2020版高中物理 第三章 固体和液体 5 饱和汽与未饱和汽学案 教科版选修3-3

2020版高中物理 第三章 固体和液体 5 饱和汽与未饱和汽学案 教科版选修3-3

‎5　饱和汽与未饱和汽 ‎[学习目标]　1.知道饱和汽、未饱和汽和饱和汽压的含义.2.知道饱和汽压的相关因素.3.了解相对湿度的含义以及它对人的生活和植物生长等方面的影响.4.运用所学的物理知识尝试思考一些与生产和生活相关的实际问题．‎ 一、饱和汽与未饱和汽 ‎1．动态平衡：在相同时间内回到液体的分子数等于离开液体的分子数，液体与气体之间达到了平衡状态，蒸发停止，这种平衡是一种动态平衡．‎ ‎2．饱和汽与未饱和汽 ‎(1)饱和汽：与液体处于动态平衡的气体．即相等时间内回到液体的分子数等于离开液体的分子数．‎ ‎(2)未饱和汽：没有达到饱和的气体．相同时间内回到液体的分子数小于离开液体的分子数．‎ 二、饱和汽压及相关因素 ‎1．饱和汽压：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，这个压强就叫做这种液体的饱和汽压．‎ ‎2．饱和汽压的相关因素是温度和液体的性质．‎ ‎(1)同种液体，温度越高，饱和汽压越大．‎ ‎(2)相同温度下，越容易蒸发的液体，饱和汽压越大．‎ ‎(3)饱和汽压与容器的体积无关．‎ 三、空气的湿度 ‎1．绝对湿度：空气中所含水蒸气的压强．‎ ‎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百分比．‎ ‎3．表达式：B＝×100%(p表示空气的绝对湿度，ps表示同一温度下水的饱和汽压，B表示相对湿度)．‎ ‎4．相对湿度的影响因素 相对湿度与绝对湿度和温度都有关系，在绝对湿度不变的情况下，温度越高(饱和汽压越大)，相对湿度越小，人感觉越干燥；温度越低(饱和汽压越小)，相对湿度越大，人感觉越潮湿．‎ ‎[即学即用]‎ 9‎ ‎1．判断下列说法的正误．‎ ‎(1)达到动态平衡后，不再有液体内的分子从液体里面飞出来．(×)‎ ‎(2)饱和汽压与温度无关．(×)‎ ‎(3)饱和汽压与蒸汽所占的体积无关．(√)‎ ‎(4)绝对湿度越小则相对湿度也一定越小．(×)‎ ‎(5)空气的相对湿度越大，则人越感觉潮湿．(√)‎ ‎2．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________，未饱和汽的压强________饱和汽压．‎ 答案　饱和汽压　小于 一、饱和汽与饱和汽压 ‎[导学探究]　(1)盛在敞口容器中的水，经过一段时间后就没有了；而盛在密闭容器中的水经过相当长的时间后仍然存在，这是为什么呢？‎ ‎(2)有人说在密闭容器里液体和气体达到平衡时蒸发就停止了，分子运动也停止了，这种说法对吗？‎ 答案　(1)前者的水蒸发掉了，而后者由于密闭，水蒸气最终与水形成一种动态平衡．‎ ‎(2)“分子运动也停止了”这种说法不对．达到平衡时单位时间内逸出液面的分子数与回到液面的分子数相等，是一种动态平衡，并非分子停止运动．‎ ‎[知识深化]　动态平衡的理解 ‎1．处于动态平衡时，液体分子的热运动仍在不断进行．‎ ‎2．处于动态平衡时的蒸汽密度与温度有关，温度越高，达到动态平衡时的蒸汽密度越大．‎ ‎3．在密闭容器中的液体，最后必定与上方的蒸汽处于动态平衡状态中．‎ 例1　(多选)某密闭容器内液面以上为饱和汽，当温度不变时，下列说法正确的是(　　)‎ A．没有液体分子从液面飞出来 B．仍有液体分子从液面飞出来 C．单位时间内回到液体的分子数多于飞出去的分子数 D．相同时间内回到液体的分子数等于飞出去的分子数 答案　BD 解析　液面以上为饱和汽时，处于动态平衡状态，相同时间内从液面飞出去的分子数等于回到液体的分子数，故A、C错，B、D对．‎ 二、饱和汽压及相关因素 ‎[导学探究]‎ 9‎ ‎1．某密闭容器内的液体上方空间处于饱和状态，当温度升高时，离开液体的分子数有什么变化？饱和汽分子的密集程度有什么变化？饱和汽压怎么变化？‎ 答案　当温度升高时，离开液体的分子数增多，直到液体和气体间达到新的动态平衡．饱和汽分子的密集程度增大．饱和汽压增大．‎ ‎2．同温度下的水和酒精，哪种液体分子容易离开液体？哪种饱和汽分子的密集程度大些？谁的饱和汽压大？‎ 答案　酒精分子比水分子更容易离开液体．酒精饱和汽分子的密集程度大．酒精的饱和汽压大．‎ ‎[知识深化]　影响饱和汽压的因素 ‎1．饱和汽压跟液体的种类有关．‎ 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．‎ 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，同时蒸汽分子热运动的平均动能也增大，导致饱和汽压增大．‎ ‎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．‎ ‎(1)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一样，所以压强不改变．‎ ‎(2)体积减小时，容器中蒸汽的密度增大，回到液体中的分子数多于从液面飞出的分子数，于是，一部分蒸汽变成液体．‎ 特别提醒　把未饱和汽变成饱和汽的方法 ‎(1)在体积不变的条件下，降低未饱和汽的温度，可以使较高的温度时的未饱和汽变成较低温度时的饱和汽．‎ ‎(2)在温度不变的条件下，增大蒸汽压强可以使未饱和汽变成饱和汽．‎ 例2　如图1所示，在一个带活塞的容器底部有一定量的水，现保持温度不变，上提活塞，平衡后底部仍有部分水，则(　　)‎ 图1‎ A．液面上方水蒸气从饱和变成未饱和 9‎ B．液面上方水蒸气的质量增加，密度减小 C．液面上方水蒸气的密度减小，压强减小 D．液面上方水蒸气的密度和压强都不变 答案　D 解析　在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，饱和汽的压强也是一定的．活塞上提前，密闭容器中水面上水蒸气为饱和汽，水蒸气密度一定，其饱和汽压一定．当活塞上提时，密闭容器中水面会有水分子飞出，最终使其上方水蒸气与水又重新处于动态平衡，达到饱和状态．在温度保持不变的条件下，水蒸气密度不变，饱和汽压也保持不变．故选D.‎ 饱和汽压随温度的升高而增大.饱和汽压与蒸汽所占的体积无关.‎ 例3　(多选)将未饱和汽转化成饱和汽，下列方法可靠的是(　　)‎ A．保持温度不变，减小体积 B．保持温度不变，减小压强 C．保持体积不变，降低温度 D．保持体积不变，减小压强 答案　ACD 三、空气湿度及其影响 ‎[导学探究]　(1)夏日无风的傍晚，人们往往感到闷热潮湿，身上的汗液也蒸发不出去，这是为什么呢？‎ ‎(2)在绝对湿度相同的情况下，夏天和冬天的相对湿度哪个大？为什么？‎ 答案　(1)在闷热潮湿的天气里，由于空气湿度大，汗液的蒸发和空气中的水蒸气的液化达到一种动态平衡．‎ ‎(2)在绝对湿度相同的情况下，水的饱和汽压在温度高时大，温度低时小，根据相对湿度＝，夏天和冬天相比，冬天的相对湿度大．‎ ‎[知识深化]　对湿度的理解 ‎1．许多和湿度有关的现象，如蒸发得快慢、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，而是跟大气的相对湿度有关．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，温度越低，越接近饱和状态，感觉越潮湿．‎ ‎2．空气的干湿程度和空气中所含有的水蒸气接近饱和的程度有关，而和空气中含有水蒸气的绝对数量无直接关系．‎ 在某一温度下，水的饱和汽压是一定值，知道了绝对湿度可以算出相对湿度；反之，知道了相对湿度也能算出绝对湿度．‎ 例4　气温为‎10℃‎时，测得空气的绝对湿度p＝800Pa 9‎ ‎，则此时的相对湿度为多少？如果绝对湿度不变，气温升至‎20℃‎，相对湿度又为多少？(已知‎10℃‎的水的饱和汽压为ps1＝1.228×103Pa；‎20℃‎时水的饱和汽压为ps2＝2.338×103Pa.)‎ 答案　65.1%　34.2%‎ 解析　‎10℃‎时水的饱和汽压为ps1＝1.228×103Pa，由相对湿度公式得此时的相对湿度：‎ B1＝×100%＝×100%≈65.1%.‎ ‎20℃‎时水的饱和汽压为ps2＝2.338×103Pa，同理得相对湿度：‎ B2＝×100%＝×100%≈34.2%.‎ ‎1.(饱和汽与未饱和汽)(多选)一个玻璃瓶中装有半瓶液体，拧紧瓶盖经过很长一段时间后，则(　　)‎ A．不再有液体分子飞出液体表面 B．蒸发停止 C．蒸发仍在进行 D．在相同时间内从液体里飞出去的分子数等于返回液体的分子数，液体和蒸汽达到了动态平衡 答案　BD ‎2．(饱和汽与饱和汽压)(多选)由饱和汽的概念和饱和汽压的概念判断下列哪些结论是正确的(　　)‎ A．气体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．饱和汽压与绝对湿度成正比 答案　AB 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．饱和汽压是饱和汽的压强，绝对湿度是空气中所含水蒸气的实际压强，饱和汽压和绝对湿度的关系不成正比，D错．‎ ‎3．(空气湿度)人们感觉到空气的干湿程度，是决定于(　　)‎ A．大气里所含水蒸气的多少 B．气温 C．绝对湿度 D．相对湿度 9‎ 答案　D 解析　水蒸气距饱和状态越近，即相对湿度越大，则水蒸发的越慢，人就感到越潮湿，反之，相对湿度越小，水蒸发的越快，人感觉越干燥．‎ 一、选择题 考点一　饱和汽与饱和汽压 ‎1．下面对饱和汽的动态平衡的说法不正确的是(　　)‎ A．当气态分子数的密度增大到一定程度时就会达到这样的状态 B．在相同时间内回到液体中的分子数等于从液体表面飞出去的分子数 C．此时，蒸汽的密度不再增大，液体也不再减少 D．蒸发的速度不再改变，以恒速蒸发 答案　D 解析　对水的蒸发过程进行分析判断：当达到动态平衡时，从宏观上看，蒸发停止，故D选项错误．‎ ‎2．(多选)密闭容器中装有少量液态乙醚，试判断下列现象可能发生的是(　　)‎ A．当容器温度升高时，液态乙醚逐渐减少 B．当容器温度降低时，液态乙醚逐渐减少 C．当容器升高到一定温度时，液态乙醚消失 D．液态乙醚消失后，若冷却容器，容器中又出现液态乙醚 答案　ACD ‎3．饱和汽压是指(　　)‎ A．当时的大气压 B．饱和蒸汽的压强 C．水蒸气的压强 D．以上都不对 答案　B ‎4．(多选)如图1所示为水的饱和汽压图像，由图可以知道(　　)‎ 9‎ 图1‎ A．饱和汽压与温度有关 B．饱和汽压随温度升高而增大 C．饱和汽压随温度升高而减小 D．未饱和汽的压强一定小于饱和汽的压强 答案　AB 解析　由题图知，水的饱和汽压随温度的升高而增大，因此A、B项正确，C项错误；较高的温度条件下的未饱和汽压，可以大于较低温度条件下的饱和汽压，因此D项错误．‎ ‎5．关于同种气体在相同温度下的未饱和汽、饱和汽的性质，下面说法正确的是(　　)‎ A．两种汽的压强一样大，饱和汽的密度较大 B．饱和汽的压强较大，分子的平均动能也较大 C．两种汽的压强一样大，分子平均动能也一样大 D．两种汽的分子平均动能一样大，饱和汽的密度较大 答案　D 解析　与液体处于动态平衡的蒸汽叫饱和汽；没有达到饱和状态的蒸汽叫未饱和汽．可见，两种蒸汽在同一温度下密度是不同的，未饱和汽较小，饱和汽较大．由温度是分子平均动能的标志可知这两种汽的分子平均动能相同，而密度不同，两种汽的压强也不同．‎ ‎6．(多选)关于饱和汽，下列说法正确的是(　　)‎ A．在稳定情况下，密闭容器中如有某种液体存在，其中该液体的蒸汽一定是饱和的 B．密闭容器中有未饱和的水蒸气，向容器内注入足够量的空气，加大气压可使水蒸气饱和 C．随着液体的不断蒸发，当液化和汽化速率相等时液体和蒸汽达到的一种平衡状态叫动态平衡 D．对于某种液体来说，温度升高时，由于单位时间内从液面汽化的分子数增多，饱和汽压增大 答案　ACD 解析　在饱和状态下，液化和汽化达到动态平衡，即达到稳定状态，所以A、C正确；液体的饱和汽压与其温度有关，即温度升高饱和汽压增大，所以D正确；饱和汽压是指液体蒸汽的气压，与其他气体的压强无关，所以B错误．‎ 考点二　空气湿度 ‎7．(多选)空气湿度对人们的生活有很大影响，当湿度与温度搭配得当，通风良好时，人们才会感到舒适．关于空气湿度，以下结论正确的是(　　)‎ A．绝对湿度大而相对湿度不一定大，相对湿度大而绝对湿度也不一定大，必须指明温度这一条件 B．相对湿度是100%，表明在当时的温度下，空气中水汽已达到饱和状态 9‎ C．在绝对湿度一定的情况下，气温降低时，相对湿度将减小 D．在绝对湿度一定的情况下，气温升高时，相对湿度将减小 答案　ABD 解析　相对湿度定义式B＝×100%，式中p为空气中所含水蒸气的实际压强，ps为同一温度下水的饱和汽压，ps在不同温度下的值是不同的，温度越高，ps越大，故A正确；相对湿度为100%，说明在当时的温度下，空气中所含水蒸气的实际压强已达到饱和汽压，B正确；绝对湿度p不变时，气温降低，ps减小，相对湿度增大，故C错，D正确．‎ ‎8．(多选)关于空气的湿度，下列说法正确的是(　　)‎ A．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大 B．当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小 C．空气的绝对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示 D．空气的相对湿度定义为水的饱和汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比 答案　BC 解析　相对湿度越大，人感觉越潮湿，相对湿度大时，绝对湿度不一定大，故A错误；相对湿度较小时，人感觉干燥，故B正确；用空气中水蒸气的压强表示空气的绝对湿度，用空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比表示空气的相对湿度，故C正确，D错误．‎ ‎9．(多选)某日白天的气温是‎20℃‎，空气中水蒸气的压强是1.1×103Pa；夜间，空气中水蒸气的压强不变，气温降到‎10℃‎，白天水的饱和汽压为2.3×103Pa，夜间水的饱和汽压为1.2×103Pa，则我们感觉到的潮湿与干爽情况是(　　)‎ A．夜间干爽　　　　　　 B．白天潮湿 C．白天干爽 D．夜间潮湿 答案　CD 解析　人体对干爽和潮湿的感受决定于相对湿度．白天与夜间空气中水蒸气的实际压强不变，而白天水的饱和汽压大于夜间的饱和汽压，身体表面的水分蒸发在白天比在夜间快，因而白天感觉干爽，夜间感觉潮湿．‎ 二、非选择题 ‎10．(空气湿度的理解及应用)在某温度时，水蒸气的实际压强为p＝200mmHg，此时的相对湿度为50%，则：‎ ‎(1)此时的绝对湿度为多少？‎ ‎(2)此温度水的饱和汽压为多大？‎ 答案　(1)200mmHg　(2)400mmHg 解析　(1)根据绝对湿度的定义可知此时的绝对湿度为200mmHg.‎ 9‎ ‎(2)由相对湿度B＝×100%，可知：‎ ps＝mmHg＝400mmHg.‎ 9‎