2017-2018学年高中物理 第九章 物态和物态变化 第3、4节 饱和汽与饱和汽压 物态变化中的能量交换教学案 新人教版选修3-3

1、第3节和第4节饱和蒸汽和水蒸气饱和压力之间的能量交换_状态变化1.封闭容器中的液体不断蒸发，液体表面的蒸汽不断冷凝。当两个同时发生的过程达到动态平衡时，宏观蒸发停止。这种与液体处于动态平衡的蒸汽称为饱和蒸汽。2.在一定温度下，饱和蒸汽的分子密度是一定的，饱和蒸汽的压力也是一定的，这种压力被称为这种液体的水蒸气饱和压力。3.某一温度下的水蒸气压力与同一温度下的水蒸气饱和压力之比称为空气的相对湿度。4.熔化晶体所需的能量与其质量之比称为晶体的熔化热。5.在相同温度下，将液体汽化成气体所需的能量与其质量之比，称为该物质在该温度下的汽化热。I .汽化1.蒸发物质从液体变成气体的过程。2.两种汽化方式的

2、比较蒸头发腾飞面积不要特征仅在液体表面，这可以在任何温度下发生；这是一个缓慢的蒸发过程在液位和内部同时发生；它只在特定的温度下发生；沸腾时，液体温度是恒定的；这是一个剧烈的蒸发过程影响因素液位温度；液体表面积的大小；空气在液体表面流动的速度液体表面的大气压力，当大气压力较高时，沸点也较高相同点它们都是汽化现象，都需要吸收热量二、饱和蒸汽和水蒸气的饱和压力1.动平衡同时，返回水中的分子数量等于从水面飞出的分子数量。此时，水蒸气的密度将不再增加，液态水将不再减少，从而实现液体和气体之间的平衡状态。2.饱和水蒸气蒸汽与液体处于动态平衡。3.未饱和的蒸汽未达到饱和的蒸汽。4.水蒸气饱和压力一定温度下饱

3、和蒸汽的压力。5.水蒸气饱和压力的变化它随着温度的升高而增加。水蒸气饱和压力与蒸汽所占体积无关，也与蒸汽体积中是否存在其他气体无关。第三，空气湿度和湿度计1.绝对湿度的概念空气中水蒸气的压力。2.相对湿度的概念空气中水蒸气的压力与相同温度下水的水蒸气饱和压力之比。相对湿度=。3.常用湿度计干湿气泡湿度计、毛发湿度计、传感器湿度计。第四，熔化热和汽化热1.物质状态变化中的能量交换2.熔解热(1)某一晶体熔化过程所需的能量与其质量之比称为该晶体的熔化热。(2)某种质量的晶体吸收的热量与它在凝固过程中放出的热量相同。(3)不同的晶体有不同的结构，破坏不同物质结构所需的能量不同，所以不同晶体的熔化热也

4、不同。(4)非晶晶体在不同温度下熔化时吸收不同的热量，因此非晶晶体没有确定的熔化热。3.蒸发热(1)在相同温度下将液体汽化成气体所需的能量与其质量之比，称为该物质在该温度下的汽化热。(2)一定质量的物质，在一定温度和压力下，吸收的热量与液化时释放的热量相同。1.独立思考33，354个句子和一个句子(1)蒸发只发生在液体表面，并且只能在一定温度下发生。()(2)从液体到固体的过程是凝固。()(3)当晶体熔化时，它向外界释放热量，温度不断下降。()(4)当封闭容器中的水蒸气不饱和时，它仅蒸发而不凝结。()(5)当密闭容器中的液体和气体达到平衡时，蒸发仍在进行。()(6)不饱和水蒸气存在于密封容器中

5、，因此通过向容器中注入足够的空气并增加空气压力可以使水蒸气饱和。()2.浅谈的合作与探索(1)为什么打开的容器中的水在一周之后就不见了提示：液体沸腾时需要达到的温度称为沸点。沸点与大气压力有关，大气压力越高，沸点越高。然而，在高海拔地区，大气压力低，沸点低，所以东西没有煮熟。(3)在夏季无风的夜晚，人们经常感到炎热潮湿，汗水无法蒸发。为什么？人体感觉到的“干燥”和“潮湿”是什么？小贴士：(1)这是因为在炎热潮湿的天气里，空气的湿度相对较高，汗水和周围空气的蒸发达到了动态平衡状态。(2)“干”和“湿”取决于相对湿度。空气中水蒸气的压力与水蒸气饱和压力的差值越大，越有利于蒸发，人体感觉“干燥”；空

6、气中水蒸气的压力和水蒸气饱和压力之间的差值越小，蒸发就越困难，人体感觉“潮湿”。对动平衡和水汽饱和压力的认识1.对动态平衡的理解(1)动态平衡的本质：(1)在动态平衡中，液体的蒸发仍在进行；动态平衡时的蒸汽密度与温度有关，温度越高，动态平衡时的蒸汽密度越大。(3)封闭容器中的液体必须与其上方的蒸汽保持动态平衡。(2)动态平衡条件当外部条件发生变化时，原有的动态平衡状态被破坏，一段时间后会达到新的平衡。2.影响水蒸气饱和压力的因素(1)水蒸气饱和压力与液体类型有关。实验表明，在相同的温度下，不同液体的水蒸气饱和压力一般是不同的。水蒸气饱和压力大的挥发性液体。(2)水蒸气饱和压力与温度有关。微观解

7、释：水蒸气饱和压力随着温度的升高而增加。这是因为当温度升高时，液体中具有较高能量的分子增加，单位时间内从液体表面飞出的分子也增加，导致饱和蒸汽密度增加，蒸汽分子热运动的平均动能增加，导致水蒸气饱和压力增加。(3)水蒸气饱和压力与体积无关。微观解释：在恒温条件下，饱和蒸汽压力不随体积变化。原因是当体积增加时，容器中蒸汽的密度降低，原来的饱和蒸汽变成不饱和蒸汽，所以液体继续蒸发。直到不饱和蒸汽变成饱和蒸汽，因为温度不变，饱和蒸汽的密度与原来相同，而蒸汽分子热运动的平均动能与原来相同，所以压力不变。(2)当体积减小时，容器中蒸汽的密度增加，返回到液体中的分子数多于从液体表面飞出的分子数，因此一部分蒸

8、汽变成液体，直到蒸汽的密度降低到等于该温度下饱和蒸汽的密度。因为温度和原来一样，饱和蒸汽密度不变，而蒸汽分子的平均热运动速率和原来一样，所以压力不变。1.(多种选择)关于水蒸气饱和压力，以下陈述是正确的()A.相同温度的不同饱和蒸汽具有相同的水蒸气饱和压力B.当温度上升时，水蒸气饱和压力增加C.当温度升高时，水蒸气饱和压力降低D.水蒸气饱和压力与饱和蒸汽的体积无关分析：同一温度下，BD中不同饱和蒸汽的水蒸气饱和压力不同，同一饱和蒸汽的水蒸气饱和压力随着温度的升高而增加，所以A和C是错误的，B是正确的；水蒸汽饱和压力与饱和蒸汽的体积无关，所以d是正确的。2.(多项选择)在以下关于饱和蒸汽和水蒸气

9、饱和压力的陈述中，正确的是()A.饱和蒸汽和液体之间的动态平衡指的是以相同速率同时汽化和液化的过程B.某一时刻饱和蒸汽的密度3.(多种选择)玻璃瓶装有半瓶液体。经过足够长的一段时间后，然后()A.不再有液体分子飞出液体表面B.停止蒸发C.蒸发仍在继续D.同时飞出液体的分子数等于返回液体的分子数，液体的水蒸气饱和压力达到动态平衡分析：选择光盘拧紧瓶盖后，随着液体的不断蒸发，液面以上的蒸汽经过一段时间后达到饱和。气体达到饱和后，仍有气体分子从液体中飞出，同时也有气体分子回到液体中。在一定温度下，上面的液体和蒸汽最终处于动态平衡。这时，飞出液体的分子数等于返回液体的分子数，所以C和D成对出现。理解绝

10、对湿度和相对湿度相对湿度与绝对湿度和温度有关。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，相对湿度越高，人们感觉越潮湿。空气的湿度对人们的生活有很大影响。医学研究表明，夏季中暑有三个临界点：气温在30至31之间，相对湿度超过85%。气温超过38，相对湿度超过50%。气温超过40，相对湿度超过30%。可以看出，当相对湿度较高时，较低的温度会导致中暑。(1)根据相对湿度=，即b=100%，我们知道在相同温度下水蒸气的实际压力和水蒸气的饱和压力，并把它代入公式得到相对湿度。(2)注意单位的统一。水蒸气的实际压力和水在相同温度下的水蒸气饱和压力为毫米汞柱。(3)在一定温度下

11、，水的水蒸气饱和压力为一定值，知道绝对湿度就可以计算出相对湿度；相反，知道相对湿度也可以计算绝对湿度。1.(pops)以下陈述是正确的()A.在一定温度下，同一种液体的饱和蒸汽密度是一定的B.饱和蒸汽近似遵守理想气体定律C.在潮湿的天气里，空气的相对湿度很高，水分蒸发很慢，所以洗衣服后不容易晾干D.在相同的绝对湿度下，夏季的相对湿度高于冬季分析：交流饱和蒸汽的密度仅由温度决定。温度越高，饱和蒸汽密度越大，水蒸气饱和压力越大。从相对湿度=100%可以看出，在相同的p1下，ps越大，相对湿度越小。人们感觉“湿”和“干”，蒸发速度取决于相对湿度。2.食堂厨房的温度为30，绝对湿度P1=2.1103帕

12、，室外温度为19，绝对湿度P2=1.3103帕。那么，厨房内外空气的相对湿度有什么区别呢？厨房内外都感到潮湿吗？(30水的水蒸气饱和压力为P3=4.2103帕，19水的水蒸气饱和压力为P4=2.2103帕)分析：厨房的相对湿度B1=50%。厨房外面的相对湿度是B2=59%。厨房内外空气的相对湿度差为 b=B2-B1=59%-50%=9%。因此，厨房外面的相对湿度相对较高，也就是说，厨房外面感觉潮湿。回答：请参阅分析物质状态变化中的能量1.晶体熔化过程(1)能量特性固体分子之间的强相互作用使得固体分子仅在接近平衡位置时振动。当一个固体被加热时，在它开始熔化之前，所获得的能量主要转化为分子的动能，

13、这使得物体的温度上升。当温度上升到一定程度时，一些分子的能量就足以克服其他分子的约束，这样它就可以在其他分子之间移动，固体开始熔化。(2)温度特性在晶体的熔化过程中，当温度达到熔点时，所有吸收的热量都被用来破坏空间晶格，增加分子势能当液体蒸发时，由于体积明显增大，它吸收热量，一部分用来克服分子间的吸引力，另一部分用来克服外部压力做功。(2)汽化热的计算(通常，在1个标准大气压的沸点下的汽化热)假设在一个标准大气压下，物质在沸点的汽化热为1，物质的质量为1，那么Q=1。汽化热单位：焦耳/千克，即焦耳/千克。例如果已知一个铜量热器的质量是150克，在16时装100克水，在0时加9克冰，冰完全融化后

14、水的温度是9,用这些数据计算冰的熔化热是多少？铜的比热容c铜=3.9102 j/(kg)思路(1)在这个过程中，量热仪的圆筒和水释放热量，而热量是通过q=cm (t1-T2)计算的。(2)冰融化吸收热量，热量为q=。解析 9 g 0的冰融化成0的水，然后上升到9，吸收总热量q吸力=m冰 m冰水(9-0)量热仪中的水和量热仪筒释放的热量从16到9q放=m水c水(16-9) m管c铜(16-9)因为q吸入=q排出，所以M冰 M冰C水(9-0)=(M水C水M管C铜)(16-9-0=(M将该数值代入上述公式，可得到3.3105 J/kg。答案 3.3105焦耳/千克状态变化交互过程的能量特征(1)某种

15、质量的晶体在熔化和凝固时吸收的热量与放出的热量相同。(2)一定质量的物质，在一定的温度和压力下，吸收的热量与液化时释放的热量相同。1.当火箭在大气中飞行时，它的头部与空气摩擦并升温，温度可以达到几千摄氏度。火箭上涂有一种特殊的材料，这种材料在高温下会熔化和蒸发，从而防止火箭头烧坏。这是因为()A.熔化和汽化都会放热。熔化和汽化都吸热C.熔化热吸收，汽化热释放分析：硼物质在熔化和蒸发过程中吸收热量，所以硼的选择是正确的。2.90时有1公斤水，在标准条件下100时变成蒸汽。它吸收44.05千焦的热量，并计算出水的汽化热。假设整个过程没有热损失，水的比热容为4.2千焦/(千克)分析：根据能量守恒，水

16、c，m t ml=q，所以l=L=2.05kj/kg=2.05103j/kg。回答：2.05103焦耳/千克1.下面关于蒸发和沸腾的说法是正确的()A.蒸发和沸腾可以在任何温度下发生蒸发和沸腾只能在一定的温度下进行C.蒸发和沸腾可以发生在液体内部和表面蒸发只发生在液体表面，而沸腾发生在液体内部和表面:D蒸发和沸腾都是蒸发现象。蒸发可以发生在任何温度，只有在液体表面；沸腾是一种严重的汽化现象。沸腾只发生在特定的温度(沸点)，同时发生在液体的表面和内部，所以D是正确的。2.(多种选择)在高原地区用高压锅烧水是必要的。水烧开后，锅里的水面上充满了饱和蒸汽。停止加热，在密封状态下慢慢冷却高压锅。在冷却过程中，锅内水蒸气的变化