1、3 饱和汽与饱和汽压 4 物态变化中的能量交换 必备知识自主学习 一、汽化【情境思考】问题1:什么是汽化?什么是液化?问题2:汽化和液化过程中,对热量的吸收和释放有什么不同?提示:问题1.汽化是物质从液态变成气态的过程,液化是物质从气态变为液态的过程。问题2.汽化过程要吸收热量,而液化过程要释放热量。1.汽化:物质从_变成_的过程。2.汽化的两种方式比较:比较 项目 蒸 发 沸 腾 区别 特 点 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 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 影响 因素 液体温度的_;液体表面积 的_;液体
2、表面处空气流动 的快慢 液体表面处大气压的大小,大气压 _时,沸点也比较高;反之,沸点 较低 相同点 都是_现象,都要_ 液态 气态 任何 一定 不 变 大小 较高 汽化 吸热 高低 二、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.未饱和汽:没有达到_的蒸汽。4.饱和汽压:一定温度下_的压强。5.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_,和蒸汽体积中有无其他气体_。平衡状态 动态平衡 饱和状态 饱和汽 增大 无关 无关
3、 三、空气的湿度和湿度计 1.绝对湿度:空气中所含水蒸气的_。2.相对湿度:空气中水蒸气的压强与同一温度时水的_之比。相对湿度=3.常用湿度计:_湿度计、毛发湿度计、传感器湿度计。压强 饱和汽压 _。水蒸气的实际压强同温度水的饱和汽压干湿泡 四、熔化热与汽化热 1.物态变化中的能量交换:2.熔化热和汽化热:熔化热:晶体熔化过程中所需的_与其质量之比。汽化热:液体汽化成同温度的气体时所需的_与其质量之比。能量 能量【易错辨析】(1)在任何温度下蒸发和沸腾都能进行。()(2)达到动态平衡后,不再有液体内的分子从液体里面飞出来。()(3)饱和汽压与温度无关。()(4)不同晶体的熔化热不同。()(5)
4、汽化热只与温度有关。()关键能力合作学习 知识点一 饱和汽与饱和汽压和空气湿度 1.动态平衡的理解:(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。2.影响饱和汽压的因素:(1)饱和汽压跟液体的种类有关: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: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
5、的平均动能也增大,导致饱和汽压增大。(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。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。由于温度没有改变,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。3.绝对湿度与相对湿度:(1)绝对湿
6、度是表示大气干湿程度的物理量,用空气中所含水蒸气的压强表示。(2)空气的干湿程度和空气中所含有的水汽量接近饱和的程度有关,而和空气中含有水汽的绝对量无直接关系。【典例示范】【典例】室内空气的温度是25,空气的相对湿度是65%,问空气的绝对湿度等于多少?已知25 时水的饱和汽压为3.167103 Pa。【解析】空气的绝对湿度=水蒸气的实际压强,而 相对湿度=故绝对湿度=相对湿度同温下水的饱和汽压,即绝对湿度=65%3.167103 Pa=2.06103 Pa。答案:2.06103 Pa 水蒸气的实际压强。同温度水的饱和汽压【素养训练】1.下列关于饱和汽与饱和汽压的说法中,正确的是()A.密闭容器
7、中某种蒸汽开始时若是饱和的,保持温度不变,增大容器的体积,蒸汽仍是饱和的 B.对于同一种液体,饱和汽压随温度的升高而增大 C.温度不变时,饱和汽压随饱和汽体积的增大而增大 D.相同温度下,各种液体的饱和汽压都相同【解析】选B。密闭容器中某种蒸汽开始时若是饱和的,保持温度不变,增大容器的体积,就会变成未饱和汽,A错误;对于同一种液体,饱和汽压随温度的升高而增大,B正确;温度一定时,同种液体的饱和汽压与饱和汽的体积无关,C错误;相同温度下,不同液体的饱和汽压是不相同的,D错误。故选B。2.(多选)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
8、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,说明湿泡的蒸发越快,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。【加固训练】(多选)将未饱和汽转化成饱和汽,下列方法可行的是()A.保持温度不变,减小体积 B.保持温度不变,减小压强 C.保持体积不变,降低温度 D.保持体积不变,减小压强【解析】选A、C、D。未饱和汽的密度小于饱和汽的密度,未饱和汽压小于饱和汽压,因未饱和汽对气体定律是近似适用的,保持温度不变,减小体积,可以增大压强,增大蒸汽的密度,则A项正确、B项错误。降低
9、温度,饱和汽压减小,若体积不变,当降低温度时,可使压强减小到降低温度后的饱和汽压,则C项正确、D项也正确。知识点二 物态变化中的能量交换 1.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。2.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
10、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.固体熔化过程中的温度特点:(1)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。(2)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。【问题探究】情境:我们在初中学过“蒸发吸热”“液化放热”“熔化吸热”“凝固放热”。请依据以上规律思考如下
11、问题:讨论:(1)100 的水和100 的水蒸气都可以烫伤人,但往往水蒸气烫伤人的后果更严重一些,这是什么原因?(2)液体汽化时为何要吸收能量?提示:(1)水蒸气烫伤人时有个液化的过程,水蒸气在液化的过程中变成100 的水时会放出大量的热,故水蒸气烫伤人的后果更严重。(2)当液体汽化时,分子要克服其他液体分子的吸引而做功,因此要吸收能量;液体汽化过程中体积增大很多,体积膨胀时要克服外界气压做功,也要吸收能量。【典例示范】【典例】在一个大气压下,1 g 100 的水吸收2.26103 J热量变为1 g 100 的水蒸气,在这个过程中,以下四个关系式正确的是()A.2.26103 J=水蒸气的内能
12、+水的内能 B.2.26103 J=水蒸气的内能-水的内能 C.2.26103 J=水蒸气的内能+水的内能+水变成水蒸气体积膨胀对外界做的功 D.2.26103 J=水蒸气的内能-水的内能+水变成水蒸气体积膨胀对外界做的功【解析】选D。液体汽化时吸收的热量一部分用来克服分子引力做功,增加内能,一部分用来膨胀对外界做功,A、B、C错误,D正确。故选D。【规律方法】物态变化中能量变化问题的解题策略(1)抓住温度是分子平均动能的标志,温度不变,分子平均动能不变。(2)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。【素养训练】1.下列说法中正确的是()A.物体吸热后
13、温度一定升高 B.物体温度升高,内能一定增加 C.0 的冰熔化为0 的水的过程中内能不变 D.100 的水变为100 的水蒸气的过程中内能增大【解析】选D。物体吸热后可能对外做功,故内能不一定增加,故温度不一定升高,故A错误;物体温度升高,分子热运动的平均动能增加,但分子势能可能减小,故内能不一定增加,故B错误;0 的冰熔化为0 的水的过程中,要吸收热量,故内能增加,故C错误;100 的水变为100 的水蒸气的过程中要吸收热量,故内能增大,故D正确。2.一定质量的0 的冰熔化成0 的水时,其分子动能之和为Ek,分子势能之和为Ep,它们的变化情况分别是()A.Ek变大,Ep变大 B.Ek变小,E
14、p变小 C.Ek不变,Ep变大 D.Ek不变,Ep变小【解析】选C。温度是分子平均动能的标志,温度不变,所以分子的平均动能也就不变,故Ek不变;由于0 的冰熔化成0 的水时,要吸收热量,改变冰的体积及分子间的距离,使其势能增大,所以Ep变大,故选项C正确,A、B、D错误。【加固训练】1.用吹风机的热风吹一支蘸了酒精的温度计时,温度计的示数()A.先降低后升高 B.先升高后降低 C.一直降低 D.一直升高【解析】选A。开始时,温度计上的酒精汽化,带走热量,使温度降低,故示数降低;酒精完全汽化后,温度计在热风作用下温度升高,A正确。2.(2019绵阳高二检测)绝热容器里盛有少量温度是0 的水,从容
15、器里迅速往外抽气的时候,部分水急剧地蒸发,而其余的水都结成0 的冰,则结成冰的质量是原有水质量的多少?已知0 的水的汽化热L=2.49106 J/kg,冰的熔化热=3.34105 J/kg。【解析】设蒸发的水的质量是m1,结成冰的质量是m2,蒸发所需吸收的热量Q1=m1L,水结成冰所放出热量Q2=m2,由于容器与外界不发生热交换,Q1=Q2,即m1L=m2,得 。所以结成冰的质量与原有水质量之比:=0.88,即m2=88%m水。答案:见解析 21mLm 625612mL2.49 10mmL3.34 102.49 10【拓展例题】考查内容:熔点与熔化热【典例】一电炉的功率P=200 W,将质量m
16、=240 g的固体样品放在炉内,通电后的电炉内的温度变化如图所示。设全部电能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?【解析】由熔化曲线上温度不变的部分可找出熔点,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的熔化。样品的熔点为60,熔化时间t=2 min,电流做功W=Pt,设样品的熔化热为,样品熔化过程中共吸收热量Q=m。由W=Q,即Pt=m,得=J/kg=1105 J/kg。答案:60 1105 J/kg 3Pt200 2 60m240 10 课堂检测素养达标 1.(多选)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
17、,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】选A、B、D。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,不同晶体的熔化热不相同,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,B正确;非晶体熔化过程中温度会不断变化,所以非晶体没有确定的熔化热,C错误;汽化热与温度、压强都有关,D正确。故选A、B、D。2.(多选)由饱和蒸汽与饱和汽压的概念判断下列说法哪些是正确的()A.气体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.一定温度下饱和蒸汽的密度为一定值,温度升高饱和蒸汽
18、的密度增大 C.一定温度下的饱和汽压随饱和蒸汽的体积增大而增大 D.一定温度下的饱和汽压随饱和蒸汽的体积增大而减小【解析】选A、B。由动态平衡的概念可知,汽化与液化的速率相等,故A正确。在一定温度下,饱和蒸汽的密度是一定的,它随温度的升高而增大,B正确;一定温度下饱和汽压与体积无关,C、D错误。3.关于同种气体在相同温度下的未饱和汽、饱和汽的性质,下面说法正确的是()A.两种汽的压强一样大,饱和汽的密度较大 B.饱和汽的压强较大,分子的平均动能也较大 C.两种汽的压强一样大,分子平均动能也一样大 D.两种汽的分子平均动能一样大,饱和汽的密度较大【解析】选D。液体处于动态平衡的蒸汽叫饱和汽;没有
19、达到饱和状态的蒸汽叫未饱和汽,可见两种蒸汽在同一温度下密度是不同的,未饱和汽较小,饱和汽较大;由温度是分子平均动能的标志可知这两种汽分子的平均动能相同,而密度不同,两种汽的压强也不同,饱和汽的压强较大。综上所述,A、B、C均错误,D正确。故选D。4.(多选)空气湿度对人们的生活有很大的影响,当湿度与温度搭配得当,通风良好时,人们才会舒适。关于空气湿度,以下说法正确的是()A.绝对湿度大而相对湿度不一定大,相对湿度大而绝对湿度也不一定大,必须指明温度这一条件 B.相对湿度是100%,表明在当时的温度下,空气中水蒸气已达到饱和状态 C.在绝对湿度一定的情况下,气温降低时,相对湿度减小 D.在绝对湿
20、度一定的情况下,气温升高时,相对湿度减小【解析】选A、B、D。相对湿度的定义B=100%,式中p为空气中所含水蒸气的 实际压强,ps为同一温度下水的饱和汽压,ps在不同温度下的值是不同的,温度越 高,ps越大,A正确;相对湿度为100%,说明在当时的温度下,空气中所含水蒸气的实 际压强已达到饱和汽压,B正确;绝对湿度p不变时,气温降低,ps减小,相对湿度增 加,气温升高,ps增大,相对湿度减小,故C错误,D正确。spp【总结提升】空气的干、湿度及改变方法(1)在绝对湿度相同的情况下,温度越高,感觉空气越干燥,温度越低,感觉空气越潮湿。(2)增加空气湿度的方法:增加空气中水蒸气的含量,如采用加湿器加湿。降低空气的温度,增加相对湿度。(3)减小空气湿度的方法:减少空气中水蒸气的含量,如使用干燥剂。升高空气的温度,减小相对湿度。
