4.3饱和汽 湿度 学案

第3节
饱和汽
第4节湿　度
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.
1．由饱和汽和饱和汽压的概念，选出下列正确的结论(　　)
A．饱和汽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．一定温度下的饱和汽的密度为一定值，温度升高，饱和汽的密度增大
C．一定温度下的饱和汽压，随饱和汽的体积增大而增大
D．饱和汽压跟绝对温度成正比
【解析】　由动态平衡概念可知A正确．在一定温度下，饱和汽的密度是一定的，它随着温度升高而增大，B正确．一定温度下的饱和汽压与体积无关，C错．饱和汽压随温度升高而增大，原因是：温度升高时，饱和汽的密度增大；温度升高时，饱和汽分子平均速率增大，理想气体状态方程不适用于饱和汽，饱和汽压和绝对温度的关系不成正比，饱和汽压随温度的升高增大得比线性关系更快，D错．
【答案】　AB
2．饱和汽压是指(　　)
A．当时的大气压　　　　
B．饱和汽的压强
C．水蒸气的压强
D．以上都不对
【解析】　饱和汽压是饱和汽所具有的压强，B选项正确．
【答案】　B
3．湿泡温度计与干泡温度计的示数差越大，表示(　　)
A．空气的绝对湿度越大
B．空气的相对湿度越大
C．空气中水蒸气离饱和程度越近
D．空气中水蒸气离饱和程度越远
【解析】　蒸发越快，湿泡温度计的示数与干泡温度计的示数差越大，空气中水蒸气离饱和程度越远，A、B、C错误，D正确．
【答案】　D
4．在相对湿度相同的情况下，比较可得(　　)
A．冬天的绝对湿度大
B．夏天的绝对湿度大
C．冬天的绝对湿度小
D．夏天的绝对湿度小
【解析】　由于饱和汽压随温度的升高而增大，根据相对温度B＝知，在相对湿度相同时，饱和汽压大的夏天，绝对湿度大，饱和汽压小的冬天，绝对湿度小，B、C正确．
【答案】　BC
1．(2013·咸阳高二检测)我们感到空气很潮湿，这是因为(　　)
A．空气中所含水蒸气较多
B．气温较低
C．绝对温度较大
D．空气中的水蒸气离饱和状态较近
【解析】　我们感到空气很潮湿，是因为空气的相对湿度大，由公式B＝×100%可知，空气中的水蒸气压强比较大，离饱和状态近，故选D.
【答案】　D
2．下列说法正确的是(　　)
A．空气的绝对湿度跟水的饱和汽压的百分比，叫做空气的相对湿度
B．人们的有些病症与空气的相对湿度有关
C．干湿泡湿度计上，两温度计的示数的差值越大，说明空气就越潮湿
D．只要气温不高，人们就一定不会感到闷热
【解析】　A中的饱和汽压应是“同一温度”下的饱和汽压(因为不同温度下的饱和汽压的值不等)，A错误；B中所述的情况，就是相对湿度对人的生活造成影响的一个例子，B正确；两温度计示数差值越大，说明感温泡上的水蒸发越快，空气越干燥，C错误；若空气相对湿度大，尽管气温不高人们也会感到闷热，D错误．
【答案】　B
3．(2012·山东高考)以下说法正确的是(　　)
A．水的饱和汽压随温度的升高而增大
B．扩散现象表明，分子在永不停息地运动
C．当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小
D．一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，气体分子的平均动能减小
【解析】　饱和汽压随温度的升高而增大，选项A正确；扩散现象说明分子在永不停息地运动，选项B正确；当分子间距离增大时，分子间引力和斥力都减小，选项C错误；根据＝C知，一定质量的理想气体，在等压膨胀时，温度升高，分子的平均动能增大，选项D错误．
【答案】　AB
4．饱和汽压随温度变化的原因，正确的是(　　)
A．温度升高，单位时间里从液体表面飞出的分子数减少
B．温度降低，单位时间里从液体表面飞出的分子数增多
C．温度升高，单位时间里从液体表面飞出的分子数增多，液体继续蒸发，压强增大
D．温度降低，单位时间里从液体表面飞出的分子数大于返回液体表面的分子数
【解析】　温度越高，液体分子热运动的平均动能越大，单位时间里从液面飞出的分子数增多，原来的动态平衡被破坏，液体继续蒸发，蒸气的压强继续增大，直至达到新的平衡．
【答案】　C
5．下列说法中正确的是(　　)
A．在一定温度下，同种液体的饱和汽的密度是一定的
B．饱和汽近似地遵守理想气体实验定律
C．在潮湿的天气里，空气的相对湿度大，水蒸发得慢，所以洗了的衣服不容易晾干
D．在绝对湿度相同的情况下，夏天比冬天的相对湿度大
【解析】　同种液体的饱和汽的密度仅由温度决定，温度越高，饱和汽的密度越大，饱和汽压越大，故A对．由B＝×100%可知，在p相同的情况下，ps越大，B越小．人感觉“潮湿”或“干燥”及蒸发快慢取决于相对湿度．
【答案】　AC
6．(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
【解析】　人们对干燥、潮湿的感受由相对湿度来决定；相对湿度越大，感觉越潮湿，相对湿度越小，感觉越干燥，故A错，B正确．用空气中所含水蒸气的压强表示的湿度为绝对湿度；空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比描述的湿度为相对湿度，故C正确，D错误．
【答案】　BC
7．密闭容器中装有少量液态乙醚，下列现象可能发生的是(　　)
A．当容器温度升高时，液态乙醚逐渐减少
B．当容器温度降低时，液态乙醚逐渐减少
C．当容器升高到一定温度时，液态乙醚消失
D．液态乙醚消失后，若冷却容器，容器中又出现液态乙醚
【解析】　温度升高，饱和汽的密度增大，所以A、C、D正确，B选项错误．
【答案】　ACD
8．用吹风机的热风吹一支蘸了酒精的温度计时，温度计的示数是(　　)
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】　开始时温度计上的酒精汽化，吸收热量，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，选项A正确．
【答案】　A
9．如图4－3－2所示的容器，用活塞封闭着刚好饱和的一些水汽，测得水汽的压强为p，体积为V.当保持温度不变(　　)
图4－3－2
A．上提活塞使水汽的体积增为2V时，水汽的压强变为p
B．下压活塞使水汽的体积减为V时，水汽的压强增为2p
C．下压活塞时，水汽的质量减小，密度不变
D．下压活塞时，水汽的质量和密度都变小
【解析】　容器中的水汽刚好饱和，表示容器中已没有水，上提活塞使水汽的体积变为2V时，容器中的水汽变为未饱和汽，由玻意耳定律知，压强变为p；下压活塞使水汽的体积减为V时，由于温度不变，饱和汽的密度不变，部分水汽会凝结成水，水汽的压强仍为p，只是水汽的质量减小了，故选A、C.
【答案】　AC
10．(2013·滨州检测)
图4－3－3
如图4－3－3有一压力锅，锅盖上的排气孔截面积约为7.0×10－6
m2，限压阀重为0.7
N．使用该压力锅煮水消毒，根据下列水的沸点与气压关系的表格，分析可知压力锅内的最高水温约为(大气压强为1.01×105
Pa)(　　)
p(×105
Pa)
1.01
1.43
1.54
1.63
1.73
1.82
1.91
2.01
2.12
2.21
(°C)
100
110
112
114
116
118
120
122
124
126
A.100
°C
B．112
°C
C．122
°C
D．124
°C
【解析】　液体的沸点与液面上方压强有关．
由题意，得压力锅内气体压强p＝p0＋p1＝1.01×105
Pa＋
Pa
＝2.01×105
Pa，查表得，C正确．
【答案】　C
11．在某温度时，水蒸气的绝对压强为p＝200
mmHg，此时的相对湿度为50%，则：
(1)此时的绝对湿度为多少？
(2)饱和汽压为多大？
【解析】　(1)根据绝对湿度的定义可知此时的绝对湿度为20
mmHg.(2)由相对湿度B＝×100%，可知：ps＝＝
mmHg＝400
mmHg.
【答案】　(1)200
mmHg　(2)400
mmHg
12．某食堂的厨房内，温度是30
℃，绝对湿度是p1＝2.1×103
Pa，而这时室外温度是19
℃，绝对湿度是p2＝1.3×103
Pa.那么，厨房内外空气的相对湿度相差多少？在厨房内感觉潮湿，还是在厨房外感觉潮湿？
(30
℃时水的饱和汽压为p3＝4.2×103
Pa,19
℃时水的饱和汽压为p4＝2.2×103
Pa)
【解析】　厨房内的相对湿度
B1＝×100%＝×100%＝50%
厨房外的相对湿度
B2＝×100%＝×100%＝59%
厨房内外空气的相对湿度相差
ΔB＝B2－B1＝59%－50%＝9%
厨房外的相对湿度较大，即厨房外感觉潮湿．
【答案】　9%　厨房外感觉潮湿