人教版高中物理选修3课件第9章 固体、液体和物态变化-3饱和汽与饱和汽压

人教版高中物理选修3课件第9章 固体、液体和物态变化-3饱和汽与饱和汽压

§3．4　饱和汽与饱和汽压　 §物态变化中的能量交换 § 一、饱和汽与饱和汽压 § 1．汽化 § (1)汽化：物质从 变成 的 过程． § (2)汽化的两种方式比较 液态 气态 种类 异同　 蒸发 沸腾 区 别 特点 只在液体表面进行， 在 温度下都能 发生；是一种缓慢的 汽化过程 在液面和内部同时发生； 只在 的温度下发生； 沸腾时液体温度 ；是 一种剧烈的汽化过程 影响 因素 液体温度的高低；液 体表面积的大小；液 体表面处气流的快慢 液体表面处气压的大小 相同点 都是 现象，都要 . 任何 一定 不变 汽化 吸热 § 2.饱和汽与饱和汽压 § (1)动态平衡：在相同时间内，回到水中的分 子数等于从水面飞出去的分子数，这时水蒸气 的密度不再增大，液体水也不再减少，液体与 气体之间达到了 ，蒸发停止． § (2)饱和汽：与液体处于 的蒸汽． § (3)饱和汽压：饱和汽的 ． § ( 4 ) 饱 和 汽 压 的 变 化 ： 随 温 度 的 升 高 而 ．饱和汽压与蒸汽所占的体积无关， 和蒸汽体积中有无其他气体 ． 平衡状态 动态平衡 压强 增大 无关 § 3．空气的湿度和湿度计 § ( 1 ) 绝 对 湿 度 概 念 ： 空 气 中 所 含 水 蒸 气 的 ． § (2)相对湿度概念：空气中水蒸气的压强与同 一温度时水的饱和汽压之比． § (3)常用湿度计 § 湿度计、毛发湿度计、传感器湿度 计． 压强 干湿泡 § 二、物态变化中的能量交换 § 1．熔化热　熔化 § (1)熔化指的是物质从 变成 的过程， 而凝固则是熔化的 过程，熔化过程吸 热． § (2)晶体熔化过程中所需的能量与其质量之比， 称作这种晶体的 ． 固体 液态 逆 熔化热 § 2．汽化热　汽化 § (1)汽化是指物质从 变成 的过程， 而液化则是汽化的逆过程，汽化过程吸热． § (2)液体汽化成同等温度的气体时所需的能量 与其质量之比，称作这种物质在这个温度下 的 . 液态 气态 汽化热 § 一、饱和汽和饱和汽压 § 1．饱和汽的理解 § (1)概念：与液体处于动态平衡的蒸汽． § (2)动态平衡的实质 § 密闭容器中的液体，单位时间逸出液面的分子 数和返回液面的分子数相等，即处于动态平衡， 并非分子运动停止． § (3)动态平衡是有条件的，外界条件变化时， 原来的动态平衡状态被破坏，经过一段时间才 能达到新的平衡． § 2．影响饱和汽压的因素 § (1)饱和汽压跟液体的种类有关 § 实验表明，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 § 微观解释：饱和汽压随温度的升高而增大． § (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．比如，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 来的一样，所以压强不改变． § 下列关于饱和汽和饱和汽压的说法中， 正确的是(　　) § A．饱和汽和液体之间的动态平衡，是指汽化 和液化同时进行的过程，且进行的速率相等 § B．一定温度下的饱和汽的密度为一定值，温 度升高，饱和汽的密度增大 § C．一定温度下的饱和汽压，随饱和汽的体积 增大而增大 § D．饱和汽压跟绝对温度成正比 § 解析：　由动态平衡概念可知A正确．在一定 温度下，饱和汽的密度是一定的，它随着温度 升高而增大，B正确．一定温度下的饱和汽压 与体积无关，C错．饱和汽压随温度升高而增 大，原因是：温度升高时，饱和汽的密度增大， 饱和汽分子平均速率增大．理想气体状态方程 不适用于饱和汽，饱和汽压和绝对温度不成正 比，饱和汽压随温度的升高而增大，速率比线 性关系更快，D错． § 答案：　AB § 二、物态变化中能量特点、温度特点的分析 § 1．固体熔化中的能量特点 § 由于固体分子间的强大作用，固体分子只能在 各自的平衡位置附近振动，对固体加热，在其 开始熔化之前，获得的能量主要转化为分子的 动能，使物体温度升高，当温度升高到一定程 度，一部分分子的能量足以克服其他分子的束 缚，从而可以在其他分子间移动，固体开始熔 化． § 2．液体汽化中的能量特点 § 液体汽化时，由于体积明显增大，吸收热量， 一部分用来克服分子间引力做功，另一部分用 来克服外界压强做功． § 3．互逆过程的能量特点 § (1)一定质量的晶体，熔化时吸收的热量与凝 固时放出的热量相等． § (2)一定质量的某种物质，在一定的温度和压 强下，汽化时吸收的热量与液化时放出的热量 相等． § 4．固体熔化中的温度特点 § 晶体熔化过程，当温度达到熔点时，吸收的热 量全部用来破坏空间点阵．增加分子势能，而 分子平均动能却保持不变，所以晶体有固定的 熔点．非晶体没有空间点阵，吸收的热量主要 转化为分子的动能，不断吸热，温度就不断上 升． § 【特别提醒】　用分子动理论的知识能知道在 物态变化中为什么会有能量的吸收或放出，用 能量守恒定律能理解能量的转化过程和方向． § 关于固体的熔化，下列说法正确的 是(　　) § A．固体熔化过程，温度不变，吸热 § B．固体熔化过程，温度升高，吸热 § C．常见的金属熔化过程，温度不变，吸热 § D．对固体加热，当温度升高到一定程度时才 开始熔化 § 解析：　只有晶体熔化时，温度才不变；在温 度达到熔点之前，吸收的热量主要用来增加分 子的平均动能，因而温度一直升高；当温度达 到熔点开始熔化时就不再变化． § 答案：　CD § 三、从微观角度理解晶体有确定的熔点和熔化 热 § 晶体分子是按一定的规律在空间排列成空间点 阵，分子只能在平衡位置附近不停地振动．因 此，它具有动能，在空间点阵中，由于分子间 的相互作用，它又同时具有势能． § 1．晶体在开始熔化之前，从热源获得的能量 主要转变为分子的动能，因而使晶体温度升 高． § 2．在熔化开始后，热源传递给它的能量，使 分子有规则的排列发生了变化，分子间距离增 大使分子离开原来的位置移动．这样加热的能 量是用来克服分子力做功，使分子结构涣散而 呈现液态．也就是说，在破坏晶体空间点阵的 过程中，热源传入的能量主要转变为分子的势 能． § 3．分子的动能变化很小，因此物质的温度没 有显著变化，所以熔化在一定温度下进行． § 【特别提醒】　由于不同物质其晶体的空间点 阵不同，要破坏不同物质的结构，所需的能量 就不同．因此，不同晶体的熔化热也不同． § 下列说法正确的是(　　) § A．不同晶体的熔化热不相同 § B．一定质量的晶体，熔化时吸收的热量与凝 固时放出的热量相等 § C．不同非晶体的熔化热不相同 § D．汽化热与温度、压强有关 § 解析：　不同的晶体有不同的结构，要破坏不 同物质的结构，所需的能量也不同．因此，不 同晶体的熔化热也不相同，故A正确．一定质 量的晶体，熔化时吸收的热量与凝固时放出的 热量相等，故B正确．非晶体液化过程中温度 会不断变化，而不同温度下物质由固态变为液 态时吸收的热量是不同的，所以非晶体没有确 定的熔化热，故C不正确．汽化热与温度、压 强都有关，故D正确． § 答案：　ABD § ◎ 教材资料分析 § 〔思考与讨论〕——教材P43 § 装在敞口容器里的液体，由于蒸发，过一段时 间后会全部消失，而盛在密闭容器里的液体， 即使过很长时间，也不会减少．难道密闭容器 里液体的分子不再飞离液面吗？ § 【点拨】　在密闭容器里，液体的分子并没有 停止运动，而是单位时间内逸出液面的分子数 与回到液面内的分子数相等． § 〔说一说〕——教材P43 § 对比教材图9.3－1和图9.3－3，关于水的沸点， 你有什么新的发现？ § 【点拨】　液体沸腾的条件就是饱和汽压和外 部压强相等．沸点就是饱和汽压等于外部压强 时的温度．因饱和汽压必须增大到和外部压强 相等时才能沸腾，所以沸点随外部压强的增大 而升高． § 〔说一说〕——教材P46 § 一定质量的物质熔化时吸收的热量，与这种物 质凝固时放出的能量相等．如果不相等，可能 出现什么现象？ § 【点拨】　 一定质量的物质在熔化时如果吸 收的热量少，而凝固时放出的热量多，则出现 多余的热量会破坏物质结构，这样物质就发生 变化了． § 〔说一说〕——教材P47 § 在一定的压强下，不同物质的沸点是不同 的．利用这个性质可以分离不同的液态物 质．如图所示是我国湖北一个小酒厂从酒与水 的混合物中把酒提纯的装置，你能说出它的工 作流程吗？ § 上面的过程在工业上叫做分馏．按照同样的道 理，可以从空气中制氧，还可以从石油中分离 汽油、煤油、柴油等． § 【点拨】　首先对酒与水的混合物进行加热， 由于酒的沸点低，酒先蒸发，再进行冷凝液化， 提取酒精. § 解析：　饱和汽压与液体的种类、温度有关，与体积 无关. § 答案：　B 选项 个性分析 A错误 慢慢推进和拉出活塞，密闭容器内体积发生变 化，而温度保持不变．饱和汽的压强只和温度 有关，与体积无关B正确 C错误 虽然饱和汽压不变，饱和汽压密度不变，但由 于体积减小，饱和汽分子数减少 D错误 不移动活塞而将容器放入沸水中，容器内饱和 汽温度升高，故压强应发生变化 § 【跟踪发散】　1－1：关于饱和汽压，下列说 法正确的是(　　) § A．温度相同的不同饱和汽，饱和汽压都相同 § B．温度升高时，饱和汽压增大 § C．温度升高时，饱和汽压减小 § D．饱和汽压与体积无关 § 解析：　不同的饱和汽在同温下的饱和汽压不 同，相同的饱和汽其饱和汽压随温度升高而增 大，故B正确．饱和汽压与体积无关，故D正 确． § 答案：　BD § 测得室温20 ℃时，空气的绝对湿度p ＝0.799 kPa，求此时空气的相对湿度．(已知 20 ℃时水的饱和汽压ps＝2.3 kPa) § 答案：　35% § 【反思总结】　(1)在某一温度下，水的饱和 汽压为一定值，知道了绝对湿度可以算出相对 湿度．反之，知道了相对湿度也可以算出绝对 湿度． § (2)本例题中的结果说明，绝对湿度不变即为 空气中水蒸汽密度不变时，温度越高，水蒸汽 离开饱和的程度越远，人们感觉越干燥． § 【跟踪发散】　2－1：在某温度时，水蒸气的 绝对压强为200 mmHg，饱和汽压为400 mmHg， 则绝对湿度为________，该温度时的相对湿度 为________． § 答案：　200 mmHg　50% § 一电炉的功率P＝200 W，将质量m＝240 g的固体样 品放在电炉内，通电后电炉内 的温度变化如图所示，设电能 全部转化为热能并全部被样品 吸收，试问：该固体样品的熔 点和熔化热为多大？• 思路点拨：　由熔化曲线上温度不变部分可 找出熔点，根据熔化时间和电炉功率可知电 流做功的多少，这些功全部转化为热并全部 用于样品熔化． § 答案：　(1)60 ℃　1×105 J/kg § 【跟踪发散】　3－1：1 g 100 ℃的水与1 g 100 ℃的水蒸气相比较，下列说法中正确的是(　 　) § A．分子的平均动能与分子的总动能都相同 § B．分子的平均动能相同，分子的总动能不同 § C．内能相同 § D．1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水 蒸气的内能 § 解析：　温度是分子平均动能的标志，在相同 的温度下，分子的平均动能相同．又1 g水与1 g水蒸气的分子数相同，因而分子总动能相同， A正确．当从100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气 时，分子间距离变大，因而要克服分子引力做 功，使分子势能增加，即100 ℃的水的内能小 于100 ℃的水蒸气的内能，故D正确． § 答案：　AD § 1．水蒸汽达到饱和时，水蒸汽的压强不再变 化，这时(　　) § A．水不再蒸发 § B．水不再凝结 § C．蒸发和凝结达到动态平衡 § D．以上都不对 § 解析：　水蒸气达到饱和时，蒸发和凝结仍在 继续进行，只不过蒸发和凝结的水分子个数相 等而已，C正确． § 答案：　C § 2．如图所示的四个图象中，属于晶体凝固图象的是(　 　) § 解析：　首先分清晶体与非晶体的图象．晶体凝固时 有确定的凝固温度，非晶体没有确定的凝固温度，故 A、D图象是非晶体的图象；其次分清熔化时在达到 熔点前是吸收热量，温度升高，而凝固过程则恰好相 反，故C正确． § 答案：　C § 3.如图所示是水在1标准大气压下汽化热与温 度的关系．关于汽化热，下列说法中正确的是 (　　) § A．液体只有在沸腾时才有汽化热 § B．某种物质的汽化热是一定的 § C．质量越大汽化热越大 § D．汽化热与物质汽化时所处的温度和压强有 关 § 解析：　某种物质的汽化热与物质的种类，所 处的温度和压强都有关系． § 答案：　D § 4．饱和汽压与温度________(填“有关”或 “ 无 关 ” ) ， 温 度 越 高 ， 气 体 的 饱 和 汽 压 ________． § 解析：　由于温度是分子平均动能的量度，当 温度越高时，液体分子的平均动能越大，单位 时间内从液面飞出的分子数越多，故饱和汽压 就越高． § 答案：　有关　越高