2019-2020學(xué)年高中物理第九章固體液體和物態(tài)變化34飽和汽與飽和汽壓物態(tài)變化中的能量交換課件新人教版選修3 .ppt

1、34飽和汽與飽和汽壓物態(tài)變化中的能量交換,一、汽化現(xiàn)象 1.汽化:物質(zhì)從液態(tài)變成氣態(tài)的過(guò)程叫做汽化。 2.汽化的兩種方式,二、飽和汽與飽和汽壓 1.動(dòng)態(tài)平衡:在相同時(shí)間內(nèi)回到水中的分子數(shù)等于從水面飛出去的分子數(shù)。這時(shí),水蒸氣的密度不再增大,液體水也不再減少,液體與氣體之間達(dá)到了平衡狀態(tài),這種平衡叫做動(dòng)態(tài)平衡。 2.飽和汽和未飽和汽:與液體處于動(dòng)態(tài)平衡的蒸汽叫做飽和汽。沒(méi)有達(dá)到飽和狀態(tài)的蒸汽叫做未飽和汽。 3.飽和汽壓:飽和汽的壓強(qiáng)叫做這種液體的飽和汽壓。未飽和汽的壓強(qiáng)小于飽和汽壓。,三、空氣的濕度和濕度計(jì) 1.絕對(duì)濕度:用空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)來(lái)表示絕對(duì)濕度。 2.相對(duì)濕度:我們常用空氣中水蒸

2、氣的壓強(qiáng)與同一溫度水的飽和汽壓之比來(lái)描述空氣的潮濕程度,并把這個(gè)比值叫做空氣的相對(duì)濕度,即 3.測(cè)量空氣濕度:用濕度計(jì)測(cè)量。,四、熔化熱與汽化熱 1.熔化、凝固、汽化和液化:物質(zhì)從固態(tài)變成液態(tài)的過(guò)程叫做熔化;從液態(tài)變成固態(tài)的過(guò)程叫做凝固;從液態(tài)變成氣態(tài)的過(guò)程叫做汽化;從氣態(tài)變成液態(tài)的過(guò)程叫做液化。 2.熔化熱:某種晶體熔化過(guò)程中所需的能量與凝固時(shí)放出的熱量相等,晶體熔化過(guò)程中所需的能量與其質(zhì)量之比叫做這種晶體的熔化熱。 3.汽化熱:某種液體汽化成同溫度的氣體時(shí)所需的能量與其質(zhì)量之比,叫做這種物質(zhì)在這個(gè)溫度下的汽化熱。,自我檢測(cè) 1.判斷正誤,對(duì)的畫“”,錯(cuò)的畫“”。,(1)密閉容器內(nèi)水蒸氣未達(dá)

3、到飽和時(shí),只有蒸發(fā),沒(méi)有凝固。 () 解析:容器中水蒸氣未達(dá)到飽和時(shí),水的蒸發(fā)和凝固同時(shí)進(jìn)行,但蒸發(fā)量要大于凝固量。 答案: (2)密閉容器里的液體和氣體達(dá)到平衡時(shí)蒸發(fā)仍在進(jìn)行。() 解析:蒸發(fā)和液化達(dá)到平衡時(shí)單位時(shí)間內(nèi)從液體表面飛出的分子數(shù)與回到液體中的分子數(shù)相等,是一種動(dòng)態(tài)平衡,蒸發(fā)仍在進(jìn)行。 答案: (3)密閉容器中有未飽和的水蒸氣,向容器中注入足夠量的空氣,加大氣壓可使水汽飽和。 () 解析:飽和汽壓與外界氣壓沒(méi)有關(guān)系,與溫度有關(guān)。 答案:,(4)凝固指的是物質(zhì)從氣態(tài)變成固態(tài)的過(guò)程。 () 解析:凝固指的是物質(zhì)從液態(tài)變成固態(tài)的過(guò)程。 答案: (5)晶體熔化時(shí)從外界吸收熱量,其溫度不斷升

4、高。() 解析:晶體熔化時(shí)從外界吸收熱量,但其溫度不變。 答案: (6)一定質(zhì)量的物質(zhì),在一定的溫度和壓強(qiáng)下,汽化時(shí)吸收的熱量大于液化時(shí)放出的熱量。() 解析:在條件一定的情況下,汽化時(shí)吸收的熱量等于液化時(shí)放出的熱量。 答案:,2.探究討論。 (1)將洗凈的衣服放在烈日下曝曬,很快就會(huì)干了,你知道其中發(fā)生了什么現(xiàn)象嗎? 答案:衣服中的水在烈日下發(fā)生了汽化現(xiàn)象。 (2)教材第44頁(yè)“科學(xué)漫步”中,為什么在較低的溫度時(shí)也有人會(huì)中暑? 答案:即使在較低的溫度下,當(dāng)相對(duì)濕度較大時(shí),身體熱量不易散失,有的人也會(huì)中暑。,(3)100 的水和100 的水蒸氣都可能燙傷人,但往往水蒸氣燙傷人的后果嚴(yán)重一些,這

5、是什么原因? 答案:水蒸氣燙傷人時(shí)有個(gè)液化的過(guò)程,水蒸氣在液化變成100 的水時(shí)會(huì)放出大量的熱,故水蒸氣燙傷人的后果更嚴(yán)重。 (4)通過(guò)分析教材第47頁(yè)“說(shuō)一說(shuō)”,比較一下蒸餾與分餾有什么異同? 答案:蒸餾是將液態(tài)物質(zhì)加熱到沸騰(汽化),并使其冷凝(液化)的連續(xù)操作過(guò)程;分餾是利用不同物質(zhì)的沸點(diǎn)不同,通過(guò)液化而分離。,探究一,探究二,探究三,飽和汽和飽和汽壓 問(wèn)題探究 如圖所示為雨霧籠罩下的婺源,雨霧一般是指如霧一般的小雨。試根據(jù)本節(jié)所學(xué)知識(shí),解釋一下雨霧形成的原因。雨霧形成一般是在早晨,當(dāng)太陽(yáng)升起時(shí),雨霧一般會(huì)消失,試解釋其原因。 要點(diǎn)提示(1)雨霧的形成是飽和水蒸氣。 (2)飽和汽壓與溫度

6、有關(guān),溫度升高,原來(lái)的飽和汽變成未飽和汽,雨霧消失。,探究一,探究二,探究三,知識(shí)歸納 1.對(duì)動(dòng)態(tài)平衡的理解 要理解這個(gè)問(wèn)題,應(yīng)抓住“動(dòng)態(tài)”這個(gè)核心,也就是達(dá)到平衡時(shí),各量之間還是變化的,只不過(guò)變化的速度相同而已,只是從外觀上看達(dá)到了平衡狀態(tài)。如果把兩個(gè)過(guò)程分別稱為正過(guò)程和逆過(guò)程的話,當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)正過(guò)程速率應(yīng)等于逆過(guò)程速率。 (1)處于動(dòng)態(tài)平衡時(shí),液體的蒸發(fā)仍在不斷進(jìn)行;宏觀上看,蒸發(fā)停止。 (2)處于動(dòng)態(tài)平衡時(shí)的蒸汽密度與溫度有關(guān),溫度越高,達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)的蒸汽密度越大。 (3)在密閉容器中的液體,最后必定與上方的蒸汽處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)中。,探究一,探究二,探究三,2.飽和汽的特點(diǎn) (1)

7、一定溫度下有一定的密度。 (2)一定溫度下有一定的壓強(qiáng)(飽和汽壓)。 (3)凡與密閉容器里的液體(如擰緊蓋的半瓶墨水)長(zhǎng)期共存的蒸汽必是飽和汽。 3.影響飽和汽壓的因素 (1)跟液體的種類有關(guān),實(shí)驗(yàn)表明,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)性大的液體飽和汽壓大。 (2)跟溫度有關(guān),溫度升高時(shí),液體分子的平均動(dòng)能增大,飽和汽壓隨溫度的升高而增大。 (3)跟體積無(wú)關(guān),在溫度不變的情況下,飽和汽的壓強(qiáng)不隨體積而變化。,探究一,探究二,探究三,典例剖析 【例題1】關(guān)于飽和汽壓隨溫度變化的原因,下列說(shuō)法正確的是() A.溫度升高,單位時(shí)間里從液體表面飛出的分子數(shù)減少 B.溫度降低,單位時(shí)

8、間里從液體表面飛出的分子數(shù)增多 C.溫度升高,單位時(shí)間里從液體表面飛出的分子數(shù)增多,液體繼續(xù)蒸發(fā),飽和汽壓增大 D.溫度降低,單位時(shí)間里從液體表面飛出的分子數(shù)大于返回液體表面的分子數(shù) 解析:飽和汽壓決定于單位體積內(nèi)的分子數(shù)和分子的平均速率。當(dāng)溫度升高(降低)時(shí),分子的平均速率變大(變小),這使得單位時(shí)間內(nèi)從液體表面飛出的分子數(shù)增多(減少),飽和汽壓變大(變小)。選項(xiàng)C正確。 答案:C,探究一,探究二,探究三,對(duì)飽和汽壓的理解 (1)飽和汽壓的大小取決于物質(zhì)的本性和溫度,與體積無(wú)關(guān)。 (2)飽和狀態(tài)下的蒸汽不遵循理想氣體實(shí)驗(yàn)定律,未飽和汽近似遵循理想氣體實(shí)驗(yàn)定律。,探究一,探究二,探究三,變式訓(xùn)

9、練1如圖所示,在一個(gè)帶活塞的容器底部有一定量的水,現(xiàn)保持溫度不變,上提活塞,平衡后底部仍有部分水,則 () 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.液面上方水蒸氣的密度減小,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,密閉容器中水面上方水蒸氣為飽和汽,水蒸氣密度一定,其飽和汽壓一定。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,達(dá)到飽和狀態(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。故選項(xiàng)A、B、C錯(cuò),選項(xiàng)D對(duì)。 答案:D,探究一,探究二,探究三,空氣的濕度與濕度計(jì) 問(wèn)題探究

10、武漢和吐魯番都是中國(guó)夏季非常熱的地方,但是兩地?zé)岬姆绞接兴煌?根據(jù)圖片判斷哪個(gè)是武漢,哪個(gè)是吐魯番,并分析熱的方式不同的原因。 要點(diǎn)提示(1)左圖是武漢,右圖是吐魯番,一個(gè)濕熱,一個(gè)干熱。 (2)由于武漢靠近長(zhǎng)江,空氣中所含水分較大,濕度很大,所以容易形成濕熱;吐魯番所處地區(qū)降水很少,但溫度很高,容易形成干熱天氣。,探究一,探究二,探究三,知識(shí)歸納 1.空氣的濕度 (1)空氣濕度分為絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度,兩者均與溫度有關(guān)。 (2)水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)(絕對(duì)濕度)=相對(duì)濕度同溫度水的飽和汽壓。 2.影響相對(duì)濕度的因素 相對(duì)濕度與絕對(duì)濕度和溫度都有關(guān)系,在絕對(duì)濕度不變的情況下,溫度越高,相對(duì)濕度越小,

11、人感覺(jué)越干燥;溫度越低,相對(duì)濕度越大,人感覺(jué)越潮濕。,探究一,探究二,探究三,3.相對(duì)濕度的計(jì)算 (1)相對(duì)濕度 ,知道了水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)和同溫下水的飽和汽壓,代入公式即可求得。 (2)注意單位的統(tǒng)一,水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)和同溫度下水的飽和汽壓要采用同一單位。 (3)在某一溫度下,飽和汽壓是一定值,知道了絕對(duì)濕度可以算出相對(duì)濕度;反之,知道了相對(duì)濕度也能算出絕對(duì)濕度。 (4)環(huán)境溫度變化時(shí),水的飽和汽壓和水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)都發(fā)生變化,但相對(duì)濕度不會(huì)超過(guò)100%。,探究一,探究二,探究三,4.空氣濕度的改變方法 (1)增加空氣濕度的方法: 增加空氣中水蒸氣的含量,如采用加濕器加濕; 降低空氣的溫度,增

12、加相對(duì)濕度。 (2)減小空氣濕度的方法: 減少空氣中水蒸氣的含量,如使用干燥劑; 升高空氣的溫度,減小相對(duì)濕度。,探究一,探究二,探究三,典例剖析 【例題2】 (多選)空氣濕度對(duì)人們的生活有很大影響,當(dāng)濕度與溫度搭配得當(dāng),通風(fēng)良好時(shí),人們感覺(jué)舒適。關(guān)于空氣濕度,以下結(jié)論正確的是() A.絕對(duì)濕度大而相對(duì)濕度不一定大,相對(duì)濕度大而絕對(duì)濕度也不一定大,必須指明溫度這一條件 B.相對(duì)濕度是100%,表明在當(dāng)時(shí)的溫度下,空氣中水蒸氣已達(dá)到飽和狀態(tài) C.在絕對(duì)濕度一定的情況下,氣溫降低,相對(duì)濕度將減小 D.在絕對(duì)濕度一定的情況下,氣溫升高,相對(duì)濕度將減小,探究一,探究二,探究三,解析:由相對(duì)濕度公式 可

13、知,當(dāng)絕對(duì)濕度大時(shí),相對(duì)濕度不一定大;相對(duì)濕度越大,空氣中水蒸氣壓強(qiáng)就越接近飽和汽壓,而飽和汽壓的大小與溫度有關(guān),溫度越高,飽和汽壓越大。在絕對(duì)濕度一定的情況下氣溫越低,相對(duì)濕度越大。 答案:ABD,探究一,探究二,探究三,變式訓(xùn)練2白天的氣溫是30 ,天氣預(yù)報(bào)夜里的氣溫要降到20 ,空氣的相對(duì)濕度是60%;那么夜里會(huì)不會(huì)有露珠形成?為什么?(30 時(shí),空氣的飽和汽壓為4.24103 Pa;20 時(shí),飽和汽壓為2.3103 Pa) 解析: ,p=Bps=60%4.24103 Pa=2.544103 Pa2.3103 Pa,大于20 時(shí)的飽和汽壓,故夜里會(huì)出現(xiàn)飽和汽,即有露珠形成。 答案:有露珠

14、形成。,探究一,探究二,探究三,物態(tài)變化中的能量特點(diǎn)和溫度特點(diǎn) 問(wèn)題探究 1.水在不同溫度下有不同的汽化熱,溫度升高,水的汽化熱如何變化?水在100 時(shí)的汽化熱是2.26106 J/kg,它表示使1 kg 100 的水變成100 的水蒸氣需要吸收多少熱量?這些熱量完全用于增加水分子的什么能量? 要點(diǎn)提示水的溫度升高,水分子的平均動(dòng)能變大,使水分子飛出水面所需能量變小,即汽化熱減小。 1 kg 100 的水變成100 的水蒸氣需吸收的熱量Q=mL=1 kg2.26106 J/kg=2.26106 J。 這些熱量完全用于增加水分子的分子勢(shì)能。,探究一,探究二,探究三,2.液體汽化時(shí)為什么會(huì)吸熱?汽

15、化熱與哪些因素有關(guān)? 要點(diǎn)提示液體汽化時(shí),液體分子離開液體表面成為氣體分子,要克服其他液體分子的吸引力做功,因此要吸熱。汽化熱與物質(zhì)汽化時(shí)的溫度及外界氣體壓強(qiáng)有關(guān)。,探究一,探究二,探究三,知識(shí)歸納 1.物態(tài)變化中的能量交換,2.晶體和非晶體在熔化過(guò)程中的異同點(diǎn) (1)相同點(diǎn)。 都是從固態(tài)變成液態(tài)的過(guò)程。 在熔化過(guò)程中都需要吸熱。,探究一,探究二,探究三,(2)不同點(diǎn)。 晶體有確定的熔點(diǎn),非晶體沒(méi)有確定的熔點(diǎn)。即晶體升高到一定溫度時(shí),才能熔化;非晶體隨著溫度的不斷升高,逐漸由固態(tài)變成液態(tài)。 晶體在熔化過(guò)程中,雖然持續(xù)吸熱,但溫度保持不變,直到晶體全部熔化為液態(tài)后溫度才繼續(xù)升高;非晶體在熔化過(guò)程

16、中也要吸熱,同時(shí)溫度不斷升高。 晶體和非晶體的熔化圖象不同。如圖所示,晶體的熔化圖象中有一段溫度不變的過(guò)程,而非晶體的熔化圖象是溫度連續(xù)變化的圖線。,探究一,探究二,探究三,3.互逆過(guò)程的能量特點(diǎn) (1)一定質(zhì)量的晶體,熔化時(shí)吸收的熱量與凝固時(shí)放出的熱量相等。 (2)一定質(zhì)量的某種物質(zhì),在一定的溫度和壓強(qiáng)下,汽化時(shí)吸收的熱量與液化時(shí)放出的熱量相等。,探究一,探究二,探究三,典例剖析 【例題3】 一電爐的功率P=200 W,將質(zhì)量m=240 g的固體樣品放在爐內(nèi),通電后的電爐內(nèi)的溫度變化如圖所示。設(shè)全部電能轉(zhuǎn)化為熱能并全部被樣品吸收,試問(wèn):該固體樣品的熔點(diǎn)和熔化熱為多大? 【思考問(wèn)題】 如何理解

17、本題圖象? 提示參照題目的說(shuō)明可知AB段為固體樣品在電爐內(nèi)的吸熱過(guò)程,BC段根據(jù)固液態(tài)變化時(shí)的情況可知是固態(tài)向液態(tài)熔化的過(guò)程,也就是熔點(diǎn)所在的位置,CD段為物質(zhì)液態(tài)吸熱的過(guò)程。,探究一,探究二,探究三,解析:樣品的熔點(diǎn)為60 ,熔化時(shí)間t=2 min,電流做功W=Pt,設(shè)樣品的熔化熱為,樣品熔化過(guò)程中共吸收熱量Q=m。由W=Q,即Pt=m。 答案:60 1105 J/kg,探究一,探究二,探究三,變式訓(xùn)練3(多選)如圖是某種晶體的熔化圖象,下列說(shuō)法中正確的是() A.ab段是吸熱過(guò)程,cd段是放熱過(guò)程 B.ab、bc、cd三段都是吸熱過(guò)程 C.ab段物質(zhì)處于固態(tài),bc和cd兩段處于液態(tài) D.b

18、c段是晶體熔化過(guò)程 解析:這是晶體的熔化圖象,題圖中所示三段過(guò)程中要一直吸收熱量,故選項(xiàng)B正確;ab、bc、cd三階段中,ab段是固體,bc段是熔化過(guò)程,固、液共存,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確。 答案:BD,1,2,3,4,5,1.(多選)關(guān)于飽和汽,下列說(shuō)法正確的是() A.達(dá)到飽和汽時(shí)液面上的氣體分子的密度不斷增大 B.達(dá)到飽和汽時(shí)液面上的氣體分子的密度不變 C.將未飽和汽轉(zhuǎn)化成飽和汽可以保持溫度不變,減小體積 D.將未飽和汽轉(zhuǎn)化成飽和汽可以保持體積不變,降低溫度 解析:飽和汽是指單位時(shí)間內(nèi)逸出液面的分子數(shù)和返回液面的分子數(shù)相等的狀態(tài),分子密度不變,A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;在一定溫度下,通過(guò)減小體積增加分子密度使未飽和汽轉(zhuǎn)化為飽和汽,C項(xiàng)正確;在體積不變的情況下,可以通過(guò)降低溫度來(lái)降低飽和汽壓,使未飽和汽達(dá)到飽和狀態(tài),D項(xiàng)正確。 答案:BCD,1,2,3,4,5,2.濕泡溫度計(jì)與干泡溫度計(jì)的示數(shù)差越大,表示() A.空氣的絕對(duì)濕度越大 B.空氣的相對(duì)濕度越大 C.空氣中水蒸氣離飽和程度越近 D.空氣中水蒸氣離飽和程度越遠(yuǎn) 解析:濕泡溫度計(jì)與干泡溫度計(jì)示數(shù)差越大,表示水分蒸發(fā)越快,所以相對(duì)濕度越小,即空氣中的水蒸氣離飽和程度越遠(yuǎn)。故選項(xiàng)D正確。 答案:D,1,2,3,4,5,3.(多選)關(guān)于固體的熔化,下列說(shuō)法正確的是 () A.固體熔化過(guò)程,溫度不