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“人教版物理选修3-39.3饱和汽与饱和汽压多媒体ppt课件”由人教版教师资源网精心整理,注册即可下载!

内容介绍

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

都是 现象,都要 .

相同点

液体表面处气压的大小

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

影响因素

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

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

特点

区别

沸腾

蒸发

种类

异同 

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

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

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

D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

C错误

B正确

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

A错误

个性分析

选项

【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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