高中物理 9.3 饱和汽与饱和汽压 9.4 物态变化中的能量交换课件 新人教选修33.ppt

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1、2021/8/11 星期三12021/8/11 星期三22021/8/11 星期三32021/8/11 星期三42021/8/11 星期三52021/8/11 星期三62021/8/11 星期三72021/8/11 星期三82021/8/11 星期三92021/8/11 星期三102021/8/11 星期三112021/8/11 星期三122021/8/11 星期三13一、动态平衡和饱和汽压一、动态平衡和饱和汽压2021/8/11 星期三141.动态平衡动态平衡理解这个问题理解这个问题,要抓住要抓住“动态动态”这个核心这个核心,也就是达到平衡时也就是达到平衡时,各各量之间还是变化的量之间还是变

2、化的,只不过变化的速度相同而已只不过变化的速度相同而已,只是从外观上只是从外观上看达到了平衡状态看达到了平衡状态.如果把两个过程分别称为正过程和逆过程如果把两个过程分别称为正过程和逆过程的话的话,当达到动态平衡时正过程速率应等于逆过程速率当达到动态平衡时正过程速率应等于逆过程速率.(1)处于动态平衡时处于动态平衡时,液体的蒸发仍在不断进行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处于动态平衡时的蒸汽密度与温度有关,温度越高温度越高,达到动态达到动态平衡时的蒸汽密度越大平衡时的蒸汽密度越大;(3)在密闭容器中的液体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最后必定

3、与上方的蒸汽处于动态平衡状态中状态中.2021/8/11 星期三152.影响饱和汽压的因素影响饱和汽压的因素(1)饱和汽压跟液体的种类有关饱和汽压跟液体的种类有关实验表明实验表明:在相同的温度下在相同的温度下,不同液体的饱和汽压一般是不同的不同液体的饱和汽压一般是不同的.挥发性大的液体挥发性大的液体,饱和汽压大饱和汽压大.(2)饱和汽压跟温度有关饱和汽压跟温度有关微观解释微观解释:饱和汽压随温度的升高而增大饱和汽压随温度的升高而增大.这是因为温度升高时这是因为温度升高时,液体里能量较大的分子增多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单位时间内从液面飞出的分子也增多增多,致使饱和

4、汽的密度增大致使饱和汽的密度增大,同时蒸汽分子热运动的平均动能同时蒸汽分子热运动的平均动能也增大也增大,导致饱和汽压增大导致饱和汽压增大.2021/8/11 星期三16(3)饱和汽压跟体积无关饱和汽压跟体积无关微观解释微观解释:在温度不变的情况下在温度不变的情况下,饱和汽的压强不随体积而变化饱和汽的压强不随体积而变化.其原因是其原因是,当体积增大时当体积增大时,容器中蒸汽的密度减小容器中蒸汽的密度减小,原来的饱和蒸原来的饱和蒸汽变成了未饱和蒸汽汽变成了未饱和蒸汽,于是液体继续蒸发于是液体继续蒸发.直到未饱和汽成为饱直到未饱和汽成为饱和汽为止和汽为止,由于温度没有改变由于温度没有改变,饱和汽的密

5、度跟原来的一样饱和汽的密度跟原来的一样,蒸汽蒸汽分子热运动的平均动能也跟原来一样分子热运动的平均动能也跟原来一样,所以压强不改变所以压强不改变,体积减体积减小时小时,容器中蒸汽的密度增大容器中蒸汽的密度增大,回到液体中的分子数多于从液面回到液体中的分子数多于从液面飞出的分子数飞出的分子数,于是于是,一部分蒸汽变成液体一部分蒸汽变成液体,直到蒸汽的密度减小直到蒸汽的密度减小到等于该温度下饱和汽的密度为止到等于该温度下饱和汽的密度为止.由于温度跟原来相同由于温度跟原来相同,饱和饱和汽密度不变汽密度不变,蒸汽分子热运动的平均速率也跟原来相同蒸汽分子热运动的平均速率也跟原来相同,所以压所以压强也不改变

6、强也不改变.2021/8/11 星期三17 正确理解动态平衡的意义是掌握饱和汽的关键，正确理解动态平衡的意义是掌握饱和汽的关键，利用好气体压强的微观解释是理解饱和汽压影响因素的基础利用好气体压强的微观解释是理解饱和汽压影响因素的基础.2021/8/11 星期三18【典例典例1】水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，这时水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，这时()A.水不再蒸发水不再蒸发B.水蒸气不再液化水蒸气不再液化C.蒸发和液化达到动态平衡蒸发和液化达到动态平衡D.以上说法都不对以上说法都不对 【解题指导解题指导】水蒸气达到饱和时水蒸气达到饱和时,是本题的关键词是本题的关键词,即此即此

7、时处于动态平衡过程时处于动态平衡过程.2021/8/11 星期三19【标准解答标准解答】选选C.C.蒸发是分子从液体中跑到气体中，而液化是蒸发是分子从液体中跑到气体中，而液化是气体分子跑到液体中气体分子跑到液体中.水蒸气达到饱和时，蒸发和液化仍在继水蒸气达到饱和时，蒸发和液化仍在继续进行，只不过蒸发和液化的水分子数量相等而已，续进行，只不过蒸发和液化的水分子数量相等而已，C C正确正确.2021/8/11 星期三20【规律方法规律方法】关于饱和汽的平衡问题关于饱和汽的平衡问题(1)(1)饱和汽处于一种动态平衡饱和汽处于一种动态平衡.(2)(2)分子数密度及饱和汽压均保持不变分子数密度及饱和汽压

8、均保持不变.2021/8/11 星期三21二、物态变化中能量特点和温度特点二、物态变化中能量特点和温度特点2021/8/11 星期三271.晶体熔化过程中的能量特点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振动.对固体加热对固体加热,在其开始熔化之前在其开始熔化之前,获得的能量主要转化为分获得的能量主要转化为分子的动能子的动能,使物体温度升高使物体温度升高,当温度升高到一定程度当温度升高到一定程度,一部分分子一部分分子的能量足以克服其他分子的束缚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从

9、而可以在其他分子间移动,固体开始熔化固体开始熔化.2021/8/11 星期三282.液体汽化过程中的能量特点液体汽化过程中的能量特点液体汽化时液体汽化时,由于体积明显增大由于体积明显增大,吸收热量吸收热量,一部分用来克服分子一部分用来克服分子间引力做功间引力做功,另一部分用来克服外界压强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互逆过程的能量特点(1)一定质量的晶体一定质量的晶体,熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量相熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量相等等.(2)一定质量的某种物质一定质量的某种物质,在一定的温度和压强下在一定的温度和压强下,汽化时吸收的汽化时吸收的热量与液化时放

10、出的热量相等热量与液化时放出的热量相等.2021/8/11 星期三294.固体熔化过程中的温度特点固体熔化过程中的温度特点晶体熔化过程中晶体熔化过程中,当温度达到熔点时当温度达到熔点时,吸收的热量全部用来破坏吸收的热量全部用来破坏空间点阵，增加分子势能空间点阵，增加分子势能,而分子平均动能却保持不变而分子平均动能却保持不变,所以晶所以晶体有固定的熔点体有固定的熔点.非晶体没有空间点阵非晶体没有空间点阵,吸收的热量主要转化为吸收的热量主要转化为分子的动能分子的动能,不断吸热不断吸热,温度就不断上升温度就不断上升.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由于在不同温度下物质由固态变成液态

11、时吸收的热量不同,而而晶体有固定的熔点晶体有固定的熔点,因此有固定的熔化热因此有固定的熔化热,非晶体没有固定的熔非晶体没有固定的熔点点,也就没有固定的熔化热也就没有固定的熔化热.2021/8/11 星期三30 根据分子动理论的知识可以知道在物态变化中根据分子动理论的知识可以知道在物态变化中为什么会有能量的吸收或放出，用能量守恒定律能理解能量的为什么会有能量的吸收或放出，用能量守恒定律能理解能量的转化过程和方向转化过程和方向.2021/8/11 星期三31【典例典例2】下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.1 g 0 的冰和的冰和1 g 0 的水分子动能、分子势能和内能的水分子动能、分子势

12、能和内能均相同均相同B.1 g 0 的冰比的冰比1 g 0 的水分子动能、分子势能和内能的水分子动能、分子势能和内能都要小都要小C.1 g 100 的水和的水和1 g 100 的水蒸气分子平均动能和分的水蒸气分子平均动能和分子总动能都相同子总动能都相同D.1 g 100 的水的内能比的水的内能比1 g 100 的水蒸气的内能小的水蒸气的内能小2021/8/11 星期三32【标准解答标准解答】选选C C、D.0 D.0 的冰熔化成的冰熔化成0 0 的水，温度不变，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

13、的热量用来增大分子势能，内能增大，熔化过程中吸收的热量用来增大分子势能，内能增大，A A、B B错；由水的汽化过程可知错；由水的汽化过程可知C C、D D对对.2021/8/11 星期三33【规律方法规律方法】分析物态变化问题的技巧分析物态变化问题的技巧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，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，平均动能不变；二是抓住物态变化中的宏观特征是温度不变，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况.2021/8/1

14、1 星期三34【典例典例】(2020南充高二检测南充高二检测)一一电炉的功率电炉的功率P=200 W,将质量将质量m=240 g的固体样品放在电炉内的固体样品放在电炉内,通电后电炉通电后电炉内的温度变化如图所示内的温度变化如图所示,设电能全部设电能全部转化为热能并全部被样品吸收转化为热能并全部被样品吸收,试问试问:该固体样品的熔点和熔化热为多大该固体样品的熔点和熔化热为多大?2021/8/11 星期三36【解题指导解题指导】由熔化曲线上温度不变部分可找出熔点由熔化曲线上温度不变部分可找出熔点,根据熔化时间和电炉根据熔化时间和电炉功率可知电流做功的多少功率可知电流做功的多少,这些功全部转化为热并

15、全部用于样这些功全部转化为热并全部用于样品熔化品熔化.2021/8/11 星期三37【标准解答标准解答】样品的熔点为样品的熔点为60,60,熔化时间熔化时间t=2 min,t=2 min,电流做功电流做功W=Pt.W=Pt.设样品的熔化热为设样品的熔化热为,样品熔化过程中共吸收热量样品熔化过程中共吸收热量Q=m.Q=m.由由W=Q,W=Q,即即Pt=m,Pt=m,得得答案答案:60 1105 J/kg:60 1105 J/kg2021/8/11 星期三382021/8/11 星期三39一、选择题一、选择题1.在如图所示的四个图象中，属于晶体凝固图象的是在如图所示的四个图象中，属于晶体凝固图象的

16、是()2021/8/11 星期三40【解析解析】选选C.C.首先分清晶体与非晶体的图象首先分清晶体与非晶体的图象.晶体凝固时有确晶体凝固时有确定的凝固温度，非晶体没有确定的凝固温度，故定的凝固温度，非晶体没有确定的凝固温度，故A A、D D图象是非图象是非晶体的图象晶体的图象;再次分清熔化是固体再次分清熔化是固体液体，达到熔点前是吸收液体，达到熔点前是吸收热量，温度升高的，而凝固过程则恰好相反，故热量，温度升高的，而凝固过程则恰好相反，故C C对对.2021/8/11 星期三412.火箭在大气中飞行时，它的头部跟空气摩擦发热，温度可达几火箭在大气中飞行时，它的头部跟空气摩擦发热，温度可达几千摄

17、氏度，在火箭上涂一层特殊材料，这种材料在高温下熔化并千摄氏度，在火箭上涂一层特殊材料，这种材料在高温下熔化并且汽化，能起到防止烧坏火箭头部的作用，这是因为且汽化，能起到防止烧坏火箭头部的作用，这是因为()A.熔化和汽化都吸热熔化和汽化都吸热B.熔化和汽化都放热熔化和汽化都放热C.熔化放热，汽化吸热熔化放热，汽化吸热D.熔化吸热，汽化放热熔化吸热，汽化放热【解析解析】选选A.这种特殊材料在熔化和汽化过程中都是吸收热量的，这种特殊材料在熔化和汽化过程中都是吸收热量的，从而防止火箭头部温度太高，故从而防止火箭头部温度太高，故A选项正确选项正确.2021/8/11 星期三423.(2020大庆高二检测

18、大庆高二检测)下列关于蒸发和沸腾的说法中，正确的下列关于蒸发和沸腾的说法中，正确的有有()A.蒸发和沸腾都可在任何温度下发生蒸发和沸腾都可在任何温度下发生B.蒸发和沸腾只能在一定温度下进行蒸发和沸腾只能在一定温度下进行C.蒸发和沸腾可发生在液体内部和表面蒸发和沸腾可发生在液体内部和表面D.蒸发只发生在液体表面，沸腾发生在液体内部和表面蒸发只发生在液体表面，沸腾发生在液体内部和表面【解析解析】选选D.蒸发可在任何温度下发生，沸腾只能在一定温度蒸发可在任何温度下发生，沸腾只能在一定温度下进行，故下进行，故A、B错，蒸发只能发生在液体表面，沸腾可发生错，蒸发只能发生在液体表面，沸腾可发生在液体内部和

19、表面，故在液体内部和表面，故C错、错、D对对.2021/8/11 星期三434.(2020海南高考海南高考)关于空气湿度，下列说法正确的是关于空气湿度，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所含水蒸气的压强之比2021/8/11 星期

20、三44【解析解析】选选B B、C.C.相对湿度越大，人感觉越潮湿，相对湿度大相对湿度越大，人感觉越潮湿，相对湿度大时，绝对湿度不一定大，故时，绝对湿度不一定大，故A A错误；相对湿度较小时，人感觉错误；相对湿度较小时，人感觉干燥，故干燥，故B B正确；用空气中水蒸气的压强表示的湿度叫做空气正确；用空气中水蒸气的压强表示的湿度叫做空气的绝对湿度，用空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽的绝对湿度，用空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比叫做相对湿度，故压之比叫做相对湿度，故C C正确，正确，D D错误错误.2021/8/11 星期三455.对饱和汽，下面说法正确的是对饱和汽，下面说法正

21、确的是()A.达饱和汽时液面上的气体分子的密度不断增大达饱和汽时液面上的气体分子的密度不断增大B.达饱和汽时液面上的气体分子的密度不变达饱和汽时液面上的气体分子的密度不变C.将未饱和汽转化成饱和汽可以保持温度不变，增大体积将未饱和汽转化成饱和汽可以保持温度不变，增大体积D.将未饱和汽转化成饱和汽可以保持体积不变，升高温度将未饱和汽转化成饱和汽可以保持体积不变，升高温度2021/8/11 星期三46【解析解析】选选B.B.饱和汽是指单位时间内逸出液面的分子数和返回饱和汽是指单位时间内逸出液面的分子数和返回液面的分子数相等的状态，分子密度不变，液面的分子数相等的状态，分子密度不变，A A错、错、B

22、 B对；在一定对；在一定温度下，增大体积，减小分子密度，不能使未饱和汽转化为饱温度下，增大体积，减小分子密度，不能使未饱和汽转化为饱和汽，和汽，C C错；在体积不变的情况下，升高温度，增大了饱和汽错；在体积不变的情况下，升高温度，增大了饱和汽压，不能使未饱和汽达到饱和状态，压，不能使未饱和汽达到饱和状态，D D错错.2021/8/11 星期三476.晶体吸收一定热量后晶体吸收一定热量后()A.温度一定升高温度一定升高B.晶体的状态一定发生变化晶体的状态一定发生变化C.温度和状态都会发生变化温度和状态都会发生变化D.可能温度升高，也可能状态发生变化可能温度升高，也可能状态发生变化【解析解析】选选

23、D.晶体吸收热量后在熔化前状态不变，温度升高，晶体吸收热量后在熔化前状态不变，温度升高，在熔化过程中，吸收热量，温度不变，状态变化，故在熔化过程中，吸收热量，温度不变，状态变化，故A、B、C错，错，D对对.2021/8/11 星期三48 【方法技巧方法技巧】晶体吸热能量问题分析方法晶体吸热能量问题分析方法解答此类问题要明确物态是否变化，物态不变化，吸收的热量解答此类问题要明确物态是否变化，物态不变化，吸收的热量用来升高物体的温度，分子平均动能增加，物态发生变化，吸用来升高物体的温度，分子平均动能增加，物态发生变化，吸收的热量主要是破坏晶体的分子结构，增大分子势能，而温度收的热量主要是破坏晶体的

24、分子结构，增大分子势能，而温度不变不变.2021/8/11 星期三497.水的凝固点是水的凝固点是0，如果把，如果把0 的冰放到的冰放到0 的房间里，的房间里，则则()A.冰一定会熔化冰一定会熔化B.冰一定不会熔化冰一定不会熔化C.冰可能熔化，也可能不熔化冰可能熔化，也可能不熔化D.冰将全部熔化冰将全部熔化【解析解析】选选B.冰是晶体，它的熔化需满足两个条件：冰是晶体，它的熔化需满足两个条件：温度达温度达到熔点到熔点0；还要继续吸收热量还要继续吸收热量.0 的冰不能从的冰不能从0 的环境的环境里吸收热量，所以不能熔化里吸收热量，所以不能熔化.2021/8/11 星期三508.(2020深圳高二

25、检测深圳高二检测)干湿泡湿度计的湿泡温度计与干泡温度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，表示计的示数差距越大，表示()A.空气的绝对湿度越大空气的绝对湿度越大B.空气的相对湿度越小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空气中的水蒸气的绝对湿度离饱和程度越远【解析解析】选选B、D.示数差距越大，说明湿泡的蒸发非常快，空示数差距越大，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，故度越远，

26、故B、D正确，正确，A、C错误错误.2021/8/11 星期三51二、非选择题二、非选择题9.测得室温为测得室温为20 时水的饱和汽压是时水的饱和汽压是2.34 kPa，空气中水蒸气，空气中水蒸气的实际压强是的实际压强是0.799 kPa.求此时空气的相对湿度是多少？求此时空气的相对湿度是多少？2021/8/11 星期三52【解析解析】利用公式求解利用公式求解.已知水蒸气的实际压强已知水蒸气的实际压强p=0.799 kPa,p=0.799 kPa,20 20 时水的饱和汽压时水的饱和汽压p p饱饱=2.34 kPa=2.34 kPa，答案：答案：34%34%2021/8/11 星期三5310.

27、容器里装有容器里装有0 的冰和水各的冰和水各500 g,向里面通入向里面通入100 的水蒸气后的水蒸气后,容器里水的温度升高了容器里水的温度升高了30.假设容器吸收假设容器吸收的热量很少的热量很少,可以忽略不计可以忽略不计,并且容器是绝热的并且容器是绝热的.计算一下计算一下通入的水蒸气有多少通入的水蒸气有多少?已知已知100 时水的汽化热时水的汽化热L=2.26106 J/kg,冰的熔化热冰的熔化热=3.34105 J/kg,水的比热容水的比热容c=4.2103 J/(kg)2021/8/11 星期三54【解析解析】冰熔化成冰熔化成00的水吸收的热量为的水吸收的热量为Q1=m1=3.34105

28、0.5 J=1.67105 J,Q1=m1=3.341050.5 J=1.67105 J,所有的水从所有的水从0 0 升到升到3030时吸收的热量为时吸收的热量为Q2=c 2m1t1=4.210320.530 J=1.26105 J,Q2=c 2m1t1=4.210320.530 J=1.26105 J,所以所以Q Q吸吸=Q1+Q2=2.93105 J.=Q1+Q2=2.93105 J.设有质量为设有质量为m2m2的水蒸气通入水中的水蒸气通入水中,放出的总热量为放出的总热量为Q Q放放=Lm2+cm2t2,=Lm2+cm2t2,其中其中t2=100-30=70 t2=100-30=70 由由Q Q吸吸=Q=Q放放,解得解得:m20.115 kg=115 g.m20.115 kg=115 g.答案：答案：0.115 kg(0.115 kg(或或115 g)115 g)2021/8/11 星期三55Thank you!Thank you!2021/8/11 星期三562021/8/11 星期三57