)濕度p不變時(shí)，氣溫降低，ps減小，相對(duì)濕度增加，氣溫升高，相對(duì)濕度則減小，故C錯(cuò)誤，D正確． 4．(濕度計(jì))下列關(guān)于干濕泡濕度計(jì)的說法正確的是(　　) A．干濕泡濕度計(jì)測的是絕對(duì)濕度 B．濕泡溫度計(jì)所示的溫度高于干泡溫度計(jì)所示的溫度 C．干泡溫度計(jì)所示的溫度高于濕泡溫度計(jì)所示的溫度 D．干泡溫度計(jì)與濕泡溫度計(jì)所示的溫度差越大，相對(duì)濕度越大 答案　C 解析　因?yàn)楦蓾衽轁穸扔?jì)由兩支相同的溫度計(jì)組成，其中一支溫度計(jì)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(jì)，由于水蒸發(fā)吸熱，濕泡溫度計(jì)的示數(shù)總小于干泡溫度計(jì)的示數(shù)．故C選項(xiàng)正確．相對(duì)濕度越小，濕泡溫度計(jì)上的水蒸發(fā)越快，干泡溫度計(jì)與濕泡溫度計(jì)所示的溫度差越大． 飽和汽與飽和汽壓 題組一　對(duì)汽化的理解 1．下列對(duì)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(diǎn)與大氣壓有關(guān)，大氣壓越高，沸點(diǎn)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(diǎn)下才能進(jìn)行，在液體表面和內(nèi)部同時(shí)進(jìn)行．大氣壓強(qiáng)越高，沸點(diǎn)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(shí)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(duì)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(shí)，高壓鍋蓋上后就是一個(gè)密封容器了，加熱時(shí)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(shí)鍋內(nèi)氣壓一般達(dá)到1.2 atm，在這樣的氣壓下，水的沸點(diǎn)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(xiàng)C是正確的． 題組二　對(duì)飽和汽與飽和汽壓的理解 3．下列對(duì)動(dòng)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(shí)就會(huì)達(dá)到這樣的狀態(tài) B．在相同時(shí)間內(nèi)回到液體中的分子數(shù)等于從液體表面飛出去的分子數(shù) C．此時(shí)，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(duì)水的蒸發(fā)過程進(jìn)行分析判斷：當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，蒸發(fā)停止，故D選項(xiàng)錯(cuò)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 B．是因?yàn)轱柡推馁|(zhì)量隨溫度的升高而增大 C．是因?yàn)轱柡推捏w積隨溫度的升高而增大 D．是因?yàn)轱柡推拿芏群驼羝肿拥钠骄俾识茧S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(shí)，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(xiàng)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(shí)，液態(tài)乙醚逐漸減少 B．當(dāng)容器溫度降低時(shí)，液態(tài)乙醚逐漸減少 C．當(dāng)容器升高到一定溫度時(shí)，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(dòng)能也較大 C．兩種汽的壓強(qiáng)一樣大，分子平均動(dòng)能也一樣大 D．兩種汽的分子平均動(dòng)能一樣大，飽和汽的密度較大 答案　D 解析　與液體處于動(dòng)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(dòng)能的標(biāo)志可知這兩種蒸汽分子的平均動(dòng)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(gè)有活塞的密閉容器(導(dǎo)熱性良好)內(nèi)盛有飽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(huì)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(huì)減小 D．不移動(dòng)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(xiàng)A、C錯(cuò)誤，B正確．不移動(dòng)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(xiàng)D錯(cuò)誤． 題組三　空氣的濕度的理解和計(jì)算問題 9．關(guān)于空氣的濕度，下列說法正確的是(　　) A．當(dāng)人們感到潮濕時(shí)，空氣的絕對(duì)濕度一定較大 B．當(dāng)人們感到干燥時(shí)，空氣的相對(duì)濕度一定較小 C．空氣的絕對(duì)濕度用空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)表示 D．空氣的相對(duì)濕度定義為水的飽和汽壓與相同溫度時(shí)空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)之比 答案　BC 解析　相對(duì)濕度越大，人感覺越潮濕，相對(duì)濕度大時(shí)，絕對(duì)濕度不一定大，故A錯(cuò)誤；相對(duì)濕度較小時(shí)，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(duì)濕度，用空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度時(shí)水的飽和汽壓之比表示空氣的相對(duì)濕度，故C正確，D錯(cuò)誤． 10．影響蒸發(fā)快慢的因素有(　　) A．絕對(duì)濕度 B．相對(duì)濕度 C．表面積 D．溫度 答案　BCD 解析　相對(duì)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(duì)．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(duì)濕度為2 mm汞柱 B．天氣溫度為0 ℃，絕對(duì)濕度為3 mm汞柱 C．天氣溫度為10 ℃，絕對(duì)濕度為3 mm汞柱 D．天氣溫度為20 ℃，絕對(duì)濕度為10 mm汞柱 答案　C 解析　相對(duì)濕度越小，天氣越干燥，選項(xiàng)A，B1＝100%≈63.3%；選項(xiàng)B，B2＝100%≈65.5%；選項(xiàng)C，B3＝100%≈32.6%；選項(xiàng)D，B4＝100%≈57.0%.故選C. 12．室內(nèi)空氣的溫度是25 ℃，空氣的相對(duì)濕度是65%，問空氣的絕對(duì)濕度等于多少？已知25 ℃時(shí)水的飽和汽壓為3.167103 Pa. 答案　2.06103 Pa 解析　空氣的絕對(duì)濕度＝水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)，而相對(duì)濕度＝.故絕對(duì)濕度＝相對(duì)濕度同溫度水的飽和汽壓，即絕對(duì)濕度＝65%3.167103 Pa≈2.06103 Pa.