人教版高中物理选修3-3知识讲解，巩固练习（教学资料，补习资料）：专题9.3 饱和汽与饱和汽压

第九章 固体、液体和物态变化
第3节 饱和汽与饱和汽压
知识
一、饱和汽和饱和汽压
1．汽化现象
（1）汽化
物质从液态变成气态的过程。
（2）方式
蒸发和沸腾。
（3）说明
①蒸发只发生在液体的表面，而且在任何温度下都能发生。沸腾是在液体表面和液体内部同时发生的剧烈的汽化现象。
②沸腾只在一定的温度下才会发生，这个温度就是液体的沸点。沸点与大气压有关，大气压较高时沸点也比较高。
2．饱和汽和饱和汽压
（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平衡状态，蒸发停止。这种平衡是一种动态平衡。
（2）饱和汽和饱和汽压
与液体处于动态平衡的蒸汽叫做饱和汽，而没有达到饱和状态的蒸汽叫做未饱和汽。在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，因而饱和汽的压强也是一定的，这个压强叫做这种液体的饱和汽压。未饱和汽的压强小于饱和汽压。
（3）饱和汽压的变化
饱和汽压随温度而变，温度升高时，液体分子的平均动能增大，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，蒸汽的压强继续增大，直至达到新的动态平衡
3．绝对湿度和相对湿度
（1）绝对湿度的概念
空气中所含水蒸气的压强。
（2）相对湿度的概念
空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比，即相对湿度=水蒸气的实际压强/同温度水的饱和汽压。
（3）常用温度计
干湿饱和温度计、毛发温度计、传感器温度计。
4．动态平衡的理解
（1）动态平衡的实质
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中。
（2）动态平衡的条件
外界条件变化时，原来的动态平衡状态被破坏，经过一段时间会达到新的平衡。
重点
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。挥发性大的液体，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，导致饱和汽压增大。
（3）饱和汽压跟体积无关
微观解释：在温度不变的情况下，饱和汽压的压强不随体积而变化。
①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。
②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动能也跟原来相同，所以压强也不改变。
【例题】下列关于饱和汽压的影响因素的说法不正确的是
A．饱和汽压与体积有关，体积越大，饱和汽压越小
B．饱和汽压与体积无关
C．饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大
D．饱和汽压与液体种类有关，相同条件下，挥发性大的液体，饱和汽压大
参考答案：A
试题解析：饱和汽压与温度有关，温度越高，分子的平均动能越大，单位时间内从液面飞出的分子数越多，蒸汽的饱和压强越大。在相同温度下，不同种类的液体，挥发性大的液体，蒸发达到饱和时的压强越大，即饱和汽压越大。饱和汽压与体积无关。不正确的只有A。
基础训练
1．关于液体蒸发和沸腾的比较，下列哪句话是错误的
A．蒸发和沸腾都属汽化现象
B．蒸发能在任何温度下发生，沸腾只在一定温度下发生
C．蒸发和沸腾在任何温度下都可以发生
D．蒸发和沸腾都要吸收热量
2．当空气绝对湿度是1.38×103 Pa，气温是20℃时，空气的相对湿度是（20℃水蒸气饱和汽压是2.30×103 Pa
A．1.38×103 Pa B．0.92×103 Pa
C．60% D．40%
3．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
4．在温度不变时，增大液面上方饱和汽的体积时，则
A．饱和汽的密度增大
B．饱和气的压强不变
C．饱和气的质量增大
D．饱和气的密度减小
5．湿度的说法中不正确的是
A．绝对湿度大，相对湿度一定大
B．相对湿度是100%，表明在当时温度下，空气中水汽已达饱和状态
C．相同温度下绝对湿度越大，表明空气中水汽越接近饱和
D．露水总是出现在夜间和清晨，是因为气温的变化使空气里原来饱和水蒸气液化的缘故
6．已知50℃时饱和水汽压是92.5 mmHg，则在以下两种变化中：①如果温度不变，汽的体积缩小到原来一半；②体积不变，汽的温度升高到100℃。其饱和水汽压变化是
A．不变，不变
B．变大，不变
C．不变，变大
D．变大，变大
7．下列说法中正确的是
A．空气中PM2.5颗粒的无规则运动属于分子热运动
B．某物体温度升高，组成该物体的分子的平均动能一定增大
C．云母片导热性能各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则
D．空气相对湿度越大，则空气中水蒸气压强越接近饱和汽压
8．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．液面上方的水蒸气的密度减小，压强减小
D．液面上方水蒸气的密度和压强都不变
9．下列说法不正确的是
A．空气的相对湿度等于水蒸气的实际压强与同温度下水的饱和汽压的比值
B．饱和汽压随温度的升高而变小
C．在温度不变的情况下，增大液面上方饱和汽的体积，待气体重新达到饱和时，饱和汽的密度不变，压强也不变
D．一定温度下，饱和汽的压强是一定的
10．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
11．关于饱和汽，不正确的说法是
A．在稳定情况下，密闭容器中如有某种液体存在，其中该液体的蒸汽一定是饱和的
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，加大气压可使水汽饱和
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汽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，所以其蒸汽饱和所需要的压强增大
12．在通常情况下，冰只能使水冷却，不能使水沸腾，但在特殊条件下，冰能使水沸腾　。在烧瓶内灌半瓶水，放在火上加热，待水沸腾后将烧瓶从火上取下并用塞子将瓶口塞住，这时沸腾停止了；把瓶倒过来在瓶底上放上一些碎冰时，立刻看到水又重新沸腾起来　。试解释其原因　。
能力提升
13．如图为水的饱和汽压图象，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
14．关于饱和汽和相对湿度，下列说法错误的是
A．相同温度下，不同液体的饱和汽压一般是不同的
B．空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强越接近饱和汽压
C．温度一定时，饱和汽的密度为一定值，温度升高，饱和汽的密度增大
D．空气的相对湿度定义为水的饱和汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比
15．如图所示，在一个大烧杯A内放一个小烧杯B，杯内都放有水，现对A的底部加热，则
A．烧杯A中的水比B中的水先沸腾
B．两烧杯中的水同时沸腾
C．烧杯A中的水会沸腾，B中的水不会沸腾
D．上述三种情况都可能
16．在一个大气压下，1克100℃的水吸收2.26×103 J热量变为1克100℃的水蒸气。在这个过程中，以下四个关系式正确的是
A．2.26×103 J=汽的内能+水的内能
B．2.26×103 J=汽的内能–水的内能
C．2.26×103 J=汽的内能+水的内能+水变成汽体积膨胀对外界做的功
D．2.26×103 J=汽的内能–水的内能+水变成汽体积膨胀对外界做的功
17．如图所示，在同一实验室中，甲温度计插入酒精中，乙温度计在空气中，则关于甲、乙两温度计示数的说法正确的是
A．t甲=t乙 B．t甲>t乙
C．t甲18．一个有活塞的密闭容器内盛有饱和水汽与少量的水，则可能发生的现象是
A．温度保持不变，慢慢地推进活塞，由可知容器内饱和汽压强会增大
B．温度保持不变，慢慢地推进活塞，容器内饱和汽压强不变
C．温度保持不变，慢慢地推进活塞，容器内饱和水汽分子数不变少
D．不移动活塞而将容器放在沸水中，容器内饱和汽压强不变
真题练习
19．（江苏卷）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
参考答案
1．C【解析】蒸发和沸腾都是汽化现象，都需要吸热，但沸腾只能在沸点下发生，蒸发可以在任何温度下发生，且随温度的升高蒸发加剧。所以C是错误的。
2．C【解析】由相对湿度＝可判断C正确。
3．B【解析】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，所以饱和汽不符合理想气体的状态方程，B对。
6．C【解析】一定温度下，某种液体的饱和汽压是一定的，不随其体积的变化而变化，饱和汽压随温度的升高而增大。故选C。
7．BD【解析】PM2.5是固体小颗粒，是分子团，不是分子，所以空气中PM2.5的运动不属于分子热运动，故A错误；温度是分子平均动能的标志，物体温度升高，组成该物体的分子的平均动能一定增大，故B正确；烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形是由于液体的表面张力的作用，又因为受到重力作用，所以呈椭圆形，故C错误；空气的相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和气压，水蒸发越慢，故D正确。
8．D【解析】活塞上提前，密闭容器中水面上水蒸气为饱和汽，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。
9．B【解析】根据相对湿度的定义，空气的相对湿度等于水蒸气的实际压强与同温度下水的饱和汽压的比值，A正确；饱和汽压随温度的升高而变大，B错误；一定温度下，增大液面上方饱和汽的体积，饱和汽压不变，则饱和汽的密度不变，CD正确。
10．BD【解析】示数差距越大，说明湿泡的蒸发非常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BD正确，AC错误。
11．B【解析】在饱和状态下，液化和汽化达到动态平衡，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汽的分气压，与其他气体的压强无关，所以B错误　。
12．当我们把瓶口塞住时，瓶中的空气已几乎全被水蒸气赶跑了，液面上只有蒸气压强，没有空气压强。在瓶底放上碎冰后，瓶底冷却使水蒸气凝结为水滴，因此水面上压强降低，沸点也降低，所以，水又重新沸腾起来。
13．B【解析】由图象中ps与温度t的对应关系知，饱和汽压随温度升高而增大，故B正确。
14．D【解析】在同一温度下，不同液体的饱和汽压一般不同，挥发性大的液体饱和汽压大；同一种液体的饱和汽压随温度的升高而迅速增大，故A正确；根据相对湿度的特点可知，空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强越接近饱和汽压，故B正确；饱和汽压是物质的一个重要性质，它的大小取决于物质的本性和温度，故一定温度下的饱和汽的分子数密度是一定值，温度升高，饱和汽的密度增大，故C正确；相对湿度是指水蒸汽的实际压强与该温度下水蒸汽的饱和压强之比。故D错误。
【名师点睛】解决本题只要知道饱和汽压、绝对湿度和相对湿度的定义，对于热学基本内容一定要加强记忆，并能准确应用。
16．D【解析】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，D对。
17．C【解析】对甲温度计的示数t甲，由于甲温度计的温度与酒精的温度相同，而酒精由于蒸发，使酒精的分子的平均动能变小，温度降低而低于空气温度。而乙温度计的温度与空气的温度相同，故t甲18．B【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错，B正确。虽然饱和汽压不变，饱和汽密度不变，但由于体积减小，饱和汽分子数减少，C错；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。
19．AC【解析】在冷却过程中，温度降低，锅内水蒸气与液体水处于动态平衡，所以锅内水蒸气一直是饱和汽，C正确，D错误；在冷却过程中，温度降低，饱和汽的压强，即饱和汽压减小，A正确，B错误。