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- 2021-05-26 发布
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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
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