2018-2019版高中物理 第三章 固體和液體 5 飽和汽與未飽和汽學(xué)案 教科版選修3-3.doc

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5　飽和汽與未飽和汽 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.知道飽和汽、未飽和汽和飽和汽壓的含義.2.知道飽和汽壓的相關(guān)因素.3.了解相對濕度的含義以及它對人的生活和植物生長等方面的影響.4.運(yùn)用所學(xué)的物理知識嘗試思考一些與生產(chǎn)和生活相關(guān)的實(shí)際問題． 一、飽和汽與未飽和汽 1．動態(tài)平衡：在相同時間內(nèi)回到液體的分子數(shù)等于離開液體的分子數(shù)，液體與氣體之間達(dá)到了平衡狀態(tài)，蒸發(fā)停止，這種平衡是一種動態(tài)平衡． 2．飽和汽與未飽和汽 (1)飽和汽：與液體處于動態(tài)平衡的氣體．即相等時間內(nèi)回到液體的分子數(shù)等于離開液體的分子數(shù)． (2)未飽和汽：沒有達(dá)到飽和的氣體．相同時間內(nèi)回到液體的分子數(shù)小于離開液體的分子數(shù)． 二、飽和汽壓及相關(guān)因素 1．飽和汽壓：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)就叫做這種液體的飽和汽壓． 2．飽和汽壓的相關(guān)因素是溫度和液體的性質(zhì)． (1)同種液體，溫度越高，飽和汽壓越大． (2)相同溫度下，越容易蒸發(fā)的液體，飽和汽壓越大． (3)飽和汽壓與容器的體積無關(guān)． 三、空氣的濕度 1．絕對濕度：空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)． 2．相對濕度：某溫度時空氣的絕對濕度跟同一溫度下水的飽和汽壓的百分比． 3．表達(dá)式：B＝100%(p表示空氣的絕對濕度，ps表示同一溫度下水的飽和汽壓，B表示相對濕度)． 4．相對濕度的影響因素 相對濕度與絕對濕度和溫度都有關(guān)系，在絕對濕度不變的情況下，溫度越高(飽和汽壓越大)，相對濕度越小，人感覺越干燥；溫度越低(飽和汽壓越小)，相對濕度越大，人感覺越潮濕． [即學(xué)即用] 1．判斷下列說法的正誤． (1)達(dá)到動態(tài)平衡后，不再有液體內(nèi)的分子從液體里面飛出來．() (2)飽和汽壓與溫度無關(guān)．() (3)飽和汽壓與蒸汽所占的體積無關(guān)．(√) (4)絕對濕度越小則相對濕度也一定越小．() (5)空氣的相對濕度越大，則人越感覺潮濕．(√) 2．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________，未飽和汽的壓強(qiáng)________飽和汽壓． 答案　飽和汽壓　小于 一、飽和汽與飽和汽壓 [導(dǎo)學(xué)探究]　(1)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？ (2)有人說在密閉容器里液體和氣體達(dá)到平衡時蒸發(fā)就停止了，分子運(yùn)動也停止了，這種說法對嗎？ 答案　(1)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． (2)“分子運(yùn)動也停止了”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，并非分子停止運(yùn)動． [知識深化]　動態(tài)平衡的理解 1．處于動態(tài)平衡時，液體分子的熱運(yùn)動仍在不斷進(jìn)行． 2．處于動態(tài)平衡時的蒸汽密度與溫度有關(guān)，溫度越高，達(dá)到動態(tài)平衡時的蒸汽密度越大． 3．在密閉容器中的液體，最后必定與上方的蒸汽處于動態(tài)平衡狀態(tài)中． 例1　(多選)某密閉容器內(nèi)液面以上為飽和汽，當(dāng)溫度不變時，下列說法正確的是(　　) A．沒有液體分子從液面飛出來 B．仍有液體分子從液面飛出來 C．單位時間內(nèi)回到液體的分子數(shù)多于飛出去的分子數(shù) D．相同時間內(nèi)回到液體的分子數(shù)等于飛出去的分子數(shù) 答案　BD 解析　液面以上為飽和汽時，處于動態(tài)平衡狀態(tài)，相同時間內(nèi)從液面飛出去的分子數(shù)等于回到液體的分子數(shù)，故A、C錯，B、D對． 二、飽和汽壓及相關(guān)因素 [導(dǎo)學(xué)探究] 1．某密閉容器內(nèi)的液體上方空間處于飽和狀態(tài)，當(dāng)溫度升高時，離開液體的分子數(shù)有什么變化？飽和汽分子的密集程度有什么變化？飽和汽壓怎么變化？ 答案　當(dāng)溫度升高時，離開液體的分子數(shù)增多，直到液體和氣體間達(dá)到新的動態(tài)平衡．飽和汽分子的密集程度增大．飽和汽壓增大． 2．同溫度下的水和酒精，哪種液體分子容易離開液體？哪種飽和汽分子的密集程度大些？誰的飽和汽壓大？ 答案　酒精分子比水分子更容易離開液體．酒精飽和汽分子的密集程度大．酒精的飽和汽壓大． [知識深化]　影響飽和汽壓的因素 1．飽和汽壓跟液體的種類有關(guān)． 在相同的溫度下，不同液體的飽和汽壓一般是不同的．揮發(fā)性大的液體，飽和汽壓大． 2．飽和汽壓跟溫度有關(guān)． 飽和汽壓隨溫度的升高而增大．這是因?yàn)闇囟壬邥r，液體里能量較大的分子增多，單位時間內(nèi)從液面飛出的分子也增多，致使飽和汽的密度增大，同時蒸汽分子熱運(yùn)動的平均動能也增大，導(dǎo)致飽和汽壓增大． 3．飽和汽壓跟體積無關(guān)． 在溫度不變的情況下，飽和汽的壓強(qiáng)不隨體積而變化． (1)當(dāng)體積增大時，容器中蒸汽的密度減小，原來的飽和蒸汽變成了未飽和蒸汽，于是液體繼續(xù)蒸發(fā)，直到未飽和汽成為飽和汽為止．由于溫度沒有改變，飽和汽的密度跟原來的一樣，蒸汽分子熱運(yùn)動的平均動能也跟原來一樣，所以壓強(qiáng)不改變． (2)體積減小時，容器中蒸汽的密度增大，回到液體中的分子數(shù)多于從液面飛出的分子數(shù)，于是，一部分蒸汽變成液體． 特別提醒　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． 例2　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 答案　D 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，密閉容器中水面會有水分子飛出，最終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. 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). 例3　(多選)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) 答案　ACD 三、空氣濕度及其影響 [導(dǎo)學(xué)探究]　(1)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？ (2)在絕對濕度相同的情況下，夏天和冬天的相對濕度哪個大？為什么？ 答案　(1)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． (2)在絕對濕度相同的情況下，水的飽和汽壓在溫度高時大，溫度低時小，根據(jù)相對濕度＝，夏天和冬天相比，冬天的相對濕度大． [知識深化]　對濕度的理解 1．許多和濕度有關(guān)的現(xiàn)象，如蒸發(fā)得快慢、植物的枯萎、動物的感覺等，不是直接跟大氣的絕對濕度有關(guān)，而是跟大氣的相對濕度有關(guān)．絕對濕度相同時，溫度越高，離飽和狀態(tài)越遠(yuǎn)，越容易蒸發(fā)，感覺越干燥；相反，溫度越低，越接近飽和狀態(tài)，感覺越潮濕． 2．空氣的干濕程度和空氣中所含有的水蒸氣接近飽和的程度有關(guān)，而和空氣中含有水蒸氣的絕對數(shù)量無直接關(guān)系． 在某一溫度下，水的飽和汽壓是一定值，知道了絕對濕度可以算出相對濕度；反之，知道了相對濕度也能算出絕對濕度． 例4　氣溫為10℃時，測得空氣的絕對濕度p＝800Pa，則此時的相對濕度為多少？如果絕對濕度不變，氣溫升至20℃，相對濕度又為多少？(已知10℃的水的飽和汽壓為ps1＝1.228103Pa；20℃時水的飽和汽壓為ps2＝2.338103Pa.) 答案　65.1%　34.2% 解析　10℃時水的飽和汽壓為ps1＝1.228103Pa，由相對濕度公式得此時的相對濕度： B1＝100%＝100%≈65.1%. 20℃時水的飽和汽壓為ps2＝2.338103Pa，同理得相對濕度： B2＝100%＝100%≈34.2%. 1.(飽和汽與未飽和汽)(多選)一個玻璃瓶中裝有半瓶液體，擰緊瓶蓋經(jīng)過很長一段時間后，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 2．(飽和汽與飽和汽壓)(多選)由飽和汽的概念和飽和汽壓的概念判斷下列哪些結(jié)論是正確的(　　) A．氣體和液體之間的動態(tài)平衡是指汽化和液化同時進(jìn)行的過程，且進(jìn)行的速率相等 B．一定溫度下飽和汽的密度為一定值，溫度升高，飽和汽的密度增大 C．一定溫度下的飽和汽壓，隨飽和汽的體積增大而增大 D．飽和汽壓與絕對濕度成正比 答案　AB 解析　由動態(tài)平衡概念可知A正確．在一定溫度下，飽和汽的密度是一定的，它隨著溫度升高而增大，B正確．一定溫度下的飽和汽壓與體積無關(guān)，C錯．飽和汽壓是飽和汽的壓強(qiáng)，絕對濕度是空氣中所含水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)，飽和汽壓和絕對濕度的關(guān)系不成正比，D錯． 3．(空氣濕度)人們感覺到空氣的干濕程度，是決定于(　　) A．大氣里所含水蒸氣的多少 B．氣溫 C．絕對濕度 D．相對濕度 答案　D 解析　水蒸氣距飽和狀態(tài)越近，即相對濕度越大，則水蒸發(fā)的越慢，人就感到越潮濕，反之，相對濕度越小，水蒸發(fā)的越快，人感覺越干燥． 一、選擇題 考點(diǎn)一　飽和汽與飽和汽壓 1．下面對飽和汽的動態(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)等于從液體表面飛出去的分子數(shù) C．此時，蒸汽的密度不再增大，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，從宏觀上看，蒸發(fā)停止，故D選項(xiàng)錯誤． 2．(多選)密閉容器中裝有少量液態(tài)乙醚，試判斷下列現(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 3．飽和汽壓是指(　　) A．當(dāng)時的大氣壓 B．飽和蒸汽的壓強(qiáng) C．水蒸氣的壓強(qiáng) D．以上都不對 答案　B 4．(多選)如圖1所示為水的飽和汽壓圖像，由圖可以知道(　　) 圖1 A．飽和汽壓與溫度有關(guān) B．飽和汽壓隨溫度升高而增大 C．飽和汽壓隨溫度升高而減小 D．未飽和汽的壓強(qiáng)一定小于飽和汽的壓強(qiáng) 答案　AB 解析　由題圖知，水的飽和汽壓隨溫度的升高而增大，因此A、B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯誤；較高的溫度條件下的未飽和汽壓，可以大于較低溫度條件下的飽和汽壓，因此D項(xiàng)錯誤． 5．關(guān)于同種氣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)志可知這兩種汽的分子平均動能相同，而密度不同，兩種汽的壓強(qiáng)也不同． 6．(多選)關(guān)于飽和汽，下列說法正確的是(　　) A．在穩(wěn)定情況下，密閉容器中如有某種液體存在，其中該液體的蒸汽一定是飽和的 B．密閉容器中有未飽和的水蒸氣，向容器內(nèi)注入足夠量的空氣，加大氣壓可使水蒸氣飽和 C．隨著液體的不斷蒸發(fā)，當(dāng)液化和汽化速率相等時液體和蒸汽達(dá)到的一種平衡狀態(tài)叫動態(tài)平衡 D．對于某種液體來說，溫度升高時，由于單位時間內(nèi)從液面汽化的分子數(shù)增多，飽和汽壓增大 答案　ACD 解析　在飽和狀態(tài)下，液化和汽化達(dá)到動態(tài)平衡，即達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，所以A、C正確；液體的飽和汽壓與其溫度有關(guān)，即溫度升高飽和汽壓增大，所以D正確；飽和汽壓是指液體蒸汽的氣壓，與其他氣體的壓強(qiáng)無關(guān)，所以B錯誤． 考點(diǎn)二　空氣濕度 7．(多選)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，人們才會感到舒適．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，空氣中水汽已達(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　相對濕度定義式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；相對濕度為100%，說明在當(dāng)時的溫度下，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；絕對濕度p不變時，氣溫降低，ps減小，相對濕度增大，故C錯，D正確． 8．(多選)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，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． 9．(多選)某日白天的氣溫是20℃，空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)是1.1103Pa；夜間，空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)不變，氣溫降到10℃，白天水的飽和汽壓為2.3103Pa，夜間水的飽和汽壓為1.2103Pa，則我們感覺到的潮濕與干爽情況是(　　) A．夜間干爽　　　　　　 B．白天潮濕 C．白天干爽 D．夜間潮濕 答案　CD 解析　人體對干爽和潮濕的感受決定于相對濕度．白天與夜間空氣中水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)不變，而白天水的飽和汽壓大于夜間的飽和汽壓，身體表面的水分蒸發(fā)在白天比在夜間快，因而白天感覺干爽，夜間感覺潮濕． 二、非選擇題 10．(空氣濕度的理解及應(yīng)用)在某溫度時，水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)為p＝200mmHg，此時的相對濕度為50%，則： (1)此時的絕對濕度為多少？ (2)此溫度水的飽和汽壓為多大？ 答案　(1)200mmHg　(2)400mmHg 解析　(1)根據(jù)絕對濕度的定義可知此時的絕對濕度為200mmHg. (2)由相對濕度B＝100%，可知： ps＝mmHg＝400mmHg.