高中物理第九章物态和物态变化第3、4节饱和汽与饱和汽压物态变化中的能量交换教学案新人教版选修3_3

第3、4节饱和汽与饱和汽压__物态变化中的能量交换1.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。

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饱和汽压。

3．在某一温度下，水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压之比称为空气的相对湿度。

4．某种晶体熔化过程中所需的能量与其质量之比，称做这种晶体的熔化热。

5．某种液体汽化成同温度的气体时所需的能量与其质量之比，称做这种物质在这个温度下的汽化热。

一、汽化1．汽化物质从液态变成气态的过程。

2．汽化的两种方式比较二、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平衡状态。

2．饱和汽与液体处于动态平衡的蒸汽。

3．未饱和汽没有达到饱和状态的蒸汽。

4．饱和汽压一定温度下饱和汽的压强。

5．饱和汽压的变化随温度的升高而增大。

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无关。

三、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压强。

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。

相对湿度＝水蒸气的实际压强同温度水的饱和汽压。

3．常用湿度计干湿泡湿度计、毛发湿度计、传感器湿度计。

四、熔化热与汽化热1．物态变化中的能量交换2．熔化热(1)某种晶体熔化过程中所需的能量与其质量之比，称做这种晶体的熔化热。

(2)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。

(3)不同的晶体有不同的结构，要破坏不同物质的结构，所需的能量也就不同，因此不同晶体的熔化热也不相同。

(4)非晶体在不同温度下熔化时吸收的热量是不同的，因此非晶体没有确定的熔化热。

3．汽化热(1)某种液体汽化成同温度的气体时所需的能量与其质量之比，称做这种物质在这个温度下的汽化热。

(2)一定质量的物质，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。

1．自主思考——判一判(1)蒸发只发生在液体表面，而且是在一定温度下才能发生。

(×)(2)物质从液态变成固态的过程是凝固。

(√)(3)晶体熔化时向外界放出热量，其温度不断降低。

(×)(4)密闭容器内水蒸气未达到饱和时，只有蒸发，没有凝结。

(×)(5)密闭容器里的液体和气体达到平衡时蒸发仍在进行。

(√)(6)密闭容器中有未饱和的水蒸气，向容器中注入足够量的空气，加大气压可使水汽饱和。

(×)2．合作探究——议一议(1)为什么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跑不掉？提示：这是因为盛在敞口容器中的水蒸发掉了，而盛在密闭容器中的水蒸发后能形成一种动态平衡，水蒸气的密度不再变化，液体水也不再减少。

(2)为什么高海拔地区煮东西煮不熟？提示：液体沸腾时需要达到的温度叫沸点。

沸点与大气压有关，大气压越大，沸点越高。

而在高海拔地区大气压强小，沸点低，故煮东西煮不熟。

(3)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？人体感觉到的“干爽”和“潮湿”取决于什么？提示：(1)这是因为在闷热潮湿的天气里，空气的湿度比较大，汗液的蒸发和周围的空气达到了一种动态平衡状态。

(2)“干爽”和“潮湿”取决于相对湿度。

空气中水蒸气的压强与饱和汽压相差越大，越有利于蒸发，人体感觉到“干爽”；空气中水蒸气的压强与饱和汽压相差越小，越难以蒸发，人体感觉到“潮湿”。

1．动态平衡的理解(1)动态平衡的实质：①处于动态平衡时，液体的蒸发仍在不断进行；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。

(2)动态平衡的条件外界条件变化时，原来的动态平衡状态被破坏，经过一段时间会达到新的平衡。

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。

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。

微观解释：①在温度不变的情况下，饱和汽的压强不随体积而变化。

其原因是，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，直到蒸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，蒸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。

1．(多选)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．饱和汽压与饱和汽的体积无关解析：选BD 不同的饱和汽在相同温度下的饱和汽压不同，同种饱和汽其饱和汽压随温度升高而增大，故A、C错误，B正确；饱和汽压与饱和汽的体积无关，故D正确。

2．(多选)下列关于饱和汽与饱和汽压的说法中，正确的是( )A．饱和汽与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：选AB 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，它随着温度的升高而增大，所以B 正确；一定温度下的饱和汽压与饱和汽的体积无关，所以C 错误；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，所以D 错误。

3．(多选)一个玻璃瓶中装有半瓶液体，拧紧瓶盖经过足够长一段时间后，则( ) A ．不再有液体分子飞出液面 B ．停止蒸发 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，液体的饱和汽压达到了动态平衡解析：选CD 拧紧瓶盖后，随着液体不断蒸发，经一段时间后，液面上方的蒸汽达到饱和，气体达到饱和后，仍有气体分子从液体中飞出，同时也有气体分子回到液体中，在一定温度下，液体与上方蒸汽最终处于动态平衡，此时从液体里飞出去的分子数等于返回液体的分子数，故C 、D 对。

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，相对湿度越小，人感觉越干燥；温度越低，相对湿度越大，人感觉越潮湿。

空气的湿度对人的生活有很大影响，医学研究表明，夏季引发中暑有三个临界点： 气温在30 ℃～31 ℃，相对湿度大于85%。

气温超过38 ℃，相对湿度大于50%。

气温超过40 ℃，相对湿度大于30%。

可以看出，在相对湿度较大时，较低的温度就能引起中暑。

(1)根据相对湿度＝水蒸气的实际压强同温度水的饱和汽压，也即B ＝p 1p s×100%，知道了水蒸气的实际压强和同温度水的饱和汽压，代入公式即求得相对湿度。

(2)注意单位的统一，水蒸气的实际压强和同温度水的饱和汽压的单位是毫米汞柱(mmHg)。

(3)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。

1．(多选)下列说法中正确的是( )A ．在一定温度下，同种液体的饱和汽的密度是一定的B ．饱和汽近似地遵守理想气体定律C ．在潮湿的天气里，空气的相对湿度大，水蒸发得慢，所以洗了衣服不容易晾干D ．在绝对湿度相同的情况下，夏天比冬天的相对湿度大解析：选AC 饱和汽的密度仅由温度决定，温度越高，饱和汽的密度越大，饱和汽压越大。

由相对湿度＝p 1p s×100%可知，在p 1相同的情况下，p s 越大，相对湿度越小。

人感觉“潮湿”和“干燥”及蒸发快慢取决于相对湿度。

2．某食堂的厨房内，温度是30 ℃，绝对湿度p 1＝2.1×103Pa ，而这时室外温度是19 ℃，绝对湿度p 2＝1.3×103Pa 。

那么，厨房内外空气的相对湿度相差多少？在厨房内感觉潮湿还是在厨房外感觉潮湿？(30 ℃时水的饱和汽压为p 3＝4.2×103Pa,19 ℃时水的饱和汽压为p 4＝2.2×103Pa)解析：厨房内的相对湿度B 1＝p 1p 3＝3 Pa 3Pa ＝50%。

厨房外的相对湿度B 2＝p 2p 4＝3 Pa3Pa＝59%。

厨房内外空气的相对湿度相差ΔB ＝B 2－B 1＝59%－50%＝9%。

所以，厨房外的相对湿度较大，即厨房外感觉潮湿。

答案：见解析1．晶体的熔化过程 (1)能量特点固体分子间的强大作用使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)温度特点晶体熔化过程中，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。

(3)熔化热的计算如果用λ表示物质的熔化热，m 表示物质的质量，Q 表示熔化时所需要吸收的热量，则：Q ＝λm 。

熔化热的单位：焦耳/千克，即J/kg。

2．液体的汽化过程(1)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。

(2)汽化热的计算(通常计算在1个标准大气压时，在沸点下的汽化热)设某物质在1个标准大气压下，在沸点时的汽化热为L，物质的质量为m，则Q＝Lm。

汽化热的单位：焦耳/千克，即J/kg。

[典例] 如果已知铜制量热器小筒的质量是150 g，里面装着100 g 16 ℃的水，放入9 g 0 ℃的冰，冰完全熔化后水的温度是9 ℃，利用这些数据求冰的熔化热是多少？[铜的比热容c铜＝3.9×102J/(kg·℃)][思路点拨](1)该过程中量热器小筒和水放热，热量利用Q＝cm(t1－t2)计算。

(2)冰融化吸热，热量为Q＝mλ。