4.3 饱和汽 教案

第3节
饱和汽
湿
度
●课标要求
知识与技能
1.知道什么是饱和汽、未饱和汽、饱和汽压．2.知道什么是相对湿度和绝对湿度，能说明空气的相对湿度对人和植物的影响．
过程与方法
通过探究饱和汽压跟温度和体积的关系，体会怎样观察、分析物理现象，进而得出结论．
情感、态度与价值观
增强理论联系实际意识，运用所学知识解释与生产和生活有关问题.
●课标解读
1．知道饱和汽、未饱和汽和饱和汽压这些概念的含义．
2．知道影响饱和汽压的因素和如何把未饱和汽变为饱和汽．
3．知道绝对湿度和相对湿度的概念．
4．了解湿度对人的生活和植物生长等方面的影响．
●教学地位
本节讲解的知识，是对初中学过的物态变化知识的扩展和加深，与生产、科研和日常生活实际有着密切的联系．
空气湿度在生产和生活中常常用到，教科书讲解这些知识，就是为了给学生解释一些实际现象打下一个初步基础.
●新课导入建议
重庆、武汉和南京被称为“三个火炉”．这三个城市都在长江沿岸，瀑布、沟渠纵横，这些地区的人夏天感到闷热，好像“透不过气”来……人们感到闷热的原因是什么？我们今天学习相关知识从而引入新课．
●教学流程设计
步骤3：师生互动完成“探究1”互动方式 除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路




课　标　解　读
重　点　难　点
1.知道饱和汽、未饱和汽，了解在一定温度下未饱和汽的密度小于饱和汽的密度．2.知道什么是饱和汽压，了解饱和汽压与温度有关系，知道温度不变时饱和汽压与体积无关．3.知道什么是绝对湿度和相对湿度，知道干湿泡湿度计的原理．4.注意本节知识在生活、生产中的应用，增强理论联系实际的意识.
1.掌握饱和汽压与温度的关系．(重点)
2.能够计算空气的相对湿度．(重点)3.对绝对湿度和相对湿度概念的理解．(难点)
饱和汽与饱和汽压
1.基本知识
(1)蒸发现象
在任何温度下，液体中总有一部分分子的动能比平均动能大，处在液体表面层的、动能足够大的分子，能够挣脱周围分子的吸引而飞出液面的现象．
(2)动态平衡
从液体中飞出的分子数目与返回液体的分子数目相等，液体不会再减少，蒸气的密度也不会再增加，达到一种动态平衡．
(3)饱和汽与未饱和汽
①饱和汽：与液体处于动态平衡时的蒸气．
②未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸气．
(4)饱和汽压
①定义：某种液体饱和汽具有的压强．
②特点：液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关．
(5)把未饱和汽变成饱和汽
①降低温度
在体积不变的条件下，温度越低，饱和汽的密度越小，故降低温度可以使未饱和汽变成饱和汽．
②减小体积
在温度不变的条件下，减小未饱和汽的体积，可增大未饱和汽的密度，使之变成饱和汽．
2．思考判断
(1)达到饱和汽时，液面上的气体分子的密度不断增加．(×)
(2)达到饱和汽时，液面上的气体分子的密度不变．(√)
(3)达到饱和汽时，蒸发和凝结达到动态平衡．(√)
3．探究交流
液面上部的蒸气达到饱和时，还有没有液体分子从液面飞出？为什么这时从宏观上来看液体不再蒸发？
【提示】　仍然有液体分子从液面飞出．因为这时从液面飞出去的分子数目与从蒸气回到液体中的分子数目相等，液体不再减少，蒸气的密度也不再增加，达到了动态平衡，从宏观上看蒸发停止.
湿度
1.基本知识
(1)定义：空气的干湿程度．
(2)描述湿度的物理量
①空气的绝对湿度：空气中所含水蒸气的压强．
②空气的相对湿度：空气的绝对湿度与同一温度下水的饱和汽压的百分比．
(3)湿度的影响(平常所说的湿度指相对湿度)
①相对湿度与雨、雾、露等天气现象有密切联系．
②相对湿度对人们的生活影响很大：过小，人体的水分散失加快；过大，抑制人体散热．
③相对湿度对植物生长有很大影响．
④相对湿度与建筑、国防、运输、储藏等都有密切关系，对工业生产的影响也很大．
(4)湿度计
①定义：测量湿度的仪器．
②结构
由两支并排放置的普通温度计构成，一支温度计按照常规使用，另一支温度计的玻璃泡上包着棉纱布，纱布的下端浸入水中，能使玻璃泡保持潮湿．
③原理
由于水的蒸发，湿泡温度计的示数总要低一些，空气的相对湿度越小，玻璃泡上的水分蒸发越快，湿泡温度计的示数越小，两个温度计指示的温度差越大，反之越小，根据两个温度计的温度差，就可以确定相对湿度的大小．
2．思考判断
(1)平常所说的湿度指相对湿度，即空气中所含水蒸气的压强．(×)
(2)对人们生活产生影响的主要是相对湿度．(√)
(3)干湿泡湿度计使用简便，但误差较大．(×)
3．探究交流
阴雨连绵的夏天，人们会感到气闷；寒冷的冬季，人们会感到口腔和鼻腔难受，为什么？
【提示】　空气的潮湿程度对生活和生产有很大的影响．空气太潮湿，人会感到气闷，物体也容易发霉；空气太干燥，口腔和鼻腔会感到难受，植物容易枯萎.
饱和汽与未饱和汽的比较
【问题导思】　
1．饱和汽、未饱和汽的特点？
2．饱和汽、未饱和汽之间如何转化？
比较项目
饱和汽
未饱和汽
定义
跟液体处于动态平衡的蒸气
还没有达到饱和状态的蒸气
特点
(1)一定温度下有一定的蒸气密度(2)一定温度下有一定的压强(饱和汽压)
(3)不遵守气体的实验定律
(1)一定温度下，未饱和汽的密度和压强都比饱和汽的小(2)近似遵守气体的实验定律
转化
饱和汽变为未饱和汽的方法(1)温度不变，减小蒸气的密度(2)体积不变，提高蒸气的温度是：
未饱和汽变成饱和汽的方法是：(1)温度不变时，增加蒸气的密度(2)体积不变时，降低蒸气的温度
　
因为在一定温度下饱和汽压是一个定值，与体积的变化无关，所以有活塞的密闭容器，盛有饱和水蒸气与水时，压缩活塞，水蒸气压强不变，但有水蒸气液化成水．(水蒸气不遵守气体实验定律)
　
图4－3－1
如图4－3－1所示，一个有活塞的密闭容器内盛有饱和水蒸气与少量的水，则可能发生的现象是(　　)
A．温度保持不变，慢慢地推进活塞，容器内压强会增大
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，容器内压强会减小
D．不移动活塞而将容器放在沸水中，容器内压强不变
【审题指导】　饱和汽压与温度有关，与饱和汽的体积无关．“慢慢”两字是指能达到动态平衡．
【解析】　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、C错，B正确．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错误．
【答案】　B
1．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】　保持温度不变，减小体积，可以增大压强，使未饱和汽达到饱和汽压成为饱和汽；体积不变，降低温度，饱和汽压降低，也可以使未饱和汽的压强达到饱和汽压；体积不变，减小压强，使得饱和汽的温度降低，从而使饱和汽压降低．
【答案】　ACD
影响饱和汽压的因素
【问题导思】　
1．饱和汽压与温度有什么关系？
2．饱和汽压与体积有什么关系？
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
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，同时蒸气分子热运动的平均动能也增大，这也导致饱和汽压增大．
3．饱和汽压与体积无关
饱和汽的液体与气体的平衡状态是一种动态平衡，当饱和的蒸气体积发生变化时，密度也要变化，动态平衡就被破坏．重新达到平衡后，在温度不变的情况下，饱和汽压也是不变的，故饱和汽压跟体积无关．
　
饱和汽和液体之间是一种动态平衡，饱和汽压仅与温度有关，而与蒸气的体积无关．
　关于饱和汽压，下列说法正确的是(　　)
A．温度相同的不同饱和汽，饱和汽压都相同
B．温度升高时，饱和汽压增大
C．温度升高时，饱和汽压减小
D．饱和汽压与饱和汽的体积无关
【解析】　同一气体的饱和汽压仅由温度决定，温度升高，饱和汽压增大；与气体的体积及外界大气压无关，不同气体的饱和汽密度在同一温度不同，从而饱和汽压不同．
【答案】　BD
饱和汽的特点
1．一定温度下有一定的汽密度．
2．一定温度下有一定的压强(饱和汽压)．
必须注意：饱和汽的汽密度与压强都只与温度有关，与体积无关，温度升高时，不仅分子的平均动能增大，而且分子密度也增大，单位时间内与器壁单位面积的碰撞次数也增大，因此饱和汽压随温度的升高而增大，饱和汽不遵守理想气体的实验定律．未饱和汽定义是：某一空间的蒸气还没有达到饱和状态，这个空间的蒸气叫未饱和气．在一定温度下，未饱和汽的密度和压强都比饱和汽小．未饱和汽的性质与真实气体相同，近似遵守理想气体实验定律．
2．关于饱和汽，下列说法正确的是(　　)
A．在稳定情况下，密闭容器中如有某种液体存在，其中该液体的蒸气一定是饱和的
B．密闭容器中有未饱和的水蒸气，向容器内注入足够量的空气，加大气压可使水蒸气饱和
C．随着液体的不断蒸发，当液化和汽化速率相等时，液体和蒸气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，所以其蒸气饱和所需要的压强增大
【解析】　在饱和状态下，汽化和液化达到动态平衡，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气的分气压，与其他气体的压强无关，所以B错误．
【答案】　ACD
综合解题方略——相对湿度和绝对湿度辨析
　　
　(2013·黄冈高二检测)空气湿度对人们的生活有很大影响，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，以下结论正确的是(　　)
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，相对湿度将减小
D．在绝对湿度一定的情况下，气温升高时，相对湿度将减小
【审题指导】　相对湿度与绝对湿度和温度都有关系，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，相对湿度越大，人感觉越潮湿．
【规范解答】　相对湿度定义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，故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，故C错，D正确．
【答案】　ABD
相对湿度的计算
1．相对湿度＝×100%，即B＝×100%，知道了水蒸气的实际压强和同温下水的饱和汽压，代入公式即可求得．
2．注意单位的统一，水蒸气的实际压强和同温度下水的饱和汽压要采用同一单位．
3．在某一温度下，饱和汽压是一定值，知道了绝对湿度可以算出相对湿度；反之，知道了相对湿度也能算出绝对湿度．
4．空气的相对湿度不会超过100%.因为环境温度变化时，水的饱和汽压和水蒸气的实际压强都发生变化，所以相对湿度不会超过100%.
【备课资源】(教师用书独具)
1．临界温度
19世纪，法拉第等一些科学家设法利用增大压强和降低温度的方法把未饱和汽变成饱和汽，进而变为液体．他们把许多气体都液化了，但有几种气体，如氧、氢、氮等，一直不能被液化．当时认为这些气体是不能液化的“永久气体”，后来通过进一步的研究才发现，各种气体都有一个特殊的温度，在这个温度之上，无论怎样增大压强也不能使气体液化，这个温度就叫做临界温度．
要把所有的气体都液化，需要获得足够低的温度．通过努力提高低温技术，在20世纪初，所有气体都能被液化了．
2．低温技术的发展
低温技术发展的第一个里程碑“焦耳——汤姆孙效应”于1853年被发现.1877年，法国科学家凯利代特和瑞士的皮克代特几乎同时液化了氧，这是人类第一次真正跨入了低温技术的新境地．随后于1883年液化了氮气.1898年，杜瓦首先用液空预冷的节流效应液化了氢气，得到了20
K低温.1908年，翁内斯用液氢预冷的节流效应首次液化了氦，并获得了4.2
K低温，最后一种“永久气体”被液化，从此人类全面开拓了低温技术这一崭新的科学技术领域．
低温技术发展的第二个里程碑——膨胀机制冷方法是Claude于1902年发明的，这是低温技术的一场革命，它使气体液化技术迈出实验室，开始走上了工业规模.20世纪初，液化空气的技术发展成为制氧工业，并推动了冶金、化工、机械和动力工业的发展.1939年发明透平膨胀机并用于液化氦气.1947年，研制成功了著名的氦液化恒温器，使氢、氦液化技术走上实用阶段，氦液化设备开始商品化．现在，低温技术在航天、能源、工农业生产以及医学等方面已得到广泛应用.