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  • 2021-05-26 发布

人教版高中物理选修3课件第9章 固体、液体和物态变化-3饱和汽与饱和汽压

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§3.4 饱和汽与饱和汽压  §物态变化中的能量交换 § 一、饱和汽与饱和汽压 § 1.汽化 § (1)汽化:物质从 变成 的 过程. § (2)汽化的两种方式比较 液态 气态 种类 异同  蒸发 沸腾 区 别 特点 只在液体表面进行, 在 温度下都能 发生;是一种缓慢的 汽化过程 在液面和内部同时发生; 只在 的温度下发生; 沸腾时液体温度 ;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 现象,都要 . 任何 一定 不变 汽化 吸热 § 2.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 ,蒸发停止. § (2)饱和汽:与液体处于 的蒸汽. § (3)饱和汽压:饱和汽的 . § ( 4 ) 饱 和 汽 压 的 变 化 : 随 温 度 的 升 高 而 .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 . 平衡状态 动态平衡 压强 增大 无关 § 3.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 . § (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. § (3)常用湿度计 § 湿度计、毛发湿度计、传感器湿度 计. 压强 干湿泡 § 二、物态变化中的能量交换 § 1.熔化热 熔化 § (1)熔化指的是物质从 变成 的过程, 而凝固则是熔化的 过程,熔化过程吸 热. § (2)晶体熔化过程中所需的能量与其质量之比, 称作这种晶体的 . 固体 液态 逆 熔化热 § 2.汽化热 汽化 § (1)汽化是指物质从 变成 的过程, 而液化则是汽化的逆过程,汽化过程吸热. § (2)液体汽化成同等温度的气体时所需的能量 与其质量之比,称作这种物质在这个温度下 的 . 液态 气态 汽化热 § 一、饱和汽和饱和汽压 § 1.饱和汽的理解 § (1)概念:与液体处于动态平衡的蒸汽. § (2)动态平衡的实质 § 密闭容器中的液体,单位时间逸出液面的分子 数和返回液面的分子数相等,即处于动态平衡, 并非分子运动停止. § (3)动态平衡是有条件的,外界条件变化时, 原来的动态平衡状态被破坏,经过一段时间才 能达到新的平衡. § 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. § (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.比如,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 来的一样,所以压强不改变. § 下列关于饱和汽和饱和汽压的说法中, 正确的是(  ) § 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, 饱和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不成正 比,饱和汽压随温度的升高而增大,速率比线 性关系更快,D错. § 答案: AB § 二、物态变化中能量特点、温度特点的分析 § 1.固体熔化中的能量特点 § 由于固体分子间的强大作用,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.液体汽化中的能量特点 § 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. § 3.互逆过程的能量特点 § (1)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. § (2)一定质量的某种物质,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. § 4.固体熔化中的温度特点 § 晶体熔化过程,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. § 【特别提醒】 用分子动理论的知识能知道在 物态变化中为什么会有能量的吸收或放出,用 能量守恒定律能理解能量的转化过程和方向. § 关于固体的熔化,下列说法正确的 是(  ) § A.固体熔化过程,温度不变,吸热 § B.固体熔化过程,温度升高,吸热 § C.常见的金属熔化过程,温度不变,吸热 § D.对固体加热,当温度升高到一定程度时才 开始熔化 § 解析: 只有晶体熔化时,温度才不变;在温 度达到熔点之前,吸收的热量主要用来增加分 子的平均动能,因而温度一直升高;当温度达 到熔点开始熔化时就不再变化. § 答案: CD § 三、从微观角度理解晶体有确定的熔点和熔化 热 § 晶体分子是按一定的规律在空间排列成空间点 阵,分子只能在平衡位置附近不停地振动.因 此,它具有动能,在空间点阵中,由于分子间 的相互作用,它又同时具有势能. § 1.晶体在开始熔化之前,从热源获得的能量 主要转变为分子的动能,因而使晶体温度升 高. § 2.在熔化开始后,热源传递给它的能量,使 分子有规则的排列发生了变化,分子间距离增 大使分子离开原来的位置移动.这样加热的能 量是用来克服分子力做功,使分子结构涣散而 呈现液态.也就是说,在破坏晶体空间点阵的 过程中,热源传入的能量主要转变为分子的势 能. § 3.分子的动能变化很小,因此物质的温度没 有显著变化,所以熔化在一定温度下进行. § 【特别提醒】 由于不同物质其晶体的空间点 阵不同,要破坏不同物质的结构,所需的能量 就不同.因此,不同晶体的熔化热也不同. § 下列说法正确的是(  ) § A.不同晶体的熔化热不相同 § B.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 § C.不同非晶体的熔化热不相同 § D.汽化热与温度、压强有关 § 解析: 不同的晶体有不同的结构,要破坏不 同物质的结构,所需的能量也不同.因此,不 同晶体的熔化热也不相同,故A正确.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,故B正确.非晶体液化过程中温度 会不断变化,而不同温度下物质由固态变为液 态时吸收的热量是不同的,所以非晶体没有确 定的熔化热,故C不正确.汽化热与温度、压 强都有关,故D正确. § 答案: ABD § ◎ 教材资料分析 § 〔思考与讨论〕——教材P43 § 装在敞口容器里的液体,由于蒸发,过一段时 间后会全部消失,而盛在密闭容器里的液体, 即使过很长时间,也不会减少.难道密闭容器 里液体的分子不再飞离液面吗? § 【点拨】 在密闭容器里,液体的分子并没有 停止运动,而是单位时间内逸出液面的分子数 与回到液面内的分子数相等. § 〔说一说〕——教材P43 § 对比教材图9.3-1和图9.3-3,关于水的沸点, 你有什么新的发现? § 【点拨】 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. § 〔说一说〕——教材P46 § 一定质量的物质熔化时吸收的热量,与这种物 质凝固时放出的能量相等.如果不相等,可能 出现什么现象? § 【点拨】  一定质量的物质在熔化时如果吸 收的热量少,而凝固时放出的热量多,则出现 多余的热量会破坏物质结构,这样物质就发生 变化了. § 〔说一说〕——教材P47 § 在一定的压强下,不同物质的沸点是不同 的.利用这个性质可以分离不同的液态物 质.如图所示是我国湖北一个小酒厂从酒与水 的混合物中把酒提纯的装置,你能说出它的工 作流程吗? § 上面的过程在工业上叫做分馏.按照同样的道 理,可以从空气中制氧,还可以从石油中分离 汽油、煤油、柴油等. § 【点拨】 首先对酒与水的混合物进行加热, 由于酒的沸点低,酒先蒸发,再进行冷凝液化, 提取酒精. § 解析: 饱和汽压与液体的种类、温度有关,与体积 无关. § 答案: B 选项 个性分析 A错误 慢慢推进和拉出活塞,密闭容器内体积发生变 化,而温度保持不变.饱和汽的压强只和温度 有关,与体积无关B正确 C错误 虽然饱和汽压不变,饱和汽压密度不变,但由 于体积减小,饱和汽分子数减少 D错误 不移动活塞而将容器放入沸水中,容器内饱和 汽温度升高,故压强应发生变化 § 【跟踪发散】 1-1: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.饱和汽压与体积无关 § 解析: 不同的饱和汽在同温下的饱和汽压不 同,相同的饱和汽其饱和汽压随温度升高而增 大,故B正确.饱和汽压与体积无关,故D正 确. § 答案: BD § 测得室温20 ℃时,空气的绝对湿度p =0.799 kPa,求此时空气的相对湿度.(已知 20 ℃时水的饱和汽压ps=2.3 kPa) § 答案: 35% § 【反思总结】 (1)在某一温度下,水的饱和 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. § (2)本例题中的结果说明,绝对湿度不变即为 空气中水蒸汽密度不变时,温度越高,水蒸汽 离开饱和的程度越远,人们感觉越干燥. § 【跟踪发散】 2-1:在某温度时,水蒸气的 绝对压强为200 mmHg,饱和汽压为400 mmHg, 则绝对湿度为________,该温度时的相对湿度 为________. § 答案: 200 mmHg 50% § 一电炉的功率P=200 W,将质量m=240 g的固体样 品放在电炉内,通电后电炉内 的温度变化如图所示,设电能 全部转化为热能并全部被样品 吸收,试问:该固体样品的熔 点和熔化热为多大?• 思路点拨: 由熔化曲线上温度不变部分可 找出熔点,根据熔化时间和电炉功率可知电 流做功的多少,这些功全部转化为热并全部 用于样品熔化. § 答案: (1)60 ℃ 1×105 J/kg § 【跟踪发散】 3-1:1 g 100 ℃的水与1 g 100 ℃的水蒸气相比较,下列说法中正确的是(   ) § A.分子的平均动能与分子的总动能都相同 § B.分子的平均动能相同,分子的总动能不同 § C.内能相同 § D.1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水 蒸气的内能 § 解析: 温度是分子平均动能的标志,在相同 的温度下,分子的平均动能相同.又1 g水与1 g水蒸气的分子数相同,因而分子总动能相同, A正确.当从100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气 时,分子间距离变大,因而要克服分子引力做 功,使分子势能增加,即100 ℃的水的内能小 于100 ℃的水蒸气的内能,故D正确. § 答案: AD § 1.水蒸汽达到饱和时,水蒸汽的压强不再变 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 等而已,C正确. § 答案: C § 2.如图所示的四个图象中,属于晶体凝固图象的是(   ) § 解析: 首先分清晶体与非晶体的图象.晶体凝固时 有确定的凝固温度,非晶体没有确定的凝固温度,故 A、D图象是非晶体的图象;其次分清熔化时在达到 熔点前是吸收热量,温度升高,而凝固过程则恰好相 反,故C正确. § 答案: C § 3.如图所示是水在1标准大气压下汽化热与温 度的关系.关于汽化热,下列说法中正确的是 (  ) § A.液体只有在沸腾时才有汽化热 § B.某种物质的汽化热是一定的 § C.质量越大汽化热越大 § D.汽化热与物质汽化时所处的温度和压强有 关 § 解析: 某种物质的汽化热与物质的种类,所 处的温度和压强都有关系. § 答案: D § 4.饱和汽压与温度________(填“有关”或 “ 无 关 ” ) , 温 度 越 高 , 气 体 的 饱 和 汽 压 ________. § 解析: 由于温度是分子平均动能的量度,当 温度越高时,液体分子的平均动能越大,单位 时间内从液面飞出的分子数越多,故饱和汽压 就越高. § 答案: 有关 越高