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(duì)濕度的含義以及它對(duì)人的生活和植物生長(zhǎng)等方面的影響.4.運(yùn)用所學(xué)的物理知識(shí)嘗試思考一些與生產(chǎn)和生活相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題． 一、飽和汽與未飽和汽 1．動(dòng)態(tài)平衡：在相同時(shí)間內(nèi)回到液體的分子數(shù)等于離開(kāi)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(dòng)態(tài)平衡． 2．飽和汽與未飽和汽 (1)飽和汽：與液體處于動(dòng)態(tài)平衡的氣體．即相等時(shí)間內(nèi)回到液體的分子數(shù)等于離開(kāi)液體的分子數(shù)． (2)未飽和汽：沒(méi)有達(dá)到飽和的氣體．相同時(shí)間內(nèi)回到液體的分子數(shù)小于離開(kāi)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(gè)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(wú)關(guān)． 三、空氣的濕度 1．絕對(duì)濕度：空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)． 2．相對(duì)濕度：某溫度時(shí)空氣的絕對(duì)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(duì)濕度，ps表示同一溫度下水的飽和汽壓，B表示相對(duì)濕度)． 4．相對(duì)濕度的影響因素 相對(duì)濕度與絕對(duì)濕度和溫度都有關(guān)系，在絕對(duì)濕度不變的情況下，溫度越高(飽和汽壓越大)，相對(duì)濕度越小，人感覺(jué)越干燥；溫度越低(飽和汽壓越小)，相對(duì)濕度越大，人感覺(jué)越潮濕． [即學(xué)即用] 1．判斷下列說(shuō)法的正誤． (1)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡后，不再有液體內(nèi)的分子從液體里面飛出來(lái)．() (2)飽和汽壓與溫度無(wú)關(guān)．() (3)飽和汽壓與蒸汽所占的體積無(wú)關(guān)．(√) (4)絕對(duì)濕度越小則相對(duì)濕度也一定越?。?) (5)空氣的相對(duì)濕度越大，則人越感覺(jué)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(gè)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(guò)一段時(shí)間后就沒(méi)有了；而盛在密閉容器中的水經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間后仍然存在，這是為什么呢？ (2)有人說(shuō)在密閉容器里液體和氣體達(dá)到平衡時(shí)蒸發(fā)就停止了，分子運(yùn)動(dòng)也停止了，這種說(shuō)法對(duì)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(dòng)態(tài)平衡． (2)“分子運(yùn)動(dòng)也停止了”這種說(shuō)法不對(duì)．達(dá)到平衡時(shí)單位時(shí)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(dòng)態(tài)平衡，并非分子停止運(yùn)動(dòng)． [知識(shí)深化]　動(dòng)態(tài)平衡的理解 1．處于動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，液體分子的熱運(yùn)動(dòng)仍在不斷進(jìn)行． 2．處于動(dòng)態(tài)平衡時(shí)的蒸汽密度與溫度有關(guān)，溫度越高，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)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(dòng)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(shí)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．沒(méi)有液體分子從液面飛出來(lái) B．仍有液體分子從液面飛出來(lái) C．單位時(shí)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(shí)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(shí)，處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，相同時(shí)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(cuò)，B、D對(duì)． 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(shí)，離開(kāi)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(shí)，離開(kāi)液體的分子數(shù)增多，直到液體和氣體間達(dá)到新的動(dòng)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(kāi)液體？哪種飽和汽分子的密集程度大些？誰(shuí)的飽和汽壓大？ 答案　酒精分子比水分子更容易離開(kāi)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(shí)深化]　影響飽和汽壓的因素 1．飽和汽壓跟液體的種類(lèi)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(shí)，液體里能量較大的分子增多，單位時(shí)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(shí)蒸汽分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能也增大，導(dǎo)致飽和汽壓增大． 3．飽和汽壓跟體積無(wú)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(shí)，容器中蒸汽的密度減小，原來(lái)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(méi)有改變，飽和汽的密度跟原來(lái)的一樣，蒸汽分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能也跟原來(lái)一樣，所以壓強(qiáng)不改變． (2)體積減小時(shí)，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(shí)的未飽和汽變成較低溫度時(shí)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(gè)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(shí)，密閉容器中水面會(huì)有水分子飛出，最終使其上方水蒸氣與水又重新處于動(dòng)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(wú)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(wú)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(duì)濕度相同的情況下，夏天和冬天的相對(duì)濕度哪個(gè)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(dòng)態(tài)平衡． (2)在絕對(duì)濕度相同的情況下，水的飽和汽壓在溫度高時(shí)大，溫度低時(shí)小，根據(jù)相對(duì)濕度＝，夏天和冬天相比，冬天的相對(duì)濕度大． [知識(shí)深化]　對(duì)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(dòng)物的感覺(jué)等，不是直接跟大氣的絕對(duì)濕度有關(guān)，而是跟大氣的相對(duì)濕度有關(guān)．絕對(duì)濕度相同時(shí)，溫度越高，離飽和狀態(tài)越遠(yuǎn)，越容易蒸發(fā)，感覺(jué)越干燥；相反，溫度越低，越接近飽和狀態(tài)，感覺(jué)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(duì)數(shù)量無(wú)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(duì)濕度可以算出相對(duì)濕度；反之，知道了相對(duì)濕度也能算出絕對(duì)濕度． 例4　氣溫為10℃時(shí)，測(cè)得空氣的絕對(duì)濕度p＝800Pa，則此時(shí)的相對(duì)濕度為多少？如果絕對(duì)濕度不變，氣溫升至20℃，相對(duì)濕度又為多少？(已知10℃的水的飽和汽壓為ps1＝1.228103Pa；20℃時(shí)水的飽和汽壓為ps2＝2.338103Pa.) 答案　65.1%　34.2% 解析　10℃時(shí)水的飽和汽壓為ps1＝1.228103Pa，由相對(duì)濕度公式得此時(shí)的相對(duì)濕度： B1＝100%＝100%≈65.1%. 20℃時(shí)水的飽和汽壓為ps2＝2.338103Pa，同理得相對(duì)濕度： B2＝100%＝100%≈34.2%. 1.(飽和汽與未飽和汽)(多選)一個(gè)玻璃瓶中裝有半瓶液體，擰緊瓶蓋經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)一段時(shí)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(shí)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(dòng)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(dòng)態(tài)平衡是指汽化和液化同時(shí)進(jìn)行的過(guò)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(duì)濕度成正比 答案　AB 解析　由動(dòng)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(wú)關(guān)，C錯(cuò)．飽和汽壓是飽和汽的壓強(qiáng)，絕對(duì)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(duì)濕度的關(guān)系不成正比，D錯(cuò)． 3．(空氣濕度)人們感覺(jué)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(duì)濕度 D．相對(duì)濕度 答案　D 解析　水蒸氣距飽和狀態(tài)越近，即相對(duì)濕度越大，則水蒸發(fā)的越慢，人就感到越潮濕，反之，相對(duì)濕度越小，水蒸發(fā)的越快，人感覺(jué)越干燥． 一、選擇題 考點(diǎn)一　飽和汽與飽和汽壓 1．下面對(duì)飽和汽的動(dòng)態(tài)平衡的說(shuō)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(shí)就會(huì)達(dá)到這樣的狀態(tài) B．在相同時(shí)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(shí)，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(duì)水的蒸發(fā)過(guò)程進(jìn)行分析判斷：當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，從宏觀上看，蒸發(fā)停止，故D選項(xiàng)錯(cuò)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(shí)，液態(tài)乙醚逐漸減少 B．當(dāng)容器溫度降低時(shí)，液態(tài)乙醚逐漸減少 C．當(dāng)容器升高到一定溫度時(shí)，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(shí)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(duì) 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(cuò)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(cuò)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(shuō)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(dòng)能也較大 C．兩種汽的壓強(qiáng)一樣大，分子平均動(dòng)能也一樣大 D．兩種汽的分子平均動(dòng)能一樣大，飽和汽的密度較大 答案　D 解析　與液體處于動(dòng)態(tài)平衡的蒸汽叫飽和汽；沒(méi)有達(dá)到飽和狀態(tài)的蒸汽叫未飽和汽．可見(jiàn)，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(dòng)能的標(biāo)志可知這兩種汽的分子平均動(dòng)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(shuō)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(shí)液體和蒸汽達(dá)到的一種平衡狀態(tài)叫動(dòng)態(tài)平衡 D．對(duì)于某種液體來(lái)說(shuō)，溫度升高時(shí)，由于單位時(shí)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(dòng)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(wú)關(guān)，所以B錯(cuò)誤． 考點(diǎn)二　空氣濕度 7．(多選)空氣濕度對(duì)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(shí)，人們才會(huì)感到舒適．關(guān)于空氣濕度，以下結(jié)論正確的是(　　) A．絕對(duì)濕度大而相對(duì)濕度不一定大，相對(duì)濕度大而絕對(duì)濕度也不一定大，必須指明溫度這一條件 B．相對(duì)濕度是100%，表明在當(dāng)時(shí)的溫度下，空氣中水汽已達(dá)到飽和狀態(tài) C．在絕對(duì)濕度一定的情況下，氣溫降低時(shí)，相對(duì)濕度將減小 D．在絕對(duì)濕度一定的情況下，氣溫升高時(shí)，相對(duì)濕度將減小 答案　ABD 解析　相對(duì)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(duì)濕度為100%，說(shuō)明在當(dāng)時(shí)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(duì)濕度p不變時(shí)，氣溫降低，ps減小，相對(duì)濕度增大，故C錯(cuò)，D正確． 8．(多選)關(guān)于空氣的濕度，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．當(dāng)人們感到潮濕時(shí)，空氣的絕對(duì)濕度一定較大 B．當(dāng)人們感到干燥時(shí)，空氣的相對(duì)濕度一定較小 C．空氣的絕對(duì)濕度用空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)表示 D．空氣的相對(duì)濕度定義為水的飽和汽壓與相同溫度時(shí)空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)之比 答案　BC 解析　相對(duì)濕度越大，人感覺(jué)越潮濕，相對(duì)濕度大時(shí)，絕對(duì)濕度不一定大，故A錯(cuò)誤；相對(duì)濕度較小時(shí)，人感覺(jué)干燥，故B正確；用空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)表示空氣的絕對(duì)濕度，用空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度時(shí)水的飽和汽壓之比表示空氣的相對(duì)濕度，故C正確，D錯(cuò)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(jué)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(duì)干爽和潮濕的感受決定于相對(duì)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(jué)干爽，夜間感覺(jué)潮濕． 二、非選擇題 10．(空氣濕度的理解及應(yīng)用)在某溫度時(shí)，水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)為p＝200mmHg，此時(shí)的相對(duì)濕度為50%，則： (1)此時(shí)的絕對(duì)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(duì)濕度的定義可知此時(shí)的絕對(duì)濕度為200mmHg. (2)由相對(duì)濕度B＝100%，可知： ps＝mmHg＝400mmHg.