2019-2020学年高中物理 第2章 气体定律与人类生活 5 空气湿度与人类生活精练（含解析）沪教版选修3-3

25空气湿度与人类生活1.知道饱和汽、未饱和汽、饱和汽压的概念2.理解饱和汽与饱和汽压，能从分子动理论的角度解释有关现象(重点难点)3.了解绝对湿度和相对湿度的物理意义(重点),一、未饱和汽与饱和汽1根据分子动理论，液体中的分子都在不停地运动着，一些处在液体表面附近的动能足够大的分子，能挣脱周围分子的引力，飞离液体，形成蒸汽，这就是蒸发2以水的蒸发为例分析分子的运动情况当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，蒸发停止，这种平衡是一种动态平衡3与液体处于动态平衡的蒸汽叫做饱和汽，而没有达到饱和状态的蒸汽叫做未饱和汽二、饱和汽压1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未饱和汽的压强小于饱和汽压2饱和汽压随温度而变，温度升高时，液体分子的平均动能增大，单位时间内从液面飞出的分子数增多，原来的动态平衡被破坏，液体继续蒸发，蒸汽的压强继续增大，直至达到新的动态平衡三、绝对湿度与相对湿度1空气的潮湿程度显然跟空气中的水蒸气密度有关，但直接测量它较为困难，所以通常用水蒸气的压强来间接反映水蒸气密度，这称为绝对湿度2若空气中的水蒸气密度远小于饱和汽的密度，即离饱和状态很远，则物体中的水分会蒸发得越快，人们感觉到空气干燥；反之，若空气中的水蒸气密度接近饱和汽密度，那离饱和状态较近，则物体中的水分很难蒸发，人们就感觉到空气潮湿3某温度时空气的绝对湿度跟同一温度下水的饱和汽压之比的百分数，叫做这时空气的相对湿度如果用p表示空气的绝对湿度，用ps表示同一温度下的饱和汽压，用b表示相对湿度，则有b100%对饱和汽与饱和汽压的理解1动态平衡：要理解这个问题，要抓住“动态”这个核心，也就是达到平衡时，各量之间还是变化的，只不过变化的速度相同而已，只是从外观上看达到了平衡状态如果把两个过程分别称为正过程和逆过程的话，当达到动态平衡时正过程速率应等于逆过程速率(1)处于动态平衡时，液体的蒸发仍不断在进行；(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2饱和汽与饱和汽压：与液体处于动态平衡的蒸汽叫做饱和汽，而没有达到饱和状态的蒸汽叫做未饱和汽在一定温度下，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未饱和汽的压强小于饱和汽压3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5.87104 pa，水为2.34104 pa；水银的饱和汽压很小，20 时仅为1.60101 pa，所以水银气压计中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，这也导致饱和汽压增大(3)饱和汽压跟体积无关微观解释：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，容器中的蒸汽的密度减小，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，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，一部分饱和汽变成液体，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，所以压强也不改变饱和汽压随温度的升高而增大，饱和汽压与蒸汽所占的体积无关，液体沸腾的条件就是饱和汽压和外部压强相等 命题视角1未饱和汽与饱和汽的转化(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也正确答案acd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；当温度降低时减小，液化比蒸发快最后达到新的动态平衡 命题视角2饱和汽与饱和汽压(多选)如图所示的容器，用活塞封闭着刚好饱和的一些水蒸气，测得水蒸气的压强为p，体积为v.当保持温度不变，且()a上提活塞使水蒸气的体积增为2v时，水蒸气的压强减为pb下压活塞使水蒸气的体积减为v时，水蒸气的压强增为2pc下压活塞时，水蒸气的质量减小，水蒸气的密度不变d下压活塞时，水蒸气的质量和密度都减小思路点拨 解答本题时首先要弄清楚，选项中所描述的情景是否满足气体实验定律解析容器中的水蒸气刚好饱和，表示容器中已没有水上提活塞使水蒸气的体积变为2v时，容器中的水蒸气变为未饱和汽，它遵循玻意耳定律，压强变为p.下压活塞使水蒸气的体积减为v时，由于温度不变，饱和汽的密度不变，部分水蒸气会液化成水，水蒸气的压强仍为p，只是水蒸气的质量减小了故正确答案为a、c.答案ac1.(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析：选acd.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正确对空气湿度的理解1绝对湿度和相对湿度(1)绝对湿度：空气的湿度可以用空气中所含水蒸气的压强p来表示，这样表示的湿度叫做空气的绝对湿度但是，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密度，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(2)相对湿度：我们常用空气中水蒸气的压强p与同一温度下水的饱和汽压ps之比的百分数来描述空气的潮湿程度，并把这个比值叫做空气的相对湿度相对湿度(b)100%100%.(3)在某一温度下，饱和汽压为一定值，可利用绝对湿度求解相对湿度，反之也可以；在不同温度下，一个量相同时可以比较另一个量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，人感觉越潮湿气温为10 时，空气的绝对湿度p800 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 时水汽的饱和汽压为p11.228103 pa，20 时水汽的饱和汽压为p22.338103 pa)思路点拨 明确相对湿度与绝对湿度的区别与联系，根据相对湿度的公式求解解析10 时水汽的饱和汽压为p11.228103 pa，由相对湿度公式得此时的相对湿度：b1100%65.1%.20 时水汽的饱和汽压为p22.338103 pa，同理得相对湿度：b2100%34.2%.答案65.1%34.2%由计算可知，绝对湿度不变时即空气中水汽密度不变时，温度升高，它离饱和的程度越远，人们感觉越干燥 2.(多选)空气湿度对人们的生活有很大影响，当湿度与温度搭配得当，通风良好时，人们感觉舒适关于空气湿度，以下结论正确的是()a绝对湿度大而相对湿度不一定大，相对湿度大而绝对湿度也不一定大，必须指明温度这一条件b相对湿度是100%，表明在当时的温度下，空气中水蒸气已达到饱和状态c在绝对湿度一定的情况下，气温降低，相对湿度将减小d在绝对湿度一定的情况下，气温升高，相对湿度将减小解析：选abd.由相对湿度公式b100%可知，当绝对湿度大时，相对湿度不一定大；相对湿度越大，空气中水蒸气压强就越接近饱和汽压，而饱和汽压的大小与温度有关，温度越高，饱和汽压越大在绝对湿度一定的情况下气温越低，相对湿度越大随堂检测1(多选)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.当液面上方的气体内所含的蒸汽分子达到饱和汽压后，处于动态平衡状态，但仍有蒸汽分子跑出，只不过返回的蒸汽分子数与跑出的蒸汽分子数相等2对饱和汽，下面说法正确的是()a达饱和汽时液面上的气体分子的密度不断增大b达饱和汽时液面上的气体分子的密度不变c将未饱和汽转化成饱和汽可以保持温度不变，增大体积d将未饱和汽转化成饱和汽可以保持体积不变，升高温度解析：选b.饱和汽是指单位时间内逸出液面的分子数和返回液面的分子数相等的状态，分子密度不变，a错、b对；在一定温度下，增大体积，减小分子密度，不能使未饱和汽转化为饱和汽，c错；在体积不变的情况下，升高温度，增大了饱和汽压，不能使未饱和汽达到饱和状态，d错3(多选)干湿泡湿度计的湿泡温度计与干泡温度计的示数差距越大，表示()a空气的绝对湿度越大b空气的相对湿度越小c空气中的水蒸气的实际压强离饱和程度越近d空气中的水蒸气的绝对湿度离饱和程度越远解析：选bd.示数差距越大，说明湿泡的蒸发越快，说明空气的相对湿度越小，即水蒸气的绝对湿度离饱和程度越远，故选项b、d正确，选项a、c错误4测得室温为20 时水的饱和汽压是2.34 kpa，空气中水蒸气的实际压强是0.799 kpa.求此时空气的相对湿度是多少？解析：利用公式求解相对湿度100%已知水蒸气的实际压强p0.799 kpa，20 时水的饱和汽压ps2.34 kpa，相对湿度100%100%34%.答案：34%课时作业一、单项选择题1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2使未饱和汽变成饱和汽，可采用降低温度的方法，这是因为()a降温可使未饱和汽的体积缩小，密度增大，以达到饱和b饱和汽的密度随温度降低而增大c饱和汽的密度随温度降低而减小d未饱和汽的密度随温度降低而增大解析：选c.在体积不变的条件下，降低温度，饱和汽的密度随温度降低而减小，会使在较高温度时的未饱和汽变成较低温度时的饱和汽3如图所示