2019-2020學(xué)年高中物理 第九章 固體、液體和物態(tài)變化 3、4 飽和汽與飽和汽壓 物態(tài)變化中的能量交換課件 新人教版選修3-3.ppt

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3 4飽和汽與飽和汽壓物態(tài)變化中的能量交換 一 汽化現(xiàn)象1 汽化 物質(zhì)從液態(tài)變成氣態(tài)的過程叫做汽化 2 汽化的兩種方式 二 飽和汽與飽和汽壓1 動態(tài)平衡 在相同時間內(nèi)回到水中的分子數(shù)等于從水面飛出去的分子數(shù) 這時 水蒸氣的密度不再增大 液體水也不再減少 液體與氣體之間達到了平衡狀態(tài) 這種平衡叫做動態(tài)平衡 2 飽和汽和未飽和汽 與液體處于動態(tài)平衡的蒸汽叫做飽和汽 沒有達到飽和狀態(tài)的蒸汽叫做未飽和汽 3 飽和汽壓 飽和汽的壓強叫做這種液體的飽和汽壓 未飽和汽的壓強小于飽和汽壓 三 空氣的濕度和濕度計1 絕對濕度 用空氣中所含水蒸氣的壓強來表示絕對濕度 2 相對濕度 我們常用空氣中水蒸氣的壓強與同一溫度水的飽和汽壓之比來描述空氣的潮濕程度 并把這個比值叫做空氣的相對濕度 即3 測量空氣濕度 用濕度計測量 四 熔化熱與汽化熱1 熔化 凝固 汽化和液化 物質(zhì)從固態(tài)變成液態(tài)的過程叫做熔化 從液態(tài)變成固態(tài)的過程叫做凝固 從液態(tài)變成氣態(tài)的過程叫做汽化 從氣態(tài)變成液態(tài)的過程叫做液化 2 熔化熱 某種晶體熔化過程中所需的能量與凝固時放出的熱量相等 晶體熔化過程中所需的能量與其質(zhì)量之比叫做這種晶體的熔化熱 3 汽化熱 某種液體汽化成同溫度的氣體時所需的能量與其質(zhì)量之比 叫做這種物質(zhì)在這個溫度下的汽化熱 自我檢測1 判斷正誤 對的畫 錯的畫 1 密閉容器內(nèi)水蒸氣未達到飽和時 只有蒸發(fā) 沒有凝固 解析 容器中水蒸氣未達到飽和時 水的蒸發(fā)和凝固同時進行 但蒸發(fā)量要大于凝固量 答案 2 密閉容器里的液體和氣體達到平衡時蒸發(fā)仍在進行 解析 蒸發(fā)和液化達到平衡時單位時間內(nèi)從液體表面飛出的分子數(shù)與回到液體中的分子數(shù)相等 是一種動態(tài)平衡 蒸發(fā)仍在進行 答案 3 密閉容器中有未飽和的水蒸氣 向容器中注入足夠量的空氣 加大氣壓可使水汽飽和 解析 飽和汽壓與外界氣壓沒有關(guān)系 與溫度有關(guān) 答案 4 凝固指的是物質(zhì)從氣態(tài)變成固態(tài)的過程 解析 凝固指的是物質(zhì)從液態(tài)變成固態(tài)的過程 答案 5 晶體熔化時從外界吸收熱量 其溫度不斷升高 解析 晶體熔化時從外界吸收熱量 但其溫度不變 答案 6 一定質(zhì)量的物質(zhì) 在一定的溫度和壓強下 汽化時吸收的熱量大于液化時放出的熱量 解析 在條件一定的情況下 汽化時吸收的熱量等于液化時放出的熱量 答案 2 探究討論 1 將洗凈的衣服放在烈日下曝曬 很快就會干了 你知道其中發(fā)生了什么現(xiàn)象嗎 答案 衣服中的水在烈日下發(fā)生了汽化現(xiàn)象 2 教材第44頁 科學(xué)漫步 中 為什么在較低的溫度時也有人會中暑 答案 即使在較低的溫度下 當(dāng)相對濕度較大時 身體熱量不易散失 有的人也會中暑 3 100 的水和100 的水蒸氣都可能燙傷人 但往往水蒸氣燙傷人的后果嚴(yán)重一些 這是什么原因 答案 水蒸氣燙傷人時有個液化的過程 水蒸氣在液化變成100 的水時會放出大量的熱 故水蒸氣燙傷人的后果更嚴(yán)重 4 通過分析教材第47頁 說一說 比較一下蒸餾與分餾有什么異同 答案 蒸餾是將液態(tài)物質(zhì)加熱到沸騰 汽化 并使其冷凝 液化 的連續(xù)操作過程 分餾是利用不同物質(zhì)的沸點不同 通過液化而分離 探究一 探究二 探究三 飽和汽和飽和汽壓問題探究如圖所示為雨霧籠罩下的婺源 雨霧一般是指如霧一般的小雨 試根據(jù)本節(jié)所學(xué)知識 解釋一下雨霧形成的原因 雨霧形成一般是在早晨 當(dāng)太陽升起時 雨霧一般會消失 試解釋其原因 要點提示 1 雨霧的形成是飽和水蒸氣 2 飽和汽壓與溫度有關(guān) 溫度升高 原來的飽和汽變成未飽和汽 雨霧消失 探究一 探究二 探究三 知識歸納1 對動態(tài)平衡的理解要理解這個問題 應(yīng)抓住 動態(tài) 這個核心 也就是達到平衡時 各量之間還是變化的 只不過變化的速度相同而已 只是從外觀上看達到了平衡狀態(tài) 如果把兩個過程分別稱為正過程和逆過程的話 當(dāng)達到動態(tài)平衡時正過程速率應(yīng)等于逆過程速率 1 處于動態(tài)平衡時 液體的蒸發(fā)仍在不斷進行 宏觀上看 蒸發(fā)停止 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 探究一 探究二 探究三 2 飽和汽的特點 1 一定溫度下有一定的密度 2 一定溫度下有一定的壓強 飽和汽壓 3 凡與密閉容器里的液體 如擰緊蓋的半瓶墨水 長期共存的蒸汽必是飽和汽 3 影響飽和汽壓的因素 1 跟液體的種類有關(guān) 實驗表明 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 跟溫度有關(guān) 溫度升高時 液體分子的平均動能增大 飽和汽壓隨溫度的升高而增大 3 跟體積無關(guān) 在溫度不變的情況下 飽和汽的壓強不隨體積而變化 探究一 探究二 探究三 典例剖析 例題1 關(guān)于飽和汽壓隨溫度變化的原因 下列說法正確的是 A 溫度升高 單位時間里從液體表面飛出的分子數(shù)減少B 溫度降低 單位時間里從液體表面飛出的分子數(shù)增多C 溫度升高 單位時間里從液體表面飛出的分子數(shù)增多 液體繼續(xù)蒸發(fā) 飽和汽壓增大D 溫度降低 單位時間里從液體表面飛出的分子數(shù)大于返回液體表面的分子數(shù)解析 飽和汽壓決定于單位體積內(nèi)的分子數(shù)和分子的平均速率 當(dāng)溫度升高 降低 時 分子的平均速率變大 變小 這使得單位時間內(nèi)從液體表面飛出的分子數(shù)增多 減少 飽和汽壓變大 變小 選項C正確 答案 C 探究一 探究二 探究三 對飽和汽壓的理解 1 飽和汽壓的大小取決于物質(zhì)的本性和溫度 與體積無關(guān) 2 飽和狀態(tài)下的蒸汽不遵循理想氣體實驗定律 未飽和汽近似遵循理想氣體實驗定律 探究一 探究二 探究三 變式訓(xùn)練1如圖所示 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 A 液面上方的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 壓強減小D 液面上方水蒸氣的密度和壓強都不變解析 活塞上提前 密閉容器中水面上方水蒸氣為飽和汽 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 使其上方水蒸氣與水又重新處于動態(tài)平衡 達到飽和狀態(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 故選項A B C錯 選項D對 答案 D 探究一 探究二 探究三 空氣的濕度與濕度計問題探究武漢和吐魯番都是中國夏季非常熱的地方 但是兩地?zé)岬姆绞接兴煌?根據(jù)圖片判斷哪個是武漢 哪個是吐魯番 并分析熱的方式不同的原因 要點提示 1 左圖是武漢 右圖是吐魯番 一個濕熱 一個干熱 2 由于武漢靠近長江 空氣中所含水分較大 濕度很大 所以容易形成濕熱 吐魯番所處地區(qū)降水很少 但溫度很高 容易形成干熱天氣 探究一 探究二 探究三 知識歸納1 空氣的濕度 1 空氣濕度分為絕對濕度和相對濕度 兩者均與溫度有關(guān) 2 水蒸氣的實際壓強 絕對濕度 相對濕度 同溫度水的飽和汽壓 2 影響相對濕度的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 相對濕度越小 人感覺越干燥 溫度越低 相對濕度越大 人感覺越潮濕 探究一 探究二 探究三 3 相對濕度的計算 1 相對濕度 知道了水蒸氣的實際壓強和同溫下水的飽和汽壓 代入公式即可求得 2 注意單位的統(tǒng)一 水蒸氣的實際壓強和同溫度下水的飽和汽壓要采用同一單位 3 在某一溫度下 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 4 環(huán)境溫度變化時 水的飽和汽壓和水蒸氣的實際壓強都發(fā)生變化 但相對濕度不會超過100 探究一 探究二 探究三 4 空氣濕度的改變方法 1 增加空氣濕度的方法 增加空氣中水蒸氣的含量 如采用加濕器加濕 降低空氣的溫度 增加相對濕度 2 減小空氣濕度的方法 減少空氣中水蒸氣的含量 如使用干燥劑 升高空氣的溫度 減小相對濕度 探究一 探究二 探究三 典例剖析 例題2 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 人們感覺舒適 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 空氣中水蒸氣已達到飽和狀態(tài)C 在絕對濕度一定的情況下 氣溫降低 相對濕度將減小D 在絕對濕度一定的情況下 氣溫升高 相對濕度將減小 探究一 探究二 探究三 解析 由相對濕度公式可知 當(dāng)絕對濕度大時 相對濕度不一定大 相對濕度越大 空氣中水蒸氣壓強就越接近飽和汽壓 而飽和汽壓的大小與溫度有關(guān) 溫度越高 飽和汽壓越大 在絕對濕度一定的情況下氣溫越低 相對濕度越大 答案 ABD 探究一 探究二 探究三 變式訓(xùn)練2白天的氣溫是30 天氣預(yù)報夜里的氣溫要降到20 空氣的相對濕度是60 那么夜里會不會有露珠形成 為什么 30 時 空氣的飽和汽壓為4 24 103Pa 20 時 飽和汽壓為2 3 103Pa 解析 p Bps 60 4 24 103Pa 2 544 103Pa 2 3 103Pa 大于20 時的飽和汽壓 故夜里會出現(xiàn)飽和汽 即有露珠形成 答案 有露珠形成 探究一 探究二 探究三 物態(tài)變化中的能量特點和溫度特點問題探究1 水在不同溫度下有不同的汽化熱 溫度升高 水的汽化熱如何變化 水在100 時的汽化熱是2 26 106J kg 它表示使1kg100 的水變成100 的水蒸氣需要吸收多少熱量 這些熱量完全用于增加水分子的什么能量 要點提示水的溫度升高 水分子的平均動能變大 使水分子飛出水面所需能量變小 即汽化熱減小 1kg100 的水變成100 的水蒸氣需吸收的熱量Q mL 1kg 2 26 106J kg 2 26 106J 這些熱量完全用于增加水分子的分子勢能 探究一 探究二 探究三 2 液體汽化時為什么會吸熱 汽化熱與哪些因素有關(guān) 要點提示液體汽化時 液體分子離開液體表面成為氣體分子 要克服其他液體分子的吸引力做功 因此要吸熱 汽化熱與物質(zhì)汽化時的溫度及外界氣體壓強有關(guān) 探究一 探究二 探究三 知識歸納1 物態(tài)變化中的能量交換 2 晶體和非晶體在熔化過程中的異同點 1 相同點 都是從固態(tài)變成液態(tài)的過程 在熔化過程中都需要吸熱 探究一 探究二 探究三 2 不同點 晶體有確定的熔點 非晶體沒有確定的熔點 即晶體升高到一定溫度時 才能熔化 非晶體隨著溫度的不斷升高 逐漸由固態(tài)變成液態(tài) 晶體在熔化過程中 雖然持續(xù)吸熱 但溫度保持不變 直到晶體全部熔化為液態(tài)后溫度才繼續(xù)升高 非晶體在熔化過程中也要吸熱 同時溫度不斷升高 晶體和非晶體的熔化圖象不同 如圖所示 晶體的熔化圖象中有一段溫度不變的過程 而非晶體的熔化圖象是溫度連續(xù)變化的圖線 探究一 探究二 探究三 3 互逆過程的能量特點 1 一定質(zhì)量的晶體 熔化時吸收的熱量與凝固時放出的熱量相等 2 一定質(zhì)量的某種物質(zhì) 在一定的溫度和壓強下 汽化時吸收的熱量與液化時放出的熱量相等 探究一 探究二 探究三 典例剖析 例題3 一電爐的功率P 200W 將質(zhì)量m 240g的固體樣品放在爐內(nèi) 通電后的電爐內(nèi)的溫度變化如圖所示 設(shè)全部電能轉(zhuǎn)化為熱能并全部被樣品吸收 試問 該固體樣品的熔點和熔化熱為多大 思考問題 如何理解本題圖象 提示參照題目的說明可知AB段為固體樣品在電爐內(nèi)的吸熱過程 BC段根據(jù)固液態(tài)變化時的情況可知是固態(tài)向液態(tài)熔化的過程 也就是熔點所在的位置 CD段為物質(zhì)液態(tài)吸熱的過程 探究一 探究二 探究三 解析 樣品的熔點為60 熔化時間t 2min 電流做功W Pt 設(shè)樣品的熔化熱為 樣品熔化過程中共吸收熱量Q m 由W Q 即Pt m 答案 60 1 105J kg 探究一 探究二 探究三 變式訓(xùn)練3 多選 如圖是某種晶體的熔化圖象 下列說法中正確的是 A ab段是吸熱過程 cd段是放熱過程B ab bc cd三段都是吸熱過程C ab段物質(zhì)處于固態(tài) bc和cd兩段處于液態(tài)D bc段是晶體熔化過程解析 這是晶體的熔化圖象 題圖中所示三段過程中要一直吸收熱量 故選項B正確 ab bc cd三階段中 ab段是固體 bc段是熔化過程 固 液共存 故選項C錯誤 選項D正確 答案 BD 1 2 3 4 5 1 多選 關(guān)于飽和汽 下列說法正確的是 A 達到飽和汽時液面上的氣體分子的密度不斷增大B 達到飽和汽時液面上的氣體分子的密度不變C 將未飽和汽轉(zhuǎn)化成飽和汽可以保持溫度不變 減小體積D 將未飽和汽轉(zhuǎn)化成飽和汽可以保持體積不變 降低溫度解析 飽和汽是指單位時間內(nèi)逸出液面的分子數(shù)和返回液面的分子數(shù)相等的狀態(tài) 分子密度不變 A項錯誤 B項正確 在一定溫度下 通過減小體積增加分子密度使未飽和汽轉(zhuǎn)化為飽和汽 C項正確 在體積不變的情況下 可以通過降低溫度來降低飽和汽壓 使未飽和汽達到飽和狀態(tài) D項正確 答案 BCD 1 2 3 4 5 2 濕泡溫度計與干泡溫度計的示數(shù)差越大 表示 A 空氣的絕對濕度越大B 空氣的相對濕度越大C 空氣中水蒸氣離飽和程度越近D 空氣中水蒸氣離飽和程度越遠解析 濕泡溫度計與干泡溫度計示數(shù)差越大 表示水分蒸發(fā)越快 所以相對濕度越小 即空氣中的水蒸氣離飽和程度越遠 故選項D正確 答案 D 1 2 3 4 5 3 多選 關(guān)于固體的熔化 下列說法正確的是 A 固體熔化過程 溫度不變 吸熱B 固體熔化過程 溫度升高 吸熱C 常見的金屬熔化過程 溫度不變 吸熱D 對晶體加熱 當(dāng)溫度升高到一定程度時才開始熔化解析 只有晶體熔化時 溫度才不變 在溫度達到熔點之前 吸收的熱量主要用來增加分子的平均動能 因而溫度一直升高 當(dāng)溫度達到熔點開始熔化時就不再變化 答案 CD 1 2 3 4 5 4 在如圖所示的四個圖象中 屬于晶體凝固圖象的是 解析 首先分清晶體與非晶體的圖象 晶體凝固時有確定的凝固溫度 非晶體沒有確定的凝固溫度 故A D圖象是非晶體的圖象 再次分清熔化是固體變成液體 達到熔點前是吸收熱量 溫度升高的 而凝固過程則恰好相反 故選項C正確 答案 C 1 2 3 4 5 5 冬季在菜窖里放上幾桶水 可以使窖內(nèi)的溫度不致降低得很多 防止把菜凍壞 這是什么道理 如果在窖內(nèi)放入m 200kg t1 10 的水 試計算這些水結(jié)成0 的冰時放出的熱量 這相當(dāng)于燃燒多少千克干木柴所放出的熱量 木柴的燃燒值約為k 1 26 107J kg 冰的熔化熱取 3 35 105J kg 解析 水降溫并結(jié)冰的過程會放出熱量 使窖內(nèi)溫度不會太低 設(shè)這些水結(jié)成0 的冰時放出的熱量為Q 則Q m mc t 200 3 35 105J 200 4 2 103 10J 7 54 107J設(shè)燃燒質(zhì)量為M的干木柴可以釋放出這么多的熱量Q Mk即答案 因為水降溫并結(jié)冰的過程中將放出熱量 使窖內(nèi)溫度不會太低7 54 107J6 0kg