饱和汽与饱和汽压物态变化中的能量交换.ppt

高中物理选修3-3课件 34 饱和汽与饱和汽压 物态变化中的能量交换 高中物理选修3-3课件 高中物理选修3-3课件 高中物理选修3-3课件 高中物理选修3-3课件 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 液态态 气态态 高中物理选修3-3课件 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 不变变 汽化 吸热热 高中物理选修3-3课件 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 平衡状态态 动态动态 平衡 压压强 增大 无关 高中物理选修3-3课件 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 压压强 干湿泡 高中物理选修3-3课件 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 固体液态态 逆 熔化热热 高中物理选修3-3课件 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 . 液态态气态态 汽化热热 高中物理选修3-3课件 高中物理选修3-3课件 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 高中物理选修3-3课件 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 高中物理选修3-3课件 (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 高中物理选修3-3课件 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 高中物理选修3-3课件 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 高中物理选修3-3课件 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 高中物理选修3-3课件 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 高中物理选修3-3课件 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】 用分子动动理论论的知识识能知道 在物态变态变 化中为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转化过过程和方向 高中物理选修3-3课件 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： 只有晶体熔化时时，温度才不变变；在 温度达到熔点之前，吸收的热热量主要用来增加 分子的平均动动能，因而温度一直升高；当温度 达到熔点开始熔化时时就不再变变化 答案： CD 高中物理选修3-3课件 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 高中物理选修3-3课件 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】 由于不同物质质其晶体的空间间 点阵阵不同，要破坏不同物质质的结结构，所需的能 量就不同因此，不同晶体的熔化热热也不同 高中物理选修3-3课件 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 高中物理选修3-3课件 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 高中物理选修3-3课件 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 高中物理选修3-3课件 说一说教材P43 对比教材图9.31和图9.33，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 高中物理选修3-3课件 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 高中物理选修3-3课件 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 高中物理选修3-3课件 【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. 高中物理选修3-3课件 高中物理选修3-3课件 高中物理选修3-3课件 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 高中物理选修3-3课件 高中物理选修3-3课件 【跟踪发散】 11：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： 不同的饱饱和汽在同温下的饱饱和汽压压 不同，相同的饱饱和汽其饱饱和汽压压随温度升高而 增大，故B正确饱饱和汽压压与体积积无关，故D正 确 答案： BD 高中物理选修3-3课件 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ps2.3 kPa) 答案： 35% 高中物理选修3-3课件 【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 高中物理选修3-3课件 【跟踪发散】 21：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% 高中物理选修3-3课件 一电炉的功率P200 W，将质量m240 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 高中物理选修3-3课件 答案： (1)60 1105 J/kg 高中物理选修3-3课件 【跟踪发散】 31：1 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 D1 g 100 的水的内能小于1 g 100 的水 蒸气的内能 高中物理选修3-3课件 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 高中物理选修3-3课件 高中物理选修3-3课件 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： 水蒸气达到饱饱和时时，蒸发发和凝结结仍 在继续进继续进 行，只不过过蒸发发和凝结结的水分子个数 相等而已，C正确 答案： C 高中物理选修3-3课件 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图象晶体凝固 时时有确定的凝固温度，非晶体没有确定的凝固温度， 故A、D图图象是非晶体的图图象；其次分清熔化时时在达到 熔点前是吸收热热量，温度升高，而凝固过过程则则恰好相 反，故C正确 答案： C 高中物理选修3-3课件 3.如图所示是水