2019-2020学年高中物理新人教版选修3-3：9.3饱和汽与饱和汽压9.4物态变化中的能量交换 课后作业（解析版）

第3节 饱和汽与饱和汽压 第4节 物态变化中的能量交换
1．(饱和汽压)(多选)关于饱和汽压，下列说法中正确的是(　　)
A．在一定温度下，饱和汽压一定
B．在一定温度下，未饱和汽压小于饱和汽压
C．饱和汽压随温度而变
D．饱和汽压与温度无关
答案　ABC
解析　饱和汽压只与温度有关，温度越高饱和汽压越大，A、C正确，D错误；在任一确定温度下，未饱和汽压都小于饱和汽压，B正确。
2．(饱和汽及未饱和汽)(多选)把未饱和汽变成饱和汽，可以采用如下的哪种方法(　　)
A．在温度不变时，可以减小压强，增加它的体积
B．在温度不变时，可以增加压强，减小它的体积
C．只增高未饱和汽的温度
D．在降低温度时，增大它的体积而保持它的压强不变
答案　BD
解析　因为未饱和汽的压强小于饱和汽压，在温度不变时，饱和汽压不变，减小气体的体积，水蒸气的压强增大，直到等于饱和汽压，故A错误，B正确。只降低温度，饱和汽压减小到等于水蒸气的压强，则未饱和汽变为饱和汽，故C错误，D正确。
3．(空气的湿度)(多选)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汽的压强表示
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汽的压强之比
答案　BC
解析　由于在空气中水蒸气含量不变的情况下，气温越高时饱和蒸汽压越大，人的感觉是越干燥，即人的感觉取决于相对湿度而非绝对湿度，A错误，B正确。空气的相对湿度是指空气中所含水蒸气压强与同温度下水的饱和汽压的比值，空气的绝对湿度就是空气中所含水蒸气的压强，故C正确，D错误。
4．(空气的湿度)当密闭室中的温度升高时，对室内的水蒸气量的判断和处于室内的人感觉到空气的干湿情况的说法正确的是(　　)
A．水蒸气量会减少，室内的人感到潮湿
B．水蒸气量不会减少，室内的人感到干燥
C．水蒸气量不会减少，室内的人感到潮湿
D．水蒸气量会减少，室内的人感到干燥
答案　B
解析　温度升高，密闭室内蒸汽量不会减少，绝对湿度p1不变，而水的饱和汽压ps随着温度升高而变大，所以变小，相对湿度变小，人们会感到干燥，故B项正确。
5．(熔化热和汽化热)下列说法不正确的是(　　)
A．不同晶体的熔化热不相同
B．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
C．不同非晶体的熔化热不相同
D．汽化热与温度、压强有关
答案　C
解析　不同的晶体有不同的结构，要破坏不同的物质结构，所需的能量也不同。因此，不同晶体的熔化热不相同，故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，故B正确。非晶体熔化过程中温度会不断改变，而不同温度下物质由固态变为液态时吸收的热量是不同的，所以非晶体没有确定的熔化热，故C错误。汽化热与温度、压强有关，故D正确。
6．(相对湿度)下列所给值中，相对湿度最大的是(　　)
A．20 ℃水蒸气，压强p1＝1.1×103 Pa
B．20 ℃水蒸气，压强p1＝1.3×103 Pa
C．10 ℃水蒸气，压强p1＝1.1×103 Pa
D．10 ℃水蒸气，压强p1＝1.3×103 Pa
答案　D
解析　温度越低，水的饱和汽压越小。而相对湿度＝
，所以温度越低、水蒸气的实际压强越高，相对湿度就越大，人就感到越潮湿，对比可知D中相对湿度最大。
7．(物态变化中的能量转化)200 g、－10 ℃的冰投入到500 g、4 ℃的水中，平衡后，求：[冰的比热容为2.1×103 J/(kg·℃)，熔化热为3.36×105 J/kg]
(1)系统中有冰熔化还是有水凝固？
(2)系统中冰的质量。
答案　(1)有冰熔化　(2)187.5 g
解析　(1)200 g、－10 ℃的冰升温到0 ℃需要吸收的热量：
Q吸＝c冰m冰Δt1＝2.1×103 J/(kg·℃)×0.2 kg×[0 ℃－(－10 ℃)]＝4.2×103 J，
500 g 4 ℃的水降温到0 ℃，需要放出的热量：
Q放＝c水m水Δt2＝4.2×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×(4 ℃－0 ℃)＝8.4×103 J，
因为Q吸(2)剩余的热Q＝8.4×103 J－4.2×103 J＝4.2×103 J，
因为Q＝λ·m，
所以m＝＝ kg＝1.25×10－2 kg＝12.5 g，
所以平衡后系统中冰的质量
m剩＝m冰－m＝187.5 g。
8．(综合)量热器的质量是0.20千克，比热容是4.2×102焦/(千克· ℃)，内装20 ℃的水0.10千克，如果把0.050千克0 ℃的冰放进水里，求混合后的温度。(λ冰＝3.35×105焦/千克)
答案　0 ℃
解析　对于涉及状态变化的热平衡问题，首先要分析冰完全熔化时需吸收的热量，看看水温降低到0 ℃放出的热量能否满足冰熔化的需要。
0 ℃的冰完全熔化需要吸收的热量：
Q1＝λ冰m冰＝1.68×104 J。
20 ℃的水温度降低到0 ℃放出的热量：
Q2＝c水m水(t－0 ℃)＝8.4×103 J。
20 ℃的量热器温度降低到0 ℃放出的热量：
Q3＝c器m器(t－0 ℃)＝1.68×103 J。
因为Q1>Q2＋Q3，
所以冰不能全部熔化，冰水混合的温度一定是0 ℃。
9．(综合)下面的表格是不同温度下水的饱和汽压：(单位：毫米汞柱)
某同学从电台的天气预报中得知：白天最高气温是28 ℃，大气相对湿度是60%，夜间地面最低温度降到20 ℃，请你帮助该同学判断一下是否可能出现露水。
答案　不可能
解析　我们可以根据天气预报的数据：白天的最高气温是28 ℃，从表格中查出这时水的饱和汽压是28.37毫米汞柱，由相对湿度的定义，可计算出此时空气的绝对湿度为28.37×60%＝17.02毫米汞柱，从表格中我们可以查出夜间地面最低温度降到20 ℃时的饱和汽压为17.54毫米汞柱，即此时空气中水蒸气仍未达到饱和状态，即温度还没降低到露点，不可能有露水形成。
10．(综合)如图甲所示，有一个排气口直径为2.0 mm的压力锅，排气口上用的限压阀G的质量为34.5 g。根据图乙所示的水的饱和汽压跟温度关系的曲线，求当压力锅煮食物限压阀放气时(即限压阀被向上顶起时)锅内能达到的最高温度。(1个标准大气压为1.01×105 Pa，重力加速度g＝10 m/s2)
答案　122 ℃左右
解析　根据所给条件，首先求得在限压阀被顶起时，压力锅内的最高压强，然后通过曲线，求出锅内能达到的最高温度。
由已知条件，设标准大气压为p0，G为限压阀重量，d为排气口直径，锅内最高压强设为p。
限压阀被顶起时，压力锅内最高压强应为
p＝p0＋＝1＋
＝2.1(atm)。
由图乙查得锅内温度为122 ℃左右。
11．(物态变化中的能量转化)一质量为100 kg、0 ℃的冰块，以10 m/s的速度沿水平表面滑动，由于冰块与水平表面之间摩擦的结果，使冰块滑了一段路程之后停了下来。已知冰的熔化热为3.345×105 J/kg，假定没有其他热交换且摩擦时产生的内能全部被冰吸收，试估算冰熔化了多少？
答案　1.495×10－2 kg
解析　求出冰块损耗的机械能有多少，即有多少机械能转化为热能，已知冰的熔化热，即可求出熔化了多少冰。
设冰的动能为mv2，经过一段路程滑行后停止，熔化冰块的质量为Δm，冰的熔化热为λ。
根据题意，冰块熔化时吸收的热量在数值上等于冰块动能的减少量。
则有：Δmλ＝mv2，
Δm＝＝ kg＝1.495×10－2 kg，
即冰熔化了1.495×10－2 kg。
12．(综合)容器里装有0 ℃的冰和水各500 g，向里面通入100 ℃的水蒸气后，容器里水的温度升高了30 ℃。假设容器吸收的热量很少，可以忽略不计，并且容器是绝热的。计算一下通入的水蒸气有多少？[已知100 ℃时水的汽化热L＝2.26×106 J/kg，冰的熔化热λ＝3.34×105 J/kg，水的比热容c＝4.2×103 J/(kg· ℃)]
答案　115 g
解析　冰熔化成0 ℃的水吸收的热量为
Q1＝λm1＝3.34×105×0.5 J＝1.67×105 J，
所有的水从0 ℃升至30 ℃时吸收的热量为
Q2＝c·2m1Δt1＝4.2×103×2×0.5×30 J＝1.26×105 J，
所以Q吸＝Q1＋Q2＝2.93×105 J。
设有质量为m2的水蒸气通入水中，放出的总热量为
Q放＝Lm2＋cm2Δt2，Q放＝Q吸
解得：m2＝＝ kg≈0.115 kg＝115 g。