物理新粵教選修33講義第二章第九節(jié)飽和蒸汽空氣的濕度

第九節(jié)飽和蒸汽__空氣的濕度1．在密閉容器中，隨液體不斷地蒸發(fā)，液面上蒸汽的密度不斷增大，回到液體中的分子數(shù)也漸漸增多，最終，單位時(shí)間內(nèi)回到液體中的分子數(shù)等于從液面飛出去的分子數(shù)，蒸汽和液體到達(dá)了動(dòng)態(tài)平衡。2．影響飽和汽壓的因素：①跟液體的種類有關(guān)，②跟溫度有關(guān)，溫度越高，飽和汽壓越大，③跟體積無(wú)關(guān)。3．氣體的試驗(yàn)定律不適用于飽和蒸汽，是由于飽和蒸汽的壓強(qiáng)與體積無(wú)關(guān)，試驗(yàn)說(shuō)明，未飽和蒸汽離飽和狀態(tài)越遠(yuǎn)，越遵循氣體試驗(yàn)定律。4．肯定濕度用水汽密度來(lái)表示，相對(duì)濕度描述空氣中的水蒸氣飽和狀態(tài)的程度，因測(cè)量壓強(qiáng)比測(cè)量密度簡(jiǎn)單。因此，用水蒸氣的壓強(qiáng)表示空氣的肯定濕度，用p表示，假設(shè)用ps表示同溫下的飽和水汽壓，那么相對(duì)濕度B＝eq\f(p,ps)×100%。5．相對(duì)濕度的大小可以用濕度計(jì)來(lái)測(cè)量，常用的有干濕球濕度計(jì)和毛發(fā)濕度計(jì)。6．干濕球濕度計(jì)由兩支相同的溫度計(jì)構(gòu)成，其中濕球溫度計(jì)上的感溫泡上包著棉紗，棉紗的下端浸在水中，由于水的蒸發(fā)，使?jié)袂驖穸扔?jì)指示的溫度低于干球溫度計(jì)指示的空氣溫度。利用兩個(gè)溫度計(jì)的溫差得到空氣的相對(duì)濕度。飽和蒸汽和飽和汽壓(1)動(dòng)態(tài)平衡：在相同時(shí)間內(nèi)，由液面蒸發(fā)出去的分子數(shù)等于回到液體中的分子數(shù)，液體與氣體之間到達(dá)了動(dòng)態(tài)平衡。(2)飽和蒸汽：與液體處于動(dòng)態(tài)平衡的汽。(3)對(duì)飽和蒸汽的理解：①動(dòng)態(tài)平衡的實(shí)質(zhì)。密閉容器中的液體，單位時(shí)間逸出液面的分子數(shù)和返回液面的分子數(shù)相等，即處于動(dòng)態(tài)平衡，并非分子運(yùn)動(dòng)的停止。②動(dòng)態(tài)平衡的比較。如下圖的水箱，進(jìn)水口流入的水量與出水口流出的水量相同時(shí)，可以使水箱中的液面保持不變，但水仍是流淌的，這是一種動(dòng)態(tài)平衡。③動(dòng)態(tài)平衡是有條件的，外界條件變化時(shí)，原來(lái)的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)被破壞，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才能到達(dá)新的平衡。2．飽和汽壓(1)定義：液體的飽和蒸汽所具有的壓強(qiáng)，用ps表示。(2)影響飽和汽壓的因素：①飽和汽壓跟液體的種類有關(guān)。試驗(yàn)說(shuō)明，在相同的溫度下，不同液體的飽和汽壓一般是不同的。揮發(fā)性強(qiáng)的液體，飽和汽壓大。②飽和汽壓跟溫度有關(guān)。微觀解釋：飽和汽壓隨溫度的上升而增大。這是由于溫度上升時(shí)，液體里能量較大的分子增多，單位時(shí)間內(nèi)從液面飛出的分子也增多，致使飽和汽的密度增大，同時(shí)蒸汽分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能也增大，這也導(dǎo)致飽和汽壓增大。③飽和汽壓跟體積無(wú)關(guān)。在溫度不變的狀況下，飽和汽的壓強(qiáng)不隨體積而變化。比方，當(dāng)體積增大時(shí)，容器中蒸汽的密度減小，原來(lái)的飽和蒸汽變成了未飽和蒸汽，于是液體連續(xù)蒸發(fā)。直到未飽和汽成為飽和汽為止，由于溫度沒(méi)有轉(zhuǎn)變，飽和汽的密度跟原來(lái)的一樣，蒸汽分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能也跟原來(lái)的一樣，所以壓強(qiáng)不轉(zhuǎn)變。(1)把握飽和蒸汽的關(guān)鍵是正確理解動(dòng)態(tài)平衡的意義。(2)理解飽和汽壓影響因素的根底是氣體壓強(qiáng)的微觀解釋。另外，由于飽和汽壓與體積無(wú)關(guān)，因此，氣體的試驗(yàn)定律不適用于飽和蒸汽。1．[多項(xiàng)選擇](2016·江蘇高考)在高原地區(qū)燒水需要使用高壓鍋。水燒開后，鍋內(nèi)水面上方布滿飽和汽。停止加熱，高壓鍋在密封狀態(tài)下緩慢冷卻。在冷卻過(guò)程中，鍋內(nèi)水蒸氣的變化狀況為()A．壓強(qiáng)變小 B．壓強(qiáng)不變C．始終是飽和汽 D．變?yōu)槲达柡推馕觯哼xAC高壓鍋在密封狀態(tài)下緩慢冷卻過(guò)程中，鍋內(nèi)水蒸氣體積不變，溫度降低，那么壓強(qiáng)變小，但鍋內(nèi)水蒸氣發(fā)生的是動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，肯定是飽和汽。應(yīng)選項(xiàng)A、C正確?？諝獾臐穸葐挝惑w積空氣所含有的水汽分子數(shù)，即水汽密度。水汽密度可間接地用水蒸氣的壓強(qiáng)來(lái)反映，因此，通常用水蒸氣的壓強(qiáng)表示空氣的肯定濕度。2．相對(duì)濕度(1)概念：某溫度時(shí)空氣的肯定濕度跟同一溫度下飽和水汽壓的百分比。(2)計(jì)算公式：相對(duì)濕度：B＝eq\f(p,ps)×100%，其中p表示空氣的肯定濕度，ps表示同一溫度下水的飽和汽壓。(3)影響相對(duì)濕度的因素：相對(duì)濕度與肯定濕度和溫度都有關(guān)系，在肯定濕度不變的狀況下，溫度越高，相對(duì)濕度越小，人感覺越枯燥；溫度越低，相對(duì)濕度越大，人感覺越潮濕。3．濕度計(jì)及其工作原理(1)分類：干濕球濕度計(jì)、毛發(fā)濕度計(jì)。(2)工作原理：①干濕球濕度計(jì)：由兩支相同的干球溫度計(jì)和濕球溫度計(jì)構(gòu)成，濕度越大，水的蒸發(fā)越少，濕球溫度比干球溫度低得就少。依據(jù)兩溫度計(jì)的示數(shù)差，從干濕球濕度計(jì)的附表上就可知道空氣的相對(duì)濕度。②毛發(fā)濕度計(jì)：利用脫脂毛發(fā)的長(zhǎng)度隨相對(duì)濕度的增大和減小而伸長(zhǎng)或縮短的特性制成的，把頭發(fā)的長(zhǎng)短轉(zhuǎn)變成指針的轉(zhuǎn)動(dòng)，從指針指示的刻度讀出相對(duì)濕度的值。人感覺到的空氣的干濕程度并不是肯定濕度的大小，人感覺到潮濕的緣由是蒸發(fā)的慢，相對(duì)濕度大。2．[多項(xiàng)選擇]家庭中常用干濕泡濕度計(jì)，以下關(guān)于它的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．它由干泡和濕泡兩支完全相同的溫度計(jì)組成B．干泡溫度計(jì)測(cè)量空氣的溫度，濕泡溫度計(jì)測(cè)量浸濕棉紗的溫度C．空氣的濕度可以直接從溫度計(jì)上讀出D．空氣的濕度等于濕泡溫度計(jì)示數(shù)解析：選AB干泡溫度計(jì)和濕泡溫度計(jì)是兩支完全相同的溫度計(jì)，干泡直接測(cè)量空氣的溫度，濕泡測(cè)量浸濕棉紗的溫度，要用兩溫度計(jì)讀數(shù)的差值結(jié)合濕泡溫度計(jì)示數(shù)確定空氣的濕度，濕度要查表得到而不能直接從溫度計(jì)上讀出，更不等于濕泡溫度計(jì)示數(shù)。飽和蒸汽和飽和汽壓的考查[例1]如下圖，在一個(gè)帶活塞的容器底部有肯定量的水，現(xiàn)保持溫度不變，上提活塞，平衡后底部仍有局部水，那么()A．液面上方的水蒸氣從飽和變成未飽和B．液面上方水蒸氣的質(zhì)量增加，密度減小C．液面上方的密度減小，壓強(qiáng)減小D．液面上方水蒸氣的密度和壓強(qiáng)都不變[解析]活塞上提前，密閉容器中水面上水蒸氣為飽和蒸汽，水蒸氣密度肯定，其飽和汽壓肯定。當(dāng)活塞上提時(shí)，密閉容器中水面會(huì)有水分子飛出，使其上方水蒸氣與水又重新處于動(dòng)態(tài)平衡，到達(dá)飽和狀態(tài)。在溫度保持不變的條件下，水蒸氣密度不變，飽和汽壓也保持不變。應(yīng)選D項(xiàng)。[答案]D借題發(fā)揮(1)在肯定溫度下，飽和汽的分子數(shù)密度是肯定的，飽和汽的壓強(qiáng)也是肯定的。(2)當(dāng)飽和蒸汽的體積變化時(shí)，分子數(shù)密度不變飽和汽分子數(shù)是變化的，體積減小時(shí)，飽和汽分子數(shù)削減，體積增大時(shí)，飽和汽分子數(shù)增多。空氣濕度的理解與計(jì)算[例2]人對(duì)空氣的枯燥與潮濕的感覺()A．只與肯定濕度有關(guān)B．由相對(duì)濕度打算C．只與空氣中水分子數(shù)密度有關(guān)D．只與空氣的溫度有關(guān)[解析]人感覺“潮濕〞還是“枯燥〞取決于水分蒸發(fā)的快慢。假設(shè)水分蒸發(fā)快，人會(huì)感到“枯燥〞，而水分蒸發(fā)快慢取決于空氣中水蒸氣是接近飽和汽還是遠(yuǎn)離飽和汽，即相對(duì)濕度。相對(duì)濕度越小，蒸發(fā)越快，人感覺越枯燥。[答案]B借題發(fā)揮相對(duì)濕度反映了空氣中的水汽離飽和狀態(tài)的遠(yuǎn)近。相對(duì)濕度越大，說(shuō)明空氣中的水汽的壓強(qiáng)越接近飽和汽壓。1．印刷廠里為使紙張好用，主要應(yīng)掌握廠房?jī)?nèi)的()A．肯定濕度 B．相對(duì)濕度C．溫度 D．大氣壓強(qiáng)解析：選B紙張的柔性，主要由相對(duì)濕度打算，B正確。2．一個(gè)玻璃瓶中裝有半瓶液體，擰緊瓶蓋經(jīng)一段時(shí)間后，那么()A．不再有液體分子飛出液面B．蒸發(fā)停止C．宏觀蒸發(fā)仍在進(jìn)行D．在相同時(shí)間內(nèi)從液體里飛出去的分子數(shù)等于返回液體的分子數(shù)，液體和氣體到達(dá)了動(dòng)態(tài)平衡解析：選D經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，液體和氣體之間到達(dá)了動(dòng)態(tài)平衡，即從液體中飛出去的分子數(shù)和回到液體中的分子數(shù)相等，D正確。3．如圖為水的飽和汽壓圖像，由圖可以知道()A．飽和汽壓與溫度無(wú)關(guān)B．飽和汽壓隨溫度上升而增大C．飽和汽壓隨溫度上升而減小D．未飽和汽的壓強(qiáng)肯定小于飽和汽的壓強(qiáng)解析：選B由圖像中ps與溫度t的對(duì)應(yīng)關(guān)系知，B正確。4．我們感到空氣很潮濕，這是由于()A．空氣中所含水蒸氣較多B．氣溫較低C．肯定濕度較大D．空氣中的水蒸氣離飽和狀態(tài)較近解析：選D我們感到空氣很潮濕，是由于空氣的相對(duì)濕度大，由公式B＝eq\f(p,ps)×100%可知，空氣中的水蒸氣壓強(qiáng)比較大，離飽和狀態(tài)較近，應(yīng)選D。5．對(duì)于動(dòng)態(tài)平衡，以下說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是()A．當(dāng)氣態(tài)分子數(shù)密度增大到肯定程度時(shí)就會(huì)到達(dá)這樣的狀態(tài)B．在相同時(shí)間內(nèi)從液體里飛出的分子數(shù)和回到液體里的分子數(shù)相等C．此時(shí)蒸汽的密度不再增大，液體也不再削減D．蒸發(fā)速度不再轉(zhuǎn)變，以肯定的速度蒸發(fā)至沒(méi)有液態(tài)為止解析：選D液體在蒸發(fā)時(shí)，當(dāng)相同時(shí)間內(nèi)從液體里飛出的分子數(shù)和回到液體里的分子數(shù)相等，液體不再削減，蒸氣的密度也不再增大，此時(shí)液體和氣體間到達(dá)了平衡，就說(shuō)到達(dá)一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，所以A、B、C說(shuō)法是正確的，D說(shuō)法是錯(cuò)誤的，此題答案應(yīng)選D。6．[多項(xiàng)選擇]關(guān)于飽和汽壓，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．溫度相同的不同飽和汽，飽和汽壓都相同B．溫度上升時(shí)，飽和汽壓增大C．溫度上升時(shí)，飽和汽壓減小D．飽和汽壓和體積無(wú)關(guān)解析：選BD同一氣體的飽和汽壓僅由溫度打算，當(dāng)溫度上升時(shí)，飽和汽密度增大，飽和汽壓增大；與氣體的體積無(wú)關(guān)。7．關(guān)于飽和汽及飽和汽壓的正確結(jié)論是()A．密閉容器中某種蒸汽開頭時(shí)假設(shè)是飽和的，保持溫度不變，增大容器的體積，蒸汽的壓強(qiáng)肯定會(huì)減小B．對(duì)于同一種液體，飽和汽壓隨溫度上升而增大C．溫度不變時(shí)，飽和汽壓隨飽和汽體積的增大而增大D．相同溫度下，各種液體的飽和汽壓都相同解析：選B飽和汽處在動(dòng)態(tài)平衡中，當(dāng)溫度或體積變化時(shí)，只要有足夠的液體它還會(huì)到達(dá)平衡的，即其飽和壓強(qiáng)只與液體種類和溫度有關(guān)，與體積無(wú)關(guān)，A、C、D錯(cuò)誤，B正確；飽和汽不符合抱負(fù)氣體的狀態(tài)方程。8.要將未飽和汽轉(zhuǎn)化成飽和汽，以下方法不行行的是()A．保持溫度不變，減小體積B．保持溫度不變，減小壓強(qiáng)C．保持體積不變，降低溫度D．保持體積不變，減小壓強(qiáng)解析：選B保持溫度不變，減小體積可增大壓強(qiáng)，使未飽和汽到達(dá)飽和汽壓變成飽和汽，A可行；保持溫度不變，減小壓強(qiáng)，達(dá)不到此溫度下的飽和汽壓，不能變成飽和汽，B不行行；保持體積不變，降低溫度飽和汽壓也降低，也可使壓強(qiáng)到達(dá)新的飽和汽壓，未飽和汽變成飽和汽，C可行；體積不變，減小壓強(qiáng)，也可降低溫度，從而使未飽和汽壓強(qiáng)到達(dá)新的飽和汽壓，變成飽和汽，D可行。9．[多項(xiàng)選擇]在肯定溫度下，以下關(guān)于飽和蒸汽的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．飽和蒸汽的密度和壓強(qiáng)都比未飽和汽大B．飽和蒸汽的密度和壓強(qiáng)都比未飽和汽小C．飽和蒸汽的分子數(shù)密度是肯定的D．飽和蒸汽的體積是肯定的解析：選AC在肯定溫度下，與液體處于動(dòng)態(tài)平衡的汽成為飽和蒸汽，飽和蒸汽的分子數(shù)密度是肯定的，因而其壓強(qiáng)也是肯定的，這個(gè)壓強(qiáng)就是飽和汽壓，蒸汽未飽和時(shí)，從液面飛出的蒸汽分子數(shù)在增加，此時(shí)的壓強(qiáng)和密度都比飽和時(shí)要小，飽和汽狀態(tài)與體積無(wú)關(guān)，故A、C正確。10．[多項(xiàng)選擇]在相對(duì)濕度相同的狀況下，比較可得()A．冬天的肯定濕度大B．夏天的肯定濕度大C．冬天的肯定濕度小D．夏天的肯定濕度小解析：選BC夏天溫度高，飽和汽壓大，由B＝eq\f(p,ps)×100%，在B相同的狀況下，ps越大，p越大。11．濕球溫度計(jì)與干球溫度計(jì)的示數(shù)差越大，表示()A．空氣的肯定濕度越大B．空氣的相對(duì)濕度越大C．空氣中的水汽離飽和程度越近D．空氣中的水汽離飽和程度越遠(yuǎn)解析：選D濕球溫度計(jì)與干球溫度計(jì)示數(shù)差越大，表示水分蒸發(fā)得越快，所以相對(duì)濕度越小，即空氣中的水汽離飽和程度越遠(yuǎn)。選項(xiàng)D正確。12．[多項(xiàng)選擇]如下圖的容器，用活塞封閉著剛好飽和的一些水汽，測(cè)得水汽的壓強(qiáng)為p，體積為V。當(dāng)保持溫度不變時(shí)()A．上提活塞使汽的體積增為2V時(shí)，汽的壓強(qiáng)變?yōu)閑q\f(1,2)pB．下壓活塞使汽的體積減為eq\f(1,2)V時(shí)，汽的壓強(qiáng)增為2pC．下壓活塞時(shí)，汽的質(zhì)量削減，汽的密度不變D．下壓活塞時(shí)，汽的質(zhì)量和密度都變小解析：選AC容器中的水汽剛好飽和，表示容器中已沒(méi)有水。上提活塞使汽的體積變?yōu)?V時(shí)，容器中的汽變?yōu)槲达柡推?，它遵循玻意耳定律，壓?qiáng)變?yōu)閑q\f(1,2)p。下壓活塞使汽的體積減為eq\f(1,2)V時(shí)，由于溫度不變，飽和汽的密度不變，局部汽會(huì)凝聚成水，汽的壓強(qiáng)仍為p，只是汽的質(zhì)量減小了。綜上所述A、C為正確選項(xiàng)。13．高壓鍋又叫壓力鍋，用它可以將被蒸煮的食物加熱到100℃以上，所以食物簡(jiǎn)單被煮熟。且高壓鍋煮食物比一般鍋煮食物省時(shí)間省燃料，尤其做出的米飯香軟可口，很受人們歡送。下表是AS22－5－80高壓鍋的銘牌，對(duì)此以下解釋正確的選項(xiàng)是()AS22－5－80容量5L凈重8.92kg鍋