2019年物理粤教选修3-3学案 第二章+第九节+饱和蒸汽+空气的湿度+Word版含解析

第九节饱和蒸汽__空气的湿度
1．在密闭容器中，随液体不断地蒸发，液面上蒸汽的密度不断增大，回到液体中的分子数也逐渐增多，最后，单位时间内回到液体中的分子数等于从液面飞出去的分子数，蒸汽和液体达到了动态平衡。
2．影响饱和汽压的因素：①跟液体的种类有关，②跟温度有关，温度越高，饱和汽压越大，③跟体积无关。
3．气体的实验定律不适用于饱和蒸汽，是因为饱和蒸汽的压强与体积无关，实验表明，未饱和蒸汽离饱和状态越远，越遵循气体实验定律。
4．绝对湿度用水汽密度来表示，相对湿度描述空气中的水蒸气饱和状态的程度，因测量压强比测量密度容易。因此，用水蒸气的压强表示空气的绝对湿度，用p表示，若用ps表示同温下的饱和水汽压，则相对湿度B＝×100%。
5．相对湿度的大小可以用湿度计来测量，常用的有干湿球湿度计和毛发湿度计。
6．干湿球湿度计由两支相同的温度计构成，其中湿球温度计上的感温泡上包着棉纱，棉纱的下端浸在水中，由于水的蒸发，使湿球湿度计指示的温度低于干球温度计指示的空气温度。利用两个温度计的温差得到空气的相对湿度。
饱和蒸汽和饱和汽压
1.饱和蒸汽
(1)动态平衡：
在相同时间内，由液面蒸发出去的分子数等于回到液体中的分子数，液体与气体之间达到了动态平衡。
(2)饱和蒸汽：与液体处于动态平衡的汽。
(3)对饱和蒸汽的理解：
①动态平衡的实质。
密闭容器中的液体，单位时间逸出液面的分子数和返回液面的分子数相等，即处于动态平衡，并非分子运动的停止。
②动态平衡的比拟。
如图所示的水箱，进水口流入的水量与出水口流出的水量相同时，可以使水箱中的液面保持不变，但水仍是流动的，这是一种动态平衡。
③动态平衡是有条件的，外界条件变化时，原来的动态平衡状态被破坏，经过一段时间才能达到新的平衡。
2．饱和汽压
(1)定义：液体的饱和蒸汽所具有的压强，用ps表示。
(2)影响饱和汽压的因素：
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。挥发性强的液体，饱和汽压大。
②饱和汽压跟温度有关。
微观解释：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的平均动能也增大，这也导致饱和汽压增大。
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。比如，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的一样，所以压强不改变。
(1)掌握饱和蒸汽的关键是正确理解动态平衡的意义。
(2)理解饱和汽压影响因素的基础是气体压强的微观解释。另外，由于饱和汽压与体积无关，因此，气体的实验定律不适用于饱和蒸汽。
1．[多选](2016·江苏高考)在高原地区烧水需要使用高压锅。水烧开后，锅内水面上方充满饱和汽。停止加热，高压锅在密封状态下缓慢冷却。在冷却过程中，锅内水蒸气的变化情况为(　　)
A．压强变小　　　　　　 B．压强不变
C．一直是饱和汽 D．变为未饱和汽
解析：选AC　高压锅在密封状态下缓慢冷却过程中，锅内水蒸气体积不变，温度降低，则压强变小，但锅内水蒸气发生的是动态变化过程，一定是饱和汽。故选项A、C正确。
空气的湿度
1.绝对湿度
单位体积空气所含有的水汽分子数，即水汽密度。水汽密度可间接地用水蒸气的压强来反映，因此，通常用水蒸气的压强表示空气的绝对湿度。
2．相对湿度
(1)概念：某温度时空气的绝对湿度跟同一温度下饱和水汽压的百分比。
(2)计算公式：相对湿度：B＝×100%，其中p表示空气的绝对湿度，ps表示同一温度下水的饱和汽压。
(3)影响相对湿度的因素：
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。
3．湿度计及其工作原理
(1)分类：干湿球湿度计、毛发湿度计。
(2)工作原理：
①干湿球湿度计：由两支相同的干球温度计和湿球温度计构成，湿度越大，水的蒸发越少，湿球温度比干球温度低得就少。根据两温度计的示数差，从干湿球湿度计的附表上就可知道空气的相对湿度。
②毛发湿度计：利用脱脂毛发的长度随相对湿度的增大和减小而伸长或缩短的特性制成的，把头发的长短转变成指针的转动，从指针指示的刻度读出相对湿度的值。
人感觉到的空气的干湿程度并不是绝对湿度的大小，人感觉到潮湿的原因是蒸发的慢，相对湿度大。
2．[多选]家庭中常用干湿泡湿度计，下列关于它的说法正确的是(　　)
A．它由干泡和湿泡两支完全相同的温度计组成
B．干泡温度计测量空气的温度，湿泡温度计测量浸湿棉纱的温度
C．空气的湿度可以直接从温度计上读出
D．空气的湿度等于湿泡温度计示数
解析：选AB　干泡温度计和湿泡温度计是两支完全相同的温度计，干泡直接测量空气的温度，湿泡测量浸湿棉纱的温度，要用两温度计读数的差值结合湿泡温度计示数确定空气的湿度，湿度要查表得到而不能直接从温度计上读出，更不等于湿泡温度计示数。
饱和蒸汽和饱和汽压的考查
[例1]　如图所示，在一个带活塞的容器底部有一定量的水，现保持温度不变，上提活塞，平衡后底部仍有部分水，则(　　)
A．液面上方的水蒸气从饱和变成未饱和
B．液面上方水蒸气的质量增加，密度减小
C．液面上方的密度减小，压强减小
D．液面上方水蒸气的密度和压强都不变
[解析]　活塞上提前，密闭容器中水面上水蒸气为饱和蒸汽，水蒸气密度一定，其饱和汽压一定。当活塞上提时，密闭容器中水面会有水分子飞出，使其上方水蒸气与水又重新处于动态平衡，达到饱和状态。在温度保持不变的条件下，水蒸气密度不变，饱和汽压也保持不变。故选D项。
[答案]　D
借　题　
发　挥
(1)在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，饱和汽的压强也是一定的。
(2)当饱和蒸汽的体积变化时，分子数密度不变饱和汽分子数是变化的，体积减小时，饱和汽分子数减少，体积增大时，饱和汽分子数增多。
空气湿度的理解与计算
[例2]　人对空气的干燥与潮湿的感觉(　　)
A．只与绝对湿度有关
B．由相对湿度决定
C．只与空气中水分子数密度有关
D．只与空气的温度有关
[解析]　人感觉“潮湿”还是“干燥”取决于水分蒸发的快慢。若水分蒸发快，人会感到“干燥”，而水分蒸发快慢取决于空气中水蒸气是接近饱和汽还是远离饱和汽，即相对湿度。相对湿度越小，蒸发越快，人感觉越干燥。
[答案]　B
借题发挥
　　相对湿度反映了空气中的水汽离饱和状态的远近。相对湿度越大，说明空气中的水汽的压强越接近饱和汽压。
1．印刷厂里为使纸张好用，主要应控制厂房内的(　　)
A．绝对湿度　　　　　　　　 B．相对湿度
C．温度 D．大气压强
解析：选B　纸张的柔性，主要由相对湿度决定，B正确。
2．一个玻璃瓶中装有半瓶液体，拧紧瓶盖经一段时间后，则(　　)
A．不再有液体分子飞出液面
B．蒸发停止
C．宏观蒸发仍在进行
D．在相同时间内从液体里飞出去的分子数等于返回液体的分子数，液体和气体达到了动态平衡
解析：选D　经过一段时间，液体和气体之间达到了动态平衡，即从液体中飞出去的分子数和回到液体中的分子数相等，D正确。
3．如图为水的饱和汽压图像，由图可以知道(　　)
A．饱和汽压与温度无关
B．饱和汽压随温度升高而增大
C．饱和汽压随温度升高而减小
D．未饱和汽的压强一定小于饱和汽的压强
解析：选B　由图像中ps与温度t的对应关系知，B正确。
4．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．绝对湿度较大
D．空气中的水蒸气离饱和状态较近
解析：选D　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，离饱和状态较近，故选D。
5．对于动态平衡，下列说法不正确的是(　　)
A．当气态分子数密度增大到一定程度时就会达到这样的状态
B．在相同时间内从液体里飞出的分子数和回到液体里的分子数相等
C．此时蒸汽的密度不再增大，液体也不再减少
D．蒸发速度不再改变，以一定的速度蒸发至没有液态为止
解析：选D　液体在蒸发时，当相同时间内从液体里飞出的分子数和回到液体里的分子数相等，液体不再减少，蒸气的密度也不再增大，此时液体和气体间达到了平衡，就说达到一个动态平衡，所以A、B、C说法是正确的，D说法是错误的，本题答案应选D。
6．[多选]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．饱和汽压和体积无关
解析：选BD　同一气体的饱和汽压仅由温度决定，当温度升高时，饱和汽密度增大，饱和汽压增大；与气体的体积无关。
7．关于饱和汽及饱和汽压的正确结论是(　　)
A．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，蒸汽的压强一定会减小
B．对于同一种液体，饱和汽压随温度升高而增大
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　饱和汽处在动态平衡中，当温度或体积变化时，只要有足够的液体它还会达到平衡的，即其饱和压强只与液体种类和温度有关，与体积无关，A、C、D错误，B正确；饱和汽不符合理想气体的状态方程。
8.要将未饱和汽转化成饱和汽，下列方法不可行的是(　　)
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B　保持温度不变，减小体积可增大压强，使未饱和汽达到饱和汽压变成饱和汽，A可行；保持温度不变，减小压强，达不到此温度下的饱和汽压，不能变成饱和汽，B不可行；保持体积不变，降低温度饱和汽压也降低，也可使压强达到新的饱和汽压，未饱和汽变成饱和汽，C可行；体积不变，减小压强，也可降低温度，从而使未饱和汽压强达到新的饱和汽压，变成饱和汽，D可行。
9．[多选]在一定温度下，下列关于饱和蒸汽的说法正确的是(　　)
A．饱和蒸汽的密度和压强都比未饱和汽大
B．饱和蒸汽的密度和压强都比未饱和汽小
C．饱和蒸汽的分子数密度是一定的
D．饱和蒸汽的体积是一定的
解析：选AC　在一定温度下，与液体处于动态平衡的汽成为饱和蒸汽，饱和蒸汽的分子数密度是一定的，因而其压强也是一定的，这个压强就是饱和汽压，蒸汽未饱和时，从液面飞出的蒸汽分子数在增加，此时的压强和密度都比饱和时要小，饱和汽状态与体积无关，故A、C正确。
10．[多选]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：选BC　夏天温度高，饱和汽压大，由B＝×100%，在B相同的情况下，ps越大，p越大。
11．湿球温度计与干球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．空气中的水汽离饱和程度越近
D．空气中的水汽离饱和程度越远
解析：选D　湿球温度计与干球温度计示数差越大，表示水分蒸发得越快，所以相对湿度越小，即空气中的水汽离饱和程度越远。选项D正确。
12．[多选]如图所示的容器，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。当保持温度不变时(　　)
A．上提活塞使汽的体积增为2V时，汽的压强变为p
B．下压活塞使汽的体积减为V时，汽的压强增为2p
C．下压活塞时，汽的质量减少，汽的密度不变
D．下压活塞时，汽的质量和密度都变小
解析：选AC　容器中的水汽刚好饱和，表示容器中已没有水。上提活塞使汽的体积变为2V时，容器中的汽变为未饱和汽，它遵循玻意耳定律，压强变为p。下压活塞使汽的体积减为V时，由于温度不变，饱和汽的密度不变，部分汽会凝结成水，汽的压强仍为p，只是汽的质量减小了。综上所述A、C为正确选项。
13．高压锅又叫压力锅，用它可以将被蒸煮的食物加热到100 ℃以上，所以食物容易被煮熟。且高压锅煮食物比普通锅煮食物省时间省燃料，尤其做出的米饭香软可口，很受人们欢迎。下表是AS22－5－80高压锅的铭牌，对此下列解释正确的是(　　)
AS22－5－80
容量
5 L
净重
8.92 kg
锅帽重
89.0 g
气压
2.11 atm
水的温度
121 ℃
A.食品受到的压强大而易熟
B．高压锅保温性能好，热量损失少而易熟
C．锅内温度能达到100 ℃以上，食品因高温而易熟
D．高压锅的密封性好，减少了水的蒸发而易熟
解析：选C　加热时锅内水温不断升高，水的蒸发不断加快。由于锅是密封的，锅内水面上方的水蒸气就越来越多，锅内水蒸气的压强越来越大，直到将气压阀顶起，锅内的大气压不再增大，此时锅内大气压一般接近2个大气压，水的沸点此时为121 ℃。食物由生变熟是个升温过程，温度越高，熟得越快，高压锅内的食物可以被加热到的温度比普通锅温度高出了约20 ℃，所以容易熟。