高中物理 第九章 物态和物态变化 3 饱和汽与饱和汽压教材梳理素材 新人教版选修3-3（通用）

高中物理 第九章 物态和物态变化 3 饱和汽与饱和汽压教材梳理素材 新人教版选修3-3（通用）

‎3 饱和汽与饱和汽压 ‎ 庖丁巧解牛 知识·巧学 一、蒸发与沸腾 ‎1.汽化 物质从液态变成气态的过程叫做汽化，汽化有两种方式：蒸发和沸腾.‎ ‎2.蒸发 发生在液体表面，即液体分子由液体表面跑出去的过程.液体表面分子做热运动的动能较大的那些分子，能够跑出液体表面.‎ 联想发散 蒸发可制冷 分子由液面跑出时，需要在表面层中克服液体分子的引力做功，所以跑出去的只能是那些热运动能力较大的分子，这样，如果不从外界补充能量，蒸发的结果将使留在液体中的分子的平均动能变小，因而使液体温度降低，故蒸发可以制冷.‎ ‎3.影响蒸发量的因素主要有以下三种 ‎（1）表面积：由于蒸发是发生在液体表面，所以表面积越大，蒸发量越大；‎ ‎（2）温度：温度越高，液体分子热运动的平均动能越大，能够跑出液体表面的分子数就越多，因而蒸发得越快.‎ ‎（3）通风：液面上通风情况好，可以促使从液体中跑出来的分子更快地向外扩散，减少它们重新返回液体的机会，因而蒸发就会加快.‎ ‎4.沸腾 ‎（1）在一定大气压下，加热液体到某一温度时，在液体表面和内部同时发生的剧烈的汽化现象，相应的温度叫沸点.‎ ‎（2）影响沸点的因素 沸点与液面上气体的压强有关，压强越大，沸点越高，沸腾时由于汽化的剧烈进行，外界供给的热量全部用于液体的汽化上，所以沸腾时温度不再升高，直到液体全部变成气体为止.‎ 辨析比较 蒸发与沸腾的异同 蒸发 沸腾 特点 只在液面进行，在任何温度下都能发生，蒸发时液体温度降低；是一种缓慢的汽化过程 在液面和内部同时发生；只在一定的温度下发生；沸腾时液体温度不变；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 都是汽化现象，都要吸热 二、饱和汽与饱和汽压 ‎1.饱和汽 在密闭容器中的液体不断地蒸发，液面上的蒸汽也不断地凝结，当这两个同时存在的过程达到动态平衡时，宏观的蒸发也停止了，这种与液体处于动态平衡的蒸汽叫做饱和汽.‎ 未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽叫做未饱和汽.‎ ‎2.液体和汽之间的动态平衡 在密闭的容器中，随着液体的不断蒸发，液面上汽的密度不断增大，回到液体中的分子数也逐渐增多.最后，当汽分子的密度增大到一定的程度时，就会达到这样的状态：在单位时间内回到液体中的分子数等于从液面飞出去的分子数，这时汽的密度不再增大，液体不再减少，液体和汽之间达到了平衡状态，这种平衡叫做动态平衡.‎ 深化升华 饱和汽与非饱和汽的密度 ‎（1）在一定温度下，饱和汽的密度是一定的，未饱和汽的密度小于饱和汽的密度；‎ ‎（2）饱和汽的密度随温度的升高而增大；‎ ‎（3）饱和汽的密度要随温度改变而改变，由于温度升高，液体分子平均动能增大，单位时间里从液体飞出的分子数增多，原来的动态平衡要被破坏，液体就要继续蒸发，汽的密度继续增大，直到达到新的动态平衡为止.‎ ‎3.饱和汽压 ‎（1）定义：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饱和汽压.‎ 误区警示 这里说的饱和汽压，指的是液体蒸气的分气压，与其他气体的压强无关.‎ ‎（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.例如‎20 ℃‎时，乙醚的饱和汽压为5.87×104 Pa，水为2.34×104 Pa，水银的饱和汽压很小，‎20 ℃‎时仅为1.60×10-14 Pa，所以水银气压计水银柱上方的空间可以认为是真空.‎ ‎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，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，同时汽分子的热运动的平均动能也增大，这也导致饱和汽压增大.‎ ‎③饱和汽压跟体积无关 微观解释：在温度不变的情况下，饱和汽的压强不随体积变化而变化，其原因是，当体积增大时，容器中汽的密度减小，原来的饱和汽变成了未饱和汽，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，汽分子热运动的平均动能也跟原来一样，所以压强不改变，体积减小时，容器中汽的密度增大，回到液体中的分子数多于从液面飞出的分子数，于是，一部分汽变成液体，直到汽的密度减小到等于该温度下饱和汽的密度为止.由于温度跟原来相同，饱和汽密度不变，汽分子热运动的平均速率也跟原来相同，所以压强也不改变.‎ 联想发散 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.‎ 三、空气的湿度 ‎1.概述：空气的湿度可通俗地理解为空气的潮湿程度，它有绝对湿度和相对湿度之分.‎ ‎2.绝对湿度：空气中水蒸气的压强p叫做空气的绝对湿度.‎ 空气的湿度可以用空气中所含水蒸气的密度，即单位体积的空气中所含水蒸气的质量来表示，由于直接测量空气中水蒸气的密度比较困难，而水蒸气的压强随水蒸气密度的增大而增大，所以通常用空气中水蒸气的压强来表示空气的湿度，这就是空气的绝对湿度.‎ ‎3.相对湿度 ‎（1）概念的引入：为了表示空气中水蒸气离饱和状态的远近而引入相对湿度的概念.‎ ‎（2）相对湿度：某温度时空气的绝对湿度，跟同一温度下水的饱和汽压的比叫做这时空气的相对湿度.‎ 相对湿度=‎ ‎①不同温度下水的饱和汽压可以查表得到 ‎②在绝对湿度p不变而降低温度时，由于水饱和汽压减小而使空气的相对湿度增大.‎ ‎③居室的相对湿度以60%—70%较适宜.‎ 联想发散 有许多跟湿度有关的现象，如蒸发的快慢、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，气温越低，越接近饱和状态，感觉越潮湿.‎ 四、湿度计 空气的相对湿度常用湿度计来测量，常用的湿度计有干湿泡湿度计、毛发湿度计和湿度传感器.‎ 典题·热题 知识点一 蒸发与沸腾 例1 如图‎9-3-1‎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‎9-3-1‎ 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 解析：沸腾的条件是：（1）达到沸点；（2）能继续吸热.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的水中吸收汽化热，因此烧杯B中的水只能保持在沸点而不会沸腾.‎ 答案：C 巧妙变式 如果盖上盖，相当于高压锅盖，又会怎样？盖盖后，温度升高，但沸点也升高了，B中水仍不会沸腾.‎ 知识点二 饱和汽与饱和汽压 例2 水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，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同而已，C正确.‎ 答案：C 误区警示 有些同学误认为不饱和时水一直蒸发不凝结，达到饱和时不蒸发不凝结.要注意从微观角度理解动态平衡的含义.‎ 例3 由饱和汽和饱和汽压的概念，选出下列正确的结论（ ）‎ 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；温度升高时，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的关系不成正比，饱和汽压随温度的升高增大得比线性关系更快，D错.‎ 答案：AB 方法归纳 关于饱和汽和饱和汽压的问题要抓住饱和汽的压强只与液体的种类、温度有关这一关键问题.‎ 例4 一个有活塞的密闭容器内盛有饱和水汽与少量的水，则可能发生的现象是（ ）‎ A.温度保持不变，慢慢地推进活塞，容器内压强会增大 B.温度保持不变，慢慢地推进活塞，容器内压强不变 C.温度保持不变，慢慢地推出活塞，容器内压强会减小 D.不移动活塞而将容器放在沸水中，容器内压强不变 解析：根据饱和汽的特性，饱和汽压的大小与物质的性质有关，并随着温度的升高而增大，但跟饱和汽的体积无关，所以在温度不变时，饱和汽压不随体积变化，因而B正确，其余的现象均不可能发生.答案为B.‎ 答案：B 误区警示 本题易犯的错误是“体积影响饱和汽压”，或者应用理想气体状态方程进行推理，要注意：理想气体定律对饱和汽压不适用.‎ 知识点三 空气的湿度 例5 空气的温度是‎8 ℃‎，饱和水汽压为8.05 mmHg，此时，水汽的实际压强为6 mmHg，求相对湿度.‎ 解析：由相对湿度的计算公式可得 相对湿度=×100%=74.5%.‎ 巧妙变式 在某一温度下，饱和水汽压为一定值，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.‎ 例6 在严寒的冬天里，房间窗玻璃上往往会结一层雾珠，使玻璃变得雾蒙蒙的.雾珠是在窗玻璃的内表面还是外表面？雾珠是怎样形成的？‎ 解析：雾珠是在窗玻璃的内表面.因为严寒的冬天，房间内外温差很大，室内温度高，空气的绝对湿度大，而在房间窗玻璃处温度很低，空气的饱和汽压很小，当空气的饱和汽压小于绝对湿度时，就会有雾珠出现.‎ 方法归纳 空气的绝对湿度不变，当气温降低时，空气中的未饱和水蒸气将逐渐接近饱和，当气温降至某一温度时，水蒸气达到饱和状态，这时水蒸气将凝结成水，使空气里的水蒸气刚好达饱和时的温度叫做露点.‎ 问题·探究 交流讨论探究 问题 关于煮粥，水烧开，沸腾后用旺火好还是用小火好？‎ 探究过程：温君：粥锅里的水烧开后，可继续将火烧得很旺，煮得满锅沸腾，这样会很快将粥煮好.用大火，沸腾剧烈，煮得快，大火好.‎ 上官豪：沸腾后应改用小火，盖上锅盖，让锅内微微沸腾，将粥煮好.沸腾的条件是吸热，特点是温度保持不变，粥锅里水烧开后，只要维持加热沸腾即可，无须大火.‎ 探究结论：粥沸腾后，不论用大火还是小火给粥加热，粥的温度都不会改变，火太大粥就会因沸腾太剧烈而溢出锅外，同时粥中的水分汽化太快，使粥很快蒸干，所以锅内水开后使用小火更好.‎ 方案设计探究 问题 测定教室里的相对湿度.‎ 探究思路：选用两只相同的温度计，其中一支的玻璃泡外包着纱布，纱布的另一端浸在水中.两温度计中干泡温度计玻璃泡暴露在空气中，显示的是空气的温度即室温；湿泡温度计的玻璃泡被湿布包起来，因湿布中水分蒸发吸热，所以湿泡温度计示数小于干泡温度计示数.‎ 探究结论：用两支相同的温度计做成干湿泡湿度计.‎