高二物理课件 9.3 饱和汽与饱和汽压 9.4 物态变化中的能量交换 （人教版选修3-3）

\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n一、动态平衡和饱和汽压\n1.动态平衡理解这个问题,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,液体的蒸发仍在不断进行;(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中.\n2.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.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,导致饱和汽压增大.\n(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,一部分蒸汽变成液体,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.\n正确理解动态平衡的意义是掌握饱和汽的关键，利用好气体压强的微观解释是理解饱和汽压影响因素的基础.\n【典例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.水蒸气不再液化C.蒸发和液化达到动态平衡D.以上说法都不对【解题指导】水蒸气达到饱和时,是本题的关键词,即此时处于动态平衡过程.\n【标准解答】选C.蒸发是分子从液体中跑到气体中，而液化是气体分子跑到液体中.水蒸气达到饱和时，蒸发和液化仍在继续进行，只不过蒸发和液化的水分子数量相等而已，C正确.\n【规律方法】关于饱和汽的平衡问题(1)饱和汽处于一种动态平衡.(2)分子数密度及饱和汽压均保持不变.\n【变式训练】如图所示，一个有活塞的密闭容器内盛有饱和水汽与少量的水，则可能发生的现象是()\nA.温度保持不变，慢慢地推进活塞，由可知容器内饱和汽压会增大B.温度保持不变，慢慢地推进活塞，容器内压强不变C.温度保持不变，慢慢地拉出活塞，容器内饱和水汽分子数不减少D.不移动活塞而将容器放在沸水中，容器内压强不变\n【解析】选B.慢慢推进活塞和慢慢拉出活塞，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，故A错，B正确；虽然饱和汽压不变，饱和汽密度不变，但由于体积减小，饱和汽分子数减少，C错；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，故选B.\n【变式备选】(2011·遵义高二检测)下列关于饱和汽的说法,不正确的是()A.在稳定情况下,密闭容器中如有某种液体存在,其中该液体的蒸汽一定是饱和的B.密闭容器中有未饱和的蒸汽,向容器内注入足够量的空气,加大气压可使蒸汽饱和C.在密闭的容器中,随着液体的不断蒸发,当液化和汽化速度相等时,液体和蒸汽达到的一种平衡状态叫动态平衡D.对于某种液体来说,在温度升高时,由于单位时间内从液面汽化的分子数增多,所以其蒸汽的饱和汽压增大\n【解析】选B.在饱和状态下,液化和汽化达到动态平衡,即达到稳定状态,所以A、C正确;液体的饱和汽压与其温度有关,即温度升高饱和汽压增大,所以D正确;饱和汽压是指液体蒸汽的气压,与其他气体的压强无关,所以B不正确，故选B.\n二、物态变化中能量特点和温度特点\n1.晶体熔化过程中的能量特点固体分子间的强大作用使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.\n2.液体汽化过程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.\n4.固体熔化过程中的温度特点晶体熔化过程中,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.由于在不同温度下物质由固态变成液态时吸收的热量不同,而晶体有固定的熔点,因此有固定的熔化热,非晶体没有固定的熔点,也就没有固定的熔化热.\n根据分子动理论的知识可以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.\n【典例2】下列说法中正确的是()A.1g0℃的冰和1g0℃的水分子动能、分子势能和内能均相同B.1g0℃的冰比1g0℃的水分子动能、分子势能和内能都要小C.1g100℃的水和1g100℃的水蒸气分子平均动能和分子总动能都相同D.1g100℃的水的内能比1g100℃的水蒸气的内能小\n【标准解答】选C、D.0℃的冰熔化成0℃的水，温度不变，分子的平均动能不变，分子总数不变，总动能不变，而冰在熔化过程中吸收的热量用来增大分子势能，内能增大，A、B错；由水的汽化过程可知C、D对.\n【规律方法】分析物态变化问题的技巧解答此类问题要抓住两点，一是温度是分子平均动能的标志，温度不变，平均动能不变；二是抓住物态变化中的宏观特征是吸热，还是放热；再依据能量守恒的观点，分析能量的变化情况.\n【变式训练】晶体在熔化过程中所吸收的热量，将主要用于()A.增加分子的动能B.增加分子势能C.既增加分子的动能，也增加分子的势能D.既不增加分子的动能，也不增加分子的势能【解析】选B.晶体熔化过程，吸收热量，但温度不变，吸收的热量主要用来克服分子间的作用力做功，故B选项正确.\n【典例】(2011·南充高二检测)一电炉的功率P=200W,将质量m=240g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?\n【解题指导】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.\n【标准解答】样品的熔点为60℃,熔化时间t=2min,电流做功W=Pt.设样品的熔化热为λ,样品熔化过程中共吸收热量Q=λm.由W=Q,即Pt=λm,得答案:60℃1×105J/kg\n\n一、选择题1.在如图所示的四个图象中，属于晶体凝固图象的是()\n【解析】选C.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;再次分清熔化是固体→液体，达到熔点前是吸收热量，温度升高的，而凝固过程则恰好相反，故C对.\n2.火箭在大气中飞行时，它的头部跟空气摩擦发热，温度可达几千摄氏度，在火箭上涂一层特殊材料，这种材料在高温下熔化并且汽化，能起到防止烧坏火箭头部的作用，这是因为()A.熔化和汽化都吸热B.熔化和汽化都放热C.熔化放热，汽化吸热D.熔化吸热，汽化放热【解析】选A.这种特殊材料在熔化和汽化过程中都是吸收热量的，从而防止火箭头部温度太高，故A选项正确.\n3.(2011·大庆高二检测)下列关于蒸发和沸腾的说法中，正确的有()A.蒸发和沸腾都可在任何温度下发生B.蒸发和沸腾只能在一定温度下进行C.蒸发和沸腾可发生在液体内部和表面D.蒸发只发生在液体表面，沸腾发生在液体内部和表面【解析】选D.蒸发可在任何温度下发生，沸腾只能在一定温度下进行，故A、B错，蒸发只能发生在液体表面，沸腾可发生在液体内部和表面，故C错、D对.\n4.(2011·海南高考)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蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比\n【解析】选B、C.相对湿度越大，人感觉越潮湿，相对湿度大时，绝对湿度不一定大，故A错误；相对湿度较小时，人感觉干燥，故B正确；用空气中水蒸气的压强表示的湿度叫做空气的绝对湿度，用空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比叫做相对湿度，故C正确，D错误.\n5.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\n【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.\n6.晶体吸收一定热量后()A.温度一定升高B.晶体的状态一定发生变化C.温度和状态都会发生变化D.可能温度升高，也可能状态发生变化【解析】选D.晶体吸收热量后在熔化前状态不变，温度升高，在熔化过程中，吸收热量，温度不变，状态变化，故A、B、C错，D对.\n【方法技巧】晶体吸热能量问题分析方法解答此类问题要明确物态是否变化，物态不变化，吸收的热量用来升高物体的温度，分子平均动能增加，物态发生变化，吸收的热量主要是破坏晶体的分子结构，增大分子势能，而温度不变.\n7.水的凝固点是0℃，如果把0℃的冰放到0℃的房间里，则()A.冰一定会熔化B.冰一定不会熔化C.冰可能熔化，也可能不熔化D.冰将全部熔化【解析】选B.冰是晶体，它的熔化需满足两个条件：①温度达到熔点0℃；②还要继续吸收热量.0℃的冰不能从0℃的环境里吸收热量，所以不能熔化.\n8.(2011·深圳高二检测)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B、D.示数差距越大，说明湿泡的蒸发非常快，空气的相对湿度越小，即水蒸气的实际压强、绝对湿度离饱和程度越远，故B、D正确，A、C错误.\n二、非选择题9.测得室温为20℃时水的饱和汽压是2.34kPa，空气中水蒸气的实际压强是0.799kPa.求此时空气的相对湿度是多少？\n【解析】利用公式求解.已知水蒸气的实际压强p=0.799kPa,20℃时水的饱和汽压p饱=2.34kPa，答案：34%\n10.容器里装有0℃的冰和水各500g,向里面通入100℃的水蒸气后,容器里水的温度升高了30℃.假设容器吸收的热量很少,可以忽略不计,并且容器是绝热的.计算一下通入的水蒸气有多少?［已知100℃时水的汽化热L=2.26×106J/kg,冰的熔化热λ=3.34×105J/kg,水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)］\n【解析】冰熔化成0℃的水吸收的热量为Q1=λm1=3.34×105×0.5J=1.67×105J,所有的水从0℃升到30℃时吸收的热量为Q2=c·2m1Δt1=4.2×103×2×0.5×30J=1.26×105J,所以Q吸=Q1+Q2=2.93×105J.设有质量为m2的水蒸气通入水中,放出的总热量为Q放=Lm2+cm2Δt2,其中Δt2=100℃-30℃=70℃由Q吸=Q放,解得:m2≈0.115kg=115g.答案：0.115kg(或115g)\nThankyou!\n励志名言形成天才的决定因素应该是勤奋\n安全小贴上课间活动注意安全