2019-2020学年高中物理 第4章 气体 第3节 饱和汽 第4节 湿度学案 鲁科版选修3-3

1 第第 3 3 节节 饱和汽饱和汽 第第 4 4 节节 湿湿 度度 1 知道饱和汽 未饱和汽与饱和汽压 重点 2 知道如何计算空气的相对湿 度 重点 3 了解绝对湿度和相对湿度的概念 难点 一 饱和汽的形成 1 动态平衡 从液体中飞出的分子数目与返回液体的分子数目相等 液体不会再减少 蒸气的密度也不会再增加 达到一种动态平衡 2 饱和汽与未饱和汽 1 饱和汽 与液体处于动态平衡时的蒸气 2 未饱和汽 没有达到饱和状态的蒸气 二 饱和汽压 1 定义 某种液体饱和汽具有的压强叫做这种液体的饱和汽压 2 特点 液体的饱和汽压与温度有关 温度越高 饱和汽压越大 且饱和汽压与饱和 汽的体积无关 三 把未饱和汽变成饱和汽 1 降低温度 在体积不变的条件下 温度越低 饱和汽的密度越小 故降低温度可以 使未饱和汽变成饱和汽 2 减小体积 在温度不变的条件下 减小未饱和汽的体积 可增大未饱和汽的密度 使之变成饱和汽 由于饱和汽压只与温度有关 而与体积无关 因此气体实验定律对饱和 汽不适用 而未饱和汽则近似地遵循理想气体的三条实验定律 1 液面上部的蒸气达到饱和时 还有没有液体分子从液面飞出 为什么这时从宏观上 来看液体不再蒸发 提示 仍然有液体分子从液面飞出 因为这时从液面飞出去的分子与从蒸气回到液体 中的分子数目相等 液体不会再减少 蒸气的密度也不再增加 达到了动态平衡 从宏观 上看蒸发停止 四 绝对湿度与相对湿度 2 1 湿度的定义 空气的干湿程度 2 描述湿度的物理量 1 绝对湿度 空气中所含水蒸气的压强 2 相对湿度 空气的绝对湿度与同一温度下水的饱和汽压的百分比 五 湿度的影响 我们平常所说的湿度是指相对湿度 1 湿度与雨 雾 露等天气现象有密切联系 2 湿度对人们的生活影响很大 过小 人体的水分散失加快 过大 抑制人体散热 3 湿度对植物生长有很大影响 4 湿度与建筑 国防 运输 储藏等都有密切关系 对工业生产的影响也很大 六 湿度计 1 定义 测量湿度的仪器 2 干湿泡湿度计是使用较多的湿度计 其结构和原理如下 1 结构 由两支并排放置的普通温度计构成 一支温度计按照常规使用 另一支温度 计的玻璃泡上包着棉纱布 纱布的下端浸入水中 能使玻璃泡保持潮湿 2 原理 由于水的蒸发 湿泡温度计的示数总要低一些 空气的相对湿度越小 玻璃 泡上的水分蒸发越快 湿泡温度计的示数越小 两个温度计指示的温度差越大 反之越小 根据两个温度计的温度差 就可以确定相对湿度的大小 2 阴雨连绵的夏天 人们会感到气闷 寒冷的冬季 人们会感到口腔和鼻腔难受 为 什么 提示 空气的潮湿程度对生活和生产有很大的影响 空气太潮湿 使人感到气闷 物 体也容易发霉 空气太干燥 口腔和鼻腔会感到难受 植物容易枯萎 正确理解饱和汽与饱和汽压 1 饱和汽与未饱和汽的特点 饱和汽未饱和汽 定义与液体处于动态平衡的蒸气还没有达到饱和状态的蒸气 3 特点 1 一定温度下有一定的蒸气 密度 2 一定温度下有一定的压强 饱和汽压 3 不遵守理想气体实验定律 一定温度下 未饱和汽的密 度和压强都比饱和蒸气的小 近似遵守理想气体实验定律 转化 饱和汽变为未饱和蒸气的方 法是 1 温度不变 减小蒸气的密 度 2 保持蒸气的体积不变 提 高蒸气的温度 未饱和汽变成饱和汽的方法 是 1 温度不变时 增加蒸气的 密度 2 蒸气的体积不变时 降低 蒸气的温度 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 例如 20 时 乙醚的饱和汽压为 5 87 104 pa 水的为 2 34 104 pa 水 银的饱和汽压很小 20 时仅为 1 60 10 14 pa 所以水银气压计水银柱上方的空间可 以认为是真空 2 饱和汽压跟温度有关 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 同时蒸气分子的热运动的 平均动能也增大 因此导致饱和汽压增大 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变化而变化 其原因是 当体积增大时 容器中蒸气的密度减小 原来的饱和汽变成了未饱和汽 于是液体继续蒸发 直至达到饱 和汽为止 由于温度没有改变 饱和汽的密度跟原来的一样 分子热运动的平均动能也跟 原来一样 所以压强不改变 体积减小时 容器中蒸气的密度增大 回到液体中的分子数 多于从液面飞出的分子数 于是 一部分蒸气变成液体 直到蒸气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 分子热运动的平均动能 也跟原来相同 所以压强也不改变 4 因为在一定温度下饱和汽压是一个定值 与体积的变化无关 所以有活 塞的密闭容器 盛有饱和水蒸气与水时 压缩活塞 水蒸气压强不变 但有水蒸气液化成 水 水蒸气不遵守气体实验定律 多选 关于饱和汽的下列说法正确的是 a 一定温度下 饱和汽的密度是一定的 b 相同温度下 不同液体的饱和汽压是相同的 c 饱和汽压随温度升高而增大 与体积无关 d 理想气体定律对饱和汽不适用 而未饱和汽近似遵守理想气体定律 解题探究 1 液体的饱和汽压由什么因素决定 2 理想气体定律的适用前提是什么 解析 饱和汽的密度 饱和汽压都是由温度决定的 且随着温度的升高而增大 与 体积无关 选项 a c 正确 相同温度下 饱和汽压与液体的种类有关 不同液体的饱和汽 压一般不同 选项 b 错误 未饱和汽近似遵守理想气体定律 一旦达到饱和 再继续加压 饱和汽将会部分液化 故理想气体定律不再适用 选项 d 正确 答案 acd 1 多选 将未饱和汽转化成饱和汽 下列方法可行的是 a 保持温度不变 减小体积 b 保持温度不变 减小压强 c 保持体积不变 降低温度 d 保持体积不变 减小压强 解析 选 acd 未饱和汽的密度小于饱和汽的密度 压强小于饱和汽压 对未饱和汽气 体实验定律是近似适用的 保持温度不变 减小体积 可以增大压强 增大饱和汽的密度 则选项 a 正确 选项 b 错误 降低温度 饱和汽压减小 若体积不变 当降低温度时 可 使压强减小到降低温度后的饱和汽压 则选项 c 正确 选项 d 也正确 饱和汽压是由液体的种类和外界温度共同决定 与饱和汽的体积无关 1 在同一温度下 不同液体的饱和汽压一般不同 挥发性大的液体其饱和汽压大 2 温度一定时 同种液体的饱和汽压与饱和汽的体积无关 也与液体上方有无其他气 体无关 3 同一种液体的饱和汽压 当温度升高时增大 蒸发比液化快 当温度降低时而减小 5 液化比蒸发快 最后达到新的动态平衡 绝对湿度与相对湿度的区别和联系 1 在物理学中 把空气中所含水蒸气的压强叫做空气的绝对湿度 空气的绝对湿度与 同一温度下水的饱和汽压的百分比 叫做空气的相对湿度 2 影响相对湿度的因素 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 3 相对湿度的计算 1 根据相对湿度 即b 100 知道了水蒸气的实际压强 水蒸气的实际压强 同温下水的饱和汽压 p ps 和同温下水的饱和汽压 代入公式即可求得 2 注意单位的统一 水蒸气的实际压强和同温度下水的饱和汽压要采用同一单位 3 在某一温度下 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 4 空气的相对湿度不会超过 100 环境温度变化时 水的饱和汽压和水蒸气的实际 压强都发生变化 相对湿度不会超过 100 4 影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素 不是空气中水蒸气的绝对压 强 而是空气中水蒸气的压强p与同一温度下水的饱和汽压ps的差距 即跟相对湿度有 关 绝对湿度相同时 温度越高 离饱和状态越远 越容易蒸发 感觉越干燥 相反 气 温越低 越接近饱和状态 感觉越潮湿 相对湿度与绝对湿度都和温度有关 气温为 10 时 测得空气的绝对湿度p 800 pa 则此时的相对湿度为多少 如果绝对湿度不变 气温升至 20 相对湿度又为多少 已知 10 时水的饱和汽压为 p1 1 228 103 pa 20 时水的饱和汽压为p2 2 338 103 pa 解析 10 时水的饱和汽压为p1 1 228 103 pa 由相对湿度公式得此时的相对 湿度 b1 100 100 65 1 p p1 800 1 228 103 20 时水的饱和汽压为p2 2 338 103 pa 同理得相对湿度 b2 100 100 34 2 p p2 800 2 338 103 答案 65 1 34 2 6 由计算可知 绝对湿度不变时即空气中水汽密度不变 温度越高 它离饱和的程度越 远 人们感觉越干燥 掌握相对湿度的公式 体会相对湿度与绝对湿度的区别与联系是解 题关键 2 多选 关于空气湿度 下列说法正确的是 a 当人们感到潮湿时 空气的绝对湿度一定较大 b 当人们感到干燥时 空气的相对湿度一定较小 c 空气的绝对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示 d 空气的相对湿度定义为水的饱和汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比 解析 选 bc 人们对干燥 潮湿的感受由相对湿度来决定 相对湿度越大 感觉越潮 湿 相对湿度越小 感觉越干燥 故 a 错误 b 正确 用空气中所含水蒸气的压强表示绝 对湿度 空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比为相对湿度 故 c 正确 d 错误 关于相对湿度的综合问题 学校气象小组在某两天中午记录如下数据 第一天 气温 30 空气中水蒸气压强为 15 84 mm 汞柱 第二天 气温 20 绝对湿度为 10 92 mm 汞柱 查表知 气温 30 时 水的饱和汽压为 4 242 103 pa 气温 20 时 水的饱和汽 压为 2 338 103 pa 你能根据采集的数据判定哪一天中午人感觉较潮湿吗 试计算说明 思路点拨 本题关键是利用相对湿度定义公式并查表求出一定温度下空气的相对湿 度来解答 解析 气温 30 水的饱和汽压ps1 4 242 103 pa 这时水蒸气实际压强 pt1 15 84 mmhg 2 084 103 pa 则第一天中午空气的相对湿度 b1 100 100 49 13 pt1 ps1 2 084 103 pa 4 242 103 pa 气温 20 时 水的饱和汽压ps2 2 338 103 pa 这时水蒸气实际压强pt2 10 92 mmhg 1 437 103 pa 则第二天中午空气的相对湿度 7 b2 100 100 61 46 pt2 ps2 1 437 103 pa 2 338 103 pa 显然b2 b1 即第二天中午人感觉较潮湿 答案 见解析 1 空气的潮湿情况不是由空气的绝对湿度决定 而是由空气的相对湿度决定的 2 相对湿度越大 蒸气越接近饱和 水分蒸发很慢使人感到潮湿 随堂检测 1 水蒸气达到饱和时 水蒸气的压强不再变化 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 选 c 水蒸气达到饱和状态时是一个动态的平衡 此时蒸发和凝结仍在同时继续 进行 只不过蒸发和凝结的水分子个数相等而已 故应选 c 2 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 饱和汽压与体积无关 解析 选 bd 同一气体的饱和汽压仅由温度决定 温度升高 饱和汽压增大 与气体 的体积及外界大气压无关 不同气体的饱和汽密度在同一温度下不同 从而饱和汽压不 同 3 湿泡温度计与干泡温度计的示数差越大 表示 a 空气的绝对湿度越大 b 空气的相对湿度越大 c 空气中水蒸气离饱和程度越近 d 空气中水蒸气离饱和程度越远 解析 选 d 玻璃泡上的水分蒸发越快 湿泡温度计的示数与干泡温度计的示数差越大 8 空气中水蒸气离饱和程度越远 a b c 错误 d 正确 4 下列所给值中 相对湿度最大的是 a 20 水蒸气压强p 1 1 103 pa b 20 水蒸气压强p 1 3 103 pa c 10 水蒸气压强p 1 1 103 pa d 10 水蒸气压强p 1 3 103 pa 解析 选 d 由相对湿度 可知 10 时 水的饱和汽压小 所以 d 选项正 绝对湿度 饱和汽压 确 课时作业 一 单项选择题 1 饱和汽压是指 a 当时的大气压 b 饱和汽的压强 c 水蒸气的压强 d 以上都不对 答案 b 2 印刷厂里为使纸张好用 主要应控制厂房内的 a 绝对湿度 b 相对湿度 c 温度 d 大气压强 答案 b 3 一个玻璃瓶中装有半瓶液体 拧紧瓶盖经一段时间后 则 a 不再有液体分子飞出液面 b 停止蒸发 c 水蒸气中不再有分子进入液体中 d 在相同时间内从液面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 d 当液面上方的气体内所含的分子达到饱和汽压后 处于动态平衡状态 但 仍有分子跑出 只不过返回的分子数与跑出的分子数相等 故 a b c 全错 d 项正确 4 下列关于湿度的说法中不正确的是 a 绝对湿度大 相对湿度一定大 b 相对湿度是 100 表明在当时温度下 空气中水蒸气已达饱和状态 9 c 相同温度下绝对湿度越大 表明空气中水蒸气越接近饱和状态 d 露水总是出现在夜间和清晨 是因为气温的变化使空气里原来饱和的水蒸气液化 解析 选 a 相对湿度是空气中水蒸气的压强与同温度下水蒸气的饱和汽压的比值 所 以选项 a 说法错误 选项 b c 说法正确 在绝对湿度不变的情况下 温度降低 饱和汽压 降低 所以相对湿度变大 当达到饱和以后 随着温度的继续降低 水蒸气将液化为水 即露水 所以选项 d 说法正确 5 有甲 乙 丙三支相同的温度计 其中一支不准确 将甲放在空气中 乙放在开口 的酒精瓶中 丙放在密闭的酒精瓶中 过一段时间 三支温度计的示数都是 18 则 a 甲不准确 b 乙不准确 c 丙不准确 d 不能判定哪支不准确 解析 选 b 因为蒸发需要吸热 所以液体本身的温度要降低 甲温度计上无液体 不 存在蒸发现象 乙放在开口酒精瓶中 酒精蒸发吸热 酒精温度应降低 所以应低于 18 故乙不准确 丙放在密闭的酒精瓶中 蒸发受阻不能进行 故温度计的示数与周围环 境的温度相同也准确 故选择 b 项 6 如图为水的饱和汽压图象 由图可以知道 a 饱和汽压与温度无关 b 饱和汽压随温度升高而增大 c 饱和汽压随温度升高而减小 d 未饱和汽的压强一定小于饱和汽的压强 解析 选 b 由题中图象可知饱和汽压随温度升高而增大 7 高压锅又叫压力锅 用它可以将被蒸煮的食物加热到 100 以上 所以食物容易 被煮熟 且高压锅煮食物比普通锅煮食物省时间省燃料 做出的米饭香软可口 很受人们 欢迎 下表是 as22 5 80 高压锅的铭牌 对此下列解释正确的是 as22 5 80 容量 5 l 10 净重 8 92 kg 锅帽重 89 0 g 气压 2 11 atm 水的温度 120 a 食物受到的压强大而易熟 b 高压锅保温性能好 热量损失少而使食物易熟 c 锅内温度能达到 100 以上 食物因高温而易熟 d 高压锅的密封性好 减少了水的蒸发而使食物易熟 解析 选 c 使用高压锅蒸煮食物时 高压锅盖上锅盖后就是一个封闭的容器了 加热 时锅内水温不断升高 水的蒸发不断加快 由于锅是密封的 锅内水面上方的水蒸气就越 来越多 锅内水蒸气的压强越来越大 直到将气压阀顶起 锅内的气压不再增大 水的沸 点此时接近 120 食物由生变熟是个升温过程 温度越高 熟得越快 高压锅内的食物 可以被加热到的温度比普通锅高出了约 20 所以容易熟 故 c 项正确 二 多项选择题 8 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 气体实验定律对饱和汽不适用 c 在潮湿的天气里 空气的相对湿度大 水蒸发得慢 所以洗了的衣服不容易晾干 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 abc 由公式b 100 知 在绝对湿度相同的情况下 即p不变 夏天温 p ps 度高 饱和汽压大 即ps大 所以夏天的相对湿度小 故选项 d 错误 9 由饱和汽和饱和汽压的概念可知 下列结论中正确的是 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体积的增大而增大 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 它随着温度升高而增大 b 正确 一定温度下的饱和汽压与体积无关 c