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第九章 固体、液体和物态变化
第九章 固体、液体和物态变化
液
气
任何
一定
不变
高低
大小
较高
汽化
吸热
等于
动态平衡
饱和状态
压强
增大
无关
无关
压强
饱和汽压
质量
相等
温度
质量
温度
相等
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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.知道饱和汽、未饱和汽与饱和汽压等概念，知道影响饱和汽压的因素，知道饱和汽是一种动态平衡． 2.理解空气的绝对湿度和相对湿度，并能进行简单计算，了解湿度对日常生活的影响． 3.了解固体的熔化热，知道不同固体有不同的熔化热．了解汽化的两种方式，知道沸点与气压的关系． 4.了解熔化、凝固、汽化和液化的概念及其过程中的能量转化．
一、汽化现象
1．概念：物质从液态变成气态的过程叫做汽化．
2．汽化的两种方式比较
种类异同 蒸发 沸腾
区别 特点 只在液体表面进行；在任何温度下都能发生；是一种缓慢的汽化过程 在液面和内部同时发生；只在一定的温度下发生；沸腾时液体温度不变；是一种剧烈的汽化过程
影响因素 液体温度的高低；液体表面积的大小；液体表面处空气流动的快慢 液体表面处大气压的大小，大气压较高时，沸点也比较高；反之，沸点较低
相同点 都是汽化现象，都要吸热
1．(1)在任何温度下蒸发和沸腾都能进行．( )
(2)液体吸收热量时一定会汽化．( )
(3)在高山上用普通锅煮饭不容易将饭煮熟．( )
(4)蒸发可以使液体降温．( )
(5)蒸发和沸腾都是吸热的过程．( )
提示：(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)√
二、饱和汽与饱和汽压
1．动态平衡：在相同时间内，由液面飞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平衡状态．这种平衡是一种动态的平衡．
2．饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽．
3．未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽．
4．饱和汽压：一定温度下饱和汽的压强．
5．饱和汽压的变化：随温度的升高而增大．饱和汽压与蒸汽的体积无关，和蒸汽体积中有无其他气体无关．
密闭容器里的液体和气体达到平衡时蒸发就停止了吗？
提示：蒸发和液化达到平衡时单位时间内从液体表面飞出的分子数与回到液体中的分子数相等，是一种动态平衡，蒸发仍在进行，并没有停止．
三、空气的湿度和湿度计
1．绝对湿度：空气中所含水蒸气的压强．
2．相对湿度：空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比．即
相对湿度＝
3．常用湿度计：干湿泡湿度计、毛发湿度计、传感器湿度计．
2．(1)绝对湿度越小则相对湿度也一定越小．( )
(2)空气的相对湿度越大，则人越感觉潮湿．( )
(3)干湿泡湿度计正常使用时，两温度计示数相同，则表示相对湿度为100%.( )
提示：(1)× (2)√ (3)√
四、熔化热和汽化热
1．熔化热
(1)概念：某种晶体熔化过程中所需的能量与其质量之比，称做这种晶体的熔化热．
(2)特点：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．
2．汽化热
(1)某种液体汽化成同温度的气体时所需的能量与其质量之比，叫做这种物质在这个温度下的汽化热．
(2)特点：一定质量的物质，在一定的温度和压强下，汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等．
3．(1)熔化和汽化都放热．( )
(2)熔化和汽化都吸热．( )
(3)不同晶体的熔化热不相同．( )
提示：(1)× (2)√ (3)√
饱和汽和饱和汽压
1．动态平衡的理解
(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状态中．
2．影响饱和汽压的因素
(1)饱和汽压跟液体的种类有关：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：在温度不变的情况下，饱和汽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速率也跟原来相同，所以压强也不改变．
3．把未饱和汽变成饱和汽的方法
(1)在体积不变的条件下，降低未饱和汽的温度，可以使在较高的温度时的未饱和汽变成较低温度时的饱和汽．如果继续降低温度，饱和汽会液化成液体．
(2)在温度不变的条件下，增大压强可以使未饱和汽变成饱和汽．
(多选)关于饱和汽的下列说法正确的是( )
A．一定温度下，饱和汽的密度是一定的
B．相同温度下，不同液体的饱和汽压是相同的
C．饱和汽压随温度升高而增大，与体积无关
D．理想气体定律对饱和汽不适用，而未饱和汽近似遵守理想气体定律
[解题探究] (1)液体的饱和汽压由什么因素决定？
(2)理想气体定律的适用前提是什么？
[解析] 饱和汽的密度、饱和汽压都是由温度决定的，且随着温度的升高而增大，与体积无关，选项A、C正确；相同温度下，饱和汽压与液体的种类有关，不同液体的饱和汽压一般不同，选项B错误；未饱和汽近似遵守理想气体定律，一旦达到饱和，再继续加压饱和汽将会部分液化，故理想气体定律不再适用，选项D正确．
[答案] ACD
饱和汽压是由液体的种类和外界温度共同决定，与饱和汽的体积无关．
(1)在同一温度下，不同液体的饱和汽压一般不同，挥发性大的液体其饱和汽压大．
(2)温度一定时，同种液体的饱和汽压与饱和汽的体积无关，也与液体上方有无其他气体无关．
(3)同一种液体的饱和汽压，当温度升高时增大，蒸发比液化快；当温度降低时而减小，液化比蒸发快．最后达到新的动态平衡．
1.(多选)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：选ACD．未饱和汽的密度小于饱和汽的密度，压强小于饱和汽压，对未饱和汽气体实验定律是近似适用的，保持温度不变，减小体积，可以增大压强，增大饱和汽的密度，则选项A正确，选项B错误．降低温度，饱和汽压减小，若体积不变，当降低温度时，可使压强减小到降低温度后的饱和汽压，则选项C、D正确．
绝对湿度和相对湿度
相对湿度和绝对湿度都与温度有关系，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．
空气的湿度对人的生活有很大影响，医学研究表明，夏季引发中暑有三个临界点：
气温在30 ℃～31 ℃，相对湿度大于85%.
气温超过38 ℃，相对湿度大于50%.
气温超过40 ℃，相对湿度大于30%.
可以看出，在相对湿度较大时，较低的温度就能引起中暑．
(1)根据相对湿度＝，即B＝×100%，知道了水蒸气的实际压强和同温度水的饱和汽压，代入公式即求得相对湿度．
(2)注意单位的统一，水蒸气的实际压强和同温度水的饱和汽压的单位是毫米汞柱(mmHg)．
(3)在某一温度下，水的饱和汽压是一定值，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．
气温为10 ℃时，测得空气的绝对湿度p＝800 Pa，则此时的相对湿度为多少？如果绝对湿度不变，气温升至20 ℃，相对湿度又为多少？(已知10 ℃时水的饱和汽压为p1＝1.228×103 Pa，20 ℃时水的饱和汽压为p2＝2.338×103Pa)
[解析] 10 ℃时水的饱和汽压为p1＝1.228×103 Pa，由相对湿度公式得此时的相对湿度
B1＝×100%＝×100%≈65.1%
20 ℃时水的饱和汽压为p2＝2.338×103 Pa，同理得相对湿度
B2＝×100%＝×100%≈34.2%.
[答案] 65.1% 34.2%
由计算可知，绝对湿度不变时即空气中水汽密度不变，温度越高，它离饱和的程度越远，人们感觉越干燥；掌握相对湿度的公式，体会相对湿度与绝对湿度的区别与联系是解题关键．
2.(多选)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
解析：选BD.示数差距越大，说明湿泡的蒸发越快，说明空气的相对湿度越小，即水蒸气的绝对湿度离饱和程度越远，故选项B、D正确，选项A、C错误．
物态变化中的能量和温度
1．晶体熔化过程中的能量特点：固体分子间的强大作用使固体分子只能在各自的平衡位置附近振动．对固体加热，在其开始熔化之前，获得的能量主要转化为分子的动能，使物体温度升高，当温度升高到一定程度，一部分分子的能量足以克服其他分子的束缚，从而可以在其他分子间移动，固体开始熔化．
2．液体汽化过程中的能量特点：液体汽化时，由于体积明显增大，吸收热量，一部分用来克服分子间引力做功，另一部分用来克服外界压强做功．
3．互逆过程的能量特点
(1)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．
(2)一定质量的某种物质，在一定的温度和压强下，汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等．
4．固体熔化过程中的温度特点
(1)晶体熔化过程中，当温度达到熔点时，吸收的热量全部用来破坏空间点阵，增加分子势能，而分子平均动能却保持不变，所以晶体有固定的熔点．非晶体没有空间点阵，吸收的热量主要转化为分子的动能，不断吸热，温度就不断上升．
(2)由于在不同温度下物质由固态变成液态时吸收的热量不同，而晶体有固定的熔点，因此有固定的熔化热，非晶体没有固定的熔点，也就没有固定的熔化热．
(多选)关于固体的熔化，下列说法正确的是( )
A．固体熔化过程，温度不变，吸热
B．固体熔化过程，温度升高，吸热
C．常见的金属熔化过程，温度不变，吸热
D．对固体加热，当温度升高到一定程度时才开始熔化
[思路点拨] (1)固体熔化过程温度如何变化？
(2)熔化过程指的哪段过程？
[解析] 只有晶体熔化时，温度才不变；在温度达到熔点之前，吸收的热量主要用来增加分子的平均动能，因而温度一直升高；当温度达到熔点，晶体开始熔化，温度就不再变化．
[答案] CD
解答此类问题要抓住两点：一是温度是分子平均动能的标志，温度不变，分子平均动能不变；二是抓住物态变化中的宏观特征是吸热还是放热，再依据能量守恒的观点，分析能量的变化情况．
3.(多选)下列说法中正确的是( )
A．1 g 0 ℃的冰变为1 g 0 ℃的水，分子动能、分子势能和内能均不变
B．1 g 0 ℃的冰变为1 g 0 ℃的水，分子动能、分子势能和内能都变小
C．1 g 100 ℃的水变为1 g 100 ℃的水蒸气，分子平均动能和分子总动能都不变
D．1 g 100 ℃的水变为1 g 100 ℃的水蒸气，内能变大
解析：选CD.0 ℃的冰熔化成0 ℃的水，温度不变，分子的平均动能不变，分子总数不变，总动能不变，而冰在熔化过程中吸收的热量用来增大分子势能，内能增大，选项A、B错误；对水的汽化过程，同理可知选项C、D正确.
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