最新人教版选修(3-3)《饱和汽与饱和汽压》教案1

1、最新人教版选修（3-3）饱和汽与饱和汽压教案1教学目标：1 .知道饱和汽、未饱和汽和饱和汽压这些概念的含义。2 .理解空气的相对湿度概念的含义，及它对人的生活和植物生长等方面的 影响。3 .运用所学的物理知识尝试思考一些生产和生活相差的实际问题。引生活中，有时我们感到闷热，有时凉爽，这是水这种物质从液态变为气态，和从气 态变为液态引起的。一、汽化1.汽化：物质从液态变成气态的过程叫做汽化。2、汽化有两种方式：蒸发和沸腾。具比较如下表：、方式内 企、蒸发那整相同点都是汽化现象，都能使液体变为气体，部吸收热量不同点发生部位液面内部演面同时进行温度条件任何温度一定温度（沸点）剧烈程度褰慢剧烈温度变化

2、降低不变影响因素液体温度的高低液瘁表面积的大小液体表面空气流动的快慢液面气压的图低演间气压的局低蒸发：发生在液体表面，即液体分子由液体表面跑出去的过程。蒸发致冷作用：蒸发过程中，从液体中飞出的是动能较大的分子，留在液体中 的分子的平均动能小，液体降温。要从周围物体吸收热量。因而液体蒸发有致冷 作用。主要应用在运输物品时用的液态氨或者液态二氧化碳 ，医疗用的液态氮，导 弹防护层。沸腾：在一定大气压下，加热液体到某一温度时，在液体表面和内部同时发生 的剧烈的汽化现象，相应的温度叫沸点。或者说是跟外界压强相等的饱和汽压对应的温度就是液体的沸点。液体沸腾的条件是液体的饱和汽压等于外界的压强。沸点与液面

3、上气体的大气压强有关，大气压较高时沸点也比较高。气压减小， 水的沸点降低。二、饱和汽与饱和汽压1、提出问题：开口容器中的液体会因为蒸发而减少，但是密闭的容器中，液 体却可以长期不减少，这是为什么呢？2、液体和汽之间的动态平衡封闭容器中蒸发到液面上方的汽体 ，会由于分子的无规则运动而重新返 回到液体中。随声蒸发的不断进行，有更多的液体变成汽体到达液面上方，会使液面上 方的汽体密度逐渐增大，这样使得液面上方汽体回到液体内的机会逐渐增大。最 终会使得液体变成汽体的分子数量等于汽体变成液体的分子数量，总体表现液体不会减少也不会增多。此时，就说液体和液面上方的汽体达到了动态平衡。（t）两个醴一液化汽化微

4、耻：:单幽间内）一“避 咄律的动惑平诙小而，太 w工 r”汽的密度不再增尢（2）两个脑一汽.浓冢观上hl液体不再彘3、饱和汽：如果液体和它上方的汽体达到了动态平衡 ，则说液面上方的汽体达到了 饱和。并称此时的汽体为 饱和汽。与液体处于动态平衡的蒸汽叫做饱和汽。未饱和汽：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密度是一定的，饱和汽的密度随温度的升高而变化。未饱和汽的密度小于饱和汽的密度。饱和汽压：在一定温度下，饱和汽的压强一定，叫做饱和汽压。未饱和汽 的压强小于饱和汽压。4、回答问题：封闭在容器中的液体，长期不减少，就是因为容器中，液面上方 的汽体达到了饱和。所以，液体的数量不会

5、再减少。5、影响饱和汽压的因素：饱和汽压与温度和物质种类有关。随着温度的升高，饱和汽压值将增大。实验表明，饱和汽压随温度的升高而增大。这是由两方面的原因引起的。一 个原因是温度升高时，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，因而压强增大。另一个原因是温度升高时，汽分 子热运动的平均速率增大，这也使得压强增大。由于温度升高，液体分子平均动能增大，单位时间里从液体飞出的分子数增多 原来的动态平衡要被破坏，液体就要继续蒸发，汽的密度继续增大，直到达到新的 动态平衡为止。不同种类的形体，其饱和汽压值也是不同的。一般越容易挥发的液体，具饱和汽压值越大。比如酒精

6、的饱和汽压值要远大于水的饱和汽压值。一、/汪忠：a:饱和汽压只是指空气中这种液体蒸汽的分气压，与其他气体的压强无关。 饱和汽压的大小不因有其他气体存在而有所改变.饱和汽压与蒸气所占的体积无 关，也和这种体积中有无其他气体无关。a.往一个真空容器中注入液体，表面的上方形成饱和蒸汽时，表面的上方空 间的气压就是饱和汽压.b.往一个密闭的原来有空气的容器中注入液体，表面的上方形成饱和蒸汽时 ,表面的上方空间的气压不等于饱和汽压, 而是饱和汽压与空气压强的总和 .c.液体的饱和汽压只指这种气体的分气压.b: 饱和汽压跟体积的关系实验表明,在温度不变的情况下,饱和汽的压强不随体积而变化。这可作如下的解释

7、：当体积增大时,容器中汽的密度减小 ,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,汽分子热运动的平均速率也跟原来一样,所以压强不改变。体积减小时 ,容器中汽的密度增大,回到液体中的分子数多于从液面飞出的分子数,于是一部分汽变成液体,直到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,饱和汽的密度不变,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。c:饱和汽的压强只与温度有关，与体积没有关系，因此，理想气体定律对饱和汽完全不适用,而未饱和汽近似地遵守理想气体定律。d：液体沸腾的条件就是饱和汽压和

8、外部压强相等三、把未饱和汽变为饱和汽（气体的液化）方法对于未饱和汽,如果使它变为饱和汽,就能使它液化 ,变就是气体液化的关键。1、减小体积（增大压强）在一定温度下,饱和汽的密度大于未饱和汽的密度。在保持温度不变的情况下 ,用增大压强的办法来减小未饱和汽的体积, 增大它的密度, 直到增至等于该温度下饱和汽的密度时,未饱和汽就成了饱和汽。这时进一步减小汽体的体积,就能使饱和汽凝结成液体。2、降低温度饱和汽的密度还跟温度有关系。温度高时,饱和汽的密度大；温度低时,饱和汽的密度小。在较高温度下由于密度小而未达到饱和的未饱和汽,在保持体积不变的情况下,降低它的温度,直到降至未饱和汽的密度等于该温度下饱和

9、汽的密度时 ,未饱和汽就成了饱和汽。如果继续降低温度,饱和汽就会凝结成液体。3、临界温度利用增大压强和降低温度的方法可以把未饱和汽变成饱和汽,从而使它变为液体。用这种方法是否能使所有的气体液化呢？19 世纪法拉第和其他一些科学家们在这方面进行了大量的工作。他们运用增大压强和冷却的办法,把许多气体都液化了,其中有氨、氯、二氧化硫、氯化氢、硫化氢、二氧化碳等。但研究发现,有几种气体,例如氧、氢、氮等,一直不能被液化。当时便以为这些气体是不能液化的所谓“永久气体”。研究表明 ,各种气体都有一个特殊的温度,在这个温度以上 ,无论怎样增大压强也不能使气体液化。这个温度叫做 临界温度 。氧、氢、氮等气体所

10、以没有被液化,就是因为它们的临界温度很低,当时的低温技术尚未获得这样低的温度。于是科学家们更努力提高低温技术,结果在20 世纪初 ,所有的气体都被液化了。最后一个被液化的气体是氦,它于1908年被液化 ,在高于 25个大气压的压强下还被凝固成了固态。一些物质的临界温度物质临界温度（c）物质临界温度（c）268氨132 240氯144147乙醛194119酒精243二氧化碳琬水374从上表可以看出，二氧化碳、氨、氯等气体的临界温度较高都在室温以上，所以容易液化。而氧、氮、氢、氮的临界温度很低，所以较难液化。物理意义：临界温度是物质存在的最高温度。4、液态气体和低温技术的应用液态气体体积小，便于贮

11、存和运输。液态空气可以分离出氧气和氮气等。 使容器内的空气液化可获得真空。可以得到低温，在低温下某些物质具有特殊的性质，如超导电性，超流动性等。太空中古怪的沸腾液体沸腾是地球上司空见惯的现象，但它却是一个十分复杂的物理过程。当装有液体的 容器被加热后，由于重力的影响，液体中比较热的部分上升，而比较冷的部分则下降 一这就是 对流”。浮力使气泡急速上升，因此产生剧烈的 沸腾”。那么太空中的沸腾又是怎样的呢？实际上，物理学家一直被地球上沸腾液体的复杂行为所困惑。而弄清沸腾的机理对工程 技术人员是很重要的，这不仅仅关系到咖啡壶，更关系到宇宙飞船中的动力和空调系统的设 计。一个由密歇根大学和美国国家航空

12、航天局的研究人员组成的科学家小组决定弄清这些 问题。从1992到1996年，在航天飞机所进行的 5次飞行使命中，他们使用液体氟里昂进行了 一系列的沸腾实验。在实验中 ，他们发现了液体在地球与太空轨道上沸腾时所发生的一些令 人迷惑的不同之处。例如在太空中 ，液体在无重力条件下沸腾时不是生成了上万的升腾的小 气泡,而是产生一个在液体中起伏的巨大的气泡，且不断夺下其他的小气泡。多亏了美国航空航天局对这一过程的录像，现在我们在地球上就可以观察到液体这种令人迷惑的古怪的沸腾 行为了。这些录像的确十分有趣，但是科学家研究沸腾问题的热情绝不仅仅是出于简单的好奇。 因为一旦了解了液体在太空中是怎样沸腾的，科学

13、家就可以制造出更有效的太空舱制冷系统例如国际太空站上使用的就是利用氨在液态和气态间转化的空调系统。太空中的沸腾知识 也将在某一天被用来制造太空站上的发电站，它用太阳光使液体沸腾产生蒸汽 ，然后通过推动涡轮机产生电力，这样的研究同样也将在地球上得到应用。因为失重环境给科学家打开了一 个观察沸腾现象的崭新窗口 ，他们可以借此更好地理解沸腾这个基本的物理现象。沸腾现象是如此复杂，以至于我们对它的大部分理解是基于经验，而不是建立在基本的物理方程之上的。”基亚拉蒙特说，何是，在失重的太空轨道上，沸腾远比在地球上简单。失重 环境使对流和浮力的影响消失，这个差异可以解释为什么地球上的沸腾液体的行为与太空中

14、如此不同。它为想解决棘手物理问题的科学家提供了有力的工具。比如说，如果你试图研究地球这样一个复杂的生态系统 ，你就需要先研究一个变量少一些的比地球简单的对象。对我 们来说，太空就可以将研究的问题简化。”当液体在太空中被加热时 ，由于没有重力的作用，液体中比较热的部分不再上升 ，而是紧靠着加热器的表面停留并被继续变热,而远离加热器的区域则相对较冷。因为只有一小部分液体被加热,因此它会更快地沸腾。但是,由蒸汽形成的气泡不会冲出液面,而是结合成一个在液体内部晃动的巨大的气泡。虽然这些现象用现有的理论就可以预测 ,但要想真正了解整个过程的细节,并寻找未预测到的现象,则需要进行真实的实验。默特等科学家曾

15、利用 “下降塔 ”进行无重力沸腾的早期研究,即通过让高塔上的样品自由下落来实现几秒钟的零重力条件。这些早期实验为设计在航天飞机中进行的实验提供了指南,但这匆忙的一瞥实在不能与在航天飞机上长达几分钟的观察相比。这些早期研究的一项重要成果就是制造实验用的沸腾室的方法 ,它使科学家可以看清加热器的表面以及在那里与加热器接触的液体。默特解释说： “这种相互作用就发生在加热器的固体与液体的接触面上,因为液体表面折射的影响,从下面是无法看清楚的。 ”所以默特用石英制作了一个底面平滑、坚硬透明的沸腾室,然后又给石英覆盖上一层厚度不到400 埃的极薄的金层。这样它既能够让可见光自由穿过,又能像一大块金子一样导

16、电。默特与合作者使用这种装置得到了一些非常有趣的发现。例如 ,随着实验温度的不同 ,那个巨大的气泡有时漂浮在液体的中心,有时则附着在与加热器相邻的表面。当出现后一种情况时,气泡将有效地将液体与加热器隔离起来,使液体不再进一步沸腾并导致加热器的温度急速升高。而确切地了解发生这种情形的条件,对设计太空舱系统中依靠沸腾工作的装置是至关重要的。默特说： “如果比较好地理解了这个现象,我们就能做出最佳的设计。假如还有一些不确定的因素,那就应该继续设计出更好的实验去弄清楚它。”13.8 空气的湿度教学目标1、理解绝对湿度的概念2、理解相对湿度的概念3、理解露点的概念4、了解几种湿度计引入新课空气中的干湿程

17、度由于天气变化、地表水的蒸发、动植物活动等的原因 ,是经常改变的 ,在生产和生活中 ,要求保持一定的空气湿度,故研究空气湿度是很有必要的。一、空气湿度的表示1、定性表示潮湿与干燥：在一定的温度下,大气中水汽含量越多,空气就越潮湿,反之,空气就越干燥。2、空气的绝对湿度把大气中水汽的密度,称作空气的绝对湿度。即单位体积的空气中所含水蒸汽的质量来表示由于直接测量空气中水蒸气的密度比较困难,而水蒸气的压强随水蒸气密度的增大而增大,为方便计,通常把大气中水蒸气的压强称作空气的绝对湿度 .对于空气的绝对湿度从以下几个层次理解:空气中所含水蒸气越多 ,空气的湿度越大。空气中所含水蒸气的多少 ,应该指在体积

18、一定的情况下空气中所含水蒸气质量的多少。在一定的体积的情况下,空气中所含水蒸气质量的多少就是空气中所含水蒸气的密度；空气中所含水蒸气的密度,与单位体积中所含水蒸气分子的数量成正比。决定水蒸气的压强的微观因素是单位中所含水分子的数量和分子运动的平均速率。所以,在温度一定时,气体压强与单位体积中所含水分子的数量成正比通过实例和课本的数据,说明湿度的影响取决于空气中的水蒸气的压强与饱和汽压的差距。可以从动态平衡的角度来解释空气中的水蒸气的压强离饱和汽压越远 ,越有利于水的蒸发,人们感到越干爽。3、空气的相对湿度人体湿度大小的感知,不是由绝对湿度的木小决定的,而是通过人体体表水份以及液体蒸发的快慢来认

19、识的。同一温度下蒸发的快慢将直接受空气中的水汽远离饱和的程度所决定。空气中的水汽远离饱和的程度越远,就会感觉到越干燥,空气中水汽离饱和状态越近,就会感觉到越潮湿。为了表示空气中水蒸气离饱和状态的远近而引入相对温度的概念。空气中水蒸气的压强（p1）与同一温度时水的饱和汽压（ps）的比值叫做空气的相对湿度。即空气的相对湿度（b）为：b=（p1/ps）x 100%1）不现温度下水的饱和汽压可以查表得到。2）二者关系：在绝对湿度p 不变而降低温度时, 由于水的饱和汽压减小而使空气的相对湿度增大。因此, 在夏季有时感到白天比较干燥, 夜晚比较湿润。3）居室的相对湿度以60%70%较适宜。一、/-.、二注

20、意：空气的湿度是表示空气潮湿程度的物理量,但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数量,而是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距。所以与绝对湿度相比 ,相对湿度能更有效的描述空气的潮湿程度。二、露点1露点：气温逐渐降低时,空气里的未饱和水蒸气将逐渐接近饱和。当气温降低到某一温度时,水蒸气达到饱和状态,这时将有水蒸气凝结成水,在物体表面上形成一层细小的露滴。使空气里的水蒸气刚好达到饱和时的温度叫做露点 露点温度时水的饱和汽压就是空气的绝对湿度根据露点和气温的差值,可大致判断出相对湿度大小,差值越大,相对湿度越小2露点可以测定露点可以用课本图示的装置来

21、测定。玻璃杯里装入乙醚,杯盖上分别插入温度计a和两根弯曲的玻璃管b、c.管c的一端插在乙醴中，另一端连接打气球。管 b 是出气用的。用打气球向乙醚里打气,乙醚就迅速蒸发,使杯子和周围空气的温度降低。当降低到某一温度时,杯子周围空气中的水蒸气达到饱和,杯壁上就出现一层露珠,这时温度计指示的温度就是露点。在这个装置中如果用表面光亮的金属杯代替玻璃杯,更容易观察到露珠的出现,效果会更好。3根据测定的露点可确定空气的相对湿度从水的饱和汽压表中查出露点时的饱和汽压（这个饱和汽压等于空气在原5 / 8来温度时的绝对湿度），知道了绝对湿度，再查出原来温度下饱和汽压，就可求出 相对湿度。三、湿度的测量（湿度计

22、）1、露点湿度计既然测出露点就能求出空气的绝对湿度和相对湿度，所以测定露点的仪器就 是一种湿度计。这种湿度计叫做 露点湿度计。2、干湿泡湿度计构成：湿度计由两只完全相同的温度计构成.其中一只温度计为干泡温度计，另一只为湿泡温度计.干湿泡湿度计测量完全相对湿度的原理：由于湿泡温度计的感温泡包着棉纱，棉纱的下端浸在水中，水的蒸发而使湿泡 温度计的温度示数总是低于干泡温度计的温度示数（气温）这一温度差值跟水 蒸发快慢（即当时的相对湿度）有关.根据两温度计的读数，从表或曲线上可查出空气的相对湿度.3、毛发湿度计它是利用人的头发在脱脂以后，其长度会随着空气的相对湿度而变化制成 的。毛发湿度计由一根或一束

23、脱脂的毛发、指针和刻度盘组成。空气的相对湿 度增大时，毛发伸长；相对湿度减小时，毛发缩短。毛发长度的变化控制指针的偏 转，从刻度盘上就可以直接读出相对湿度。三种湿度计各有不同的优缺点。露点湿度计测量准确 ，但是结构比较复杂，测 出露点后要进行查表、计算等，使用起来不太方便。干湿泡湿度计使用比较方便， 也比较准确，所以生活中大都使用这种湿度计。毛发湿度计结构简单 ，不易损坏, 可以直接读数，还可以和自动记录装置联合使用，缺点是不太准确，要经常进行校 准。4、现代湿度计多使用传感器测量湿度。饮水小鸭”有一种的儿童玩具，谁见了都觉得奇怪。它的名字叫饮水小鸭”。把这小鸭放在一杯水前面，小鸭就会俯下身去

24、把嘴浸到杯里，喝”完一口水，又直立起来。 可是直立一会儿，又会慢慢俯下身去，等到鸭嘴够到了水，喝”了一口，又会直立起 来。这种玩具是 不花钱”的发动机的一个典型。它的活动的机构是很巧妙的，请看图9.3-1和图9.3-2,小鸭的 身体”是一根玻璃管，管的上端是一个小球，做成鸭头 的样子，连着扁嘴。管的下端连一个较大的玻璃球，也是密封的。球里面装有液体 玻璃管下端浸没在液面下。要使小鸭能够活动，必须用水打湿鸭头。鸭头打湿以后，有一段时间小鸭还能 保持直立的姿势，因为下端的玻璃球和里面的液体比鸭头重。现在看它会发生什图0, 3-1 饮水小鸭么变化？我们看到液体开始沿着玻璃管上升（图 9.3-2）。当液 面开到玻璃管上口的时候，上部就变得比下