高二物理 饱和汽与饱和汽压

嘴哆市安排阳光实验学校高二物理选修3-3 饱和汽与饱和汽压
【知识要点】
1．物质从液态变成气态的过程叫汽化，汽化有蒸发和沸腾两种方式。

蒸发只发生在液体表面，任何温度下都能进行。

沸腾是在内部、液面同时进行的剧烈的汽化现象，沸腾只在一定的温度（即沸点）下才能发生。

２．当密闭容器内蒸发停止时，与液体保持动态平衡的蒸气称为饱和汽，相应的压强称为饱和汽压，饱和汽压具有以下重要性质：
⑴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。

⑵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。

例如，100℃时饱和水汽压是76cmHg。

⑶同一种液体的饱和汽压随着温度的升高而迅速增大。

如0℃时，水的饱和汽压仅为4.6mmHg。

３．液体汽化时，未达到动态平衡的汽叫做未饱和汽。

未饱和汽同一般气体一样近似遵循理想气体状态方程。

但应当注意，在一个密闭容器内只要有液体存在，最终此种液体的蒸气必然处于饱和状态，但若无液体存在，则容器内的蒸气就不一定能达到饱和。

４．空气的绝对湿度和相对湿度由于地面水分的蒸发，空气中总有水蒸气，而空气中所含水汽的多少就决定了空气的潮湿程度。

⑴绝对湿度：我们用空气里所含水汽的压强(水蒸汽的压强)来表示空气的湿度，称为绝对湿度。

⑵相对湿度：在某一温度下，水蒸汽的压强与同温度下饱和汽压的比，称为空气的相对湿度。

即相对湿度%
100
⨯
=
s
p
p
B。

【典型例题】
例1．关于饱和汽，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
例2．在烧瓶中盛半瓶水，用一只插有玻璃管和温度计的塞子塞紧瓶口，再用一段橡皮管把玻璃管和注射器连通（或者连接一个小气筒）。

用酒精灯给烧瓶加热，你可从温度计上看到，当温度接近100℃时，瓶里的水沸腾了。

这时你用力推压针筒活塞（或者压气筒活塞），增大瓶里的压强，你会看到，虽然仍在加热，水的温度也略有升高，但是沸腾停止了。

试解释这个现象。

例３．容器中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，以下说法正确的
是 ( )
A．上提活塞使汽的体积增为2V时，汽的压强变为P/2
B．下压活塞使汽的体积变为V/2时，汽的压强变为
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
例4．测得室温20℃时，空气的绝对湿度P＝0 .779kPa，求此时空气的相对湿度是多少？
【当堂反馈】
１．在制糖工业中，常用沸腾的办法除去糖汁中的水分，为了使糖在沸腾时候不致变质，沸腾温度要低于100℃。

为此，可采用的办法是（）
A．把糖汁放在敞开口的容器内进行加热，使糖汁面上的气压保持1大气压B．把糖汁放在密闭容器中加热，往容器内打入气体，使糖汁面上的气压大于1大气压
C．把糖汁放在密闭容器中加热，从容器内抽出气体，使糖汁面上的气压小于大气压
D．以上做法都可以2．对动态平衡说法不正确的是（）
A．当气态分子的数密度增大到一定程序时就会达到这样的状态
B．在相同时间内回到液体中的分子数等于从液体面飞出去的分子数
C．此时，蒸气的密度不再增大，液体也不再减少
D．蒸发的速度不再改变，以恒速蒸发
3．空气的温度是10℃时，空气里水汽的压强是8mm汞柱，求这时空气的相对湿度，已知10℃时的饱和汽压P＝9.21mm汞柱。

4．解释下面的现象：密闭容器中装有少量液态乙醚，当容器的温度升高时，液态乙醚逐渐减少；容器升高到一定温度时，液态乙醚消失；容器冷却时，容器中又出现液态乙醚。

作业本：
1．液体温度越高蒸发越快的原因是（）
A．液体具有的热能增加了
B．液体发生热膨胀
C．液体分子的平均速率变大，能够克服液面分子的吸引跑出液面的分子数增加D．以上说法都对
2．想把封闭在汽缸中的未饱和汽变成饱和汽，下列方法中一定可以实现的是（）
A．在温度不变时，增加它的体积，减小压强
B．在温度不变时，减小它的体积，增大压强
C．升高未饱和汽的温度，同时增大其体积，保持压强不变
D．以上方法均不可能
3．有甲、乙、丙三支相同的温度计，其中一支不准确，将甲放在空气中，乙放在密闭的酒精瓶中，将丙放在开口的酒精瓶中，过一段时间，三支温度计的示数都是22℃则（）
A．甲不准确 B．乙不准确C．丙不准
确 D．不能判定哪支不准确
４．下列说法中正确的
是(
)
A．冰在0°C时一定会熔化，因为0°C是冰的熔点
B．液体蒸发的快慢与液体温度的高低有关
C．0°C的水，其内能也为零
D．冬天看到嘴里吐出“白气”，这是汽化现象
５．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６．使气体液化的方法是（）
A．在保持体积不变的情况下不断降低气体的温度
B．在保持体积不变下，使气体温度升高
C．在保持温度不变的情况下增大压强，能使一切气体液化
D．降低气体的温度到某个特殊温度以下，然后增大压强
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
８．判断下列几种情况里的汽是饱和汽还是未饱和汽?
(1)装在密封的酒坛子里的酒可以封存多年，且越陈越香，而酒却不见少。

酒坛里液面上方是___________。

(2)居室的相对湿度以60％～70％为宜，这时空气里的水汽是__________。

(3)秋日的深夜，在荷叶上有露珠出现，这时空气里的水汽是___________。

９．两个托里拆利管倒立在水银槽中，甲管上端有空气，乙管上端是真空。

现
在把两种液体分别导入这两个管中，水银柱上端各略有少许未蒸发的液体。

这
时，两个水银柱的高度相同。

问哪一个管中的液体的饱和汽压值较大？请说明
理由。

10．某食堂的厨房内，温度是30°C，绝对湿度是P 1=2.1×103
帕，而这时室外温度是19°C，绝对湿度是P 2=1.3×103
帕。

那么，厨房内外空气的相对湿度相差多少？在厨房内感觉潮湿，还是在厨房外感觉潮湿？（30°C 时水的饱和汽压为P 3=4.2×103
帕，19°C 时水的饱和汽压为P 4=2.2×103
帕）
11．有一体积22.4L 的密闭容器，充有温度1T 、压强3atm 的空气和饱和水汽，并有少量的水；今保持温度1T 不变，将体积加倍，压强变为2atm ，底部的水恰好消失，试问1T 是多少？若保持温度1T 不变，体积增为最多体积的4倍，试问这时容器内的压强是多少？容器内水和空气的质量各是多少？设饱和水汽可看
作是理想气体。

１２. 如图所示为在10℃到30℃范围内水的饱和蒸气压曲线。

现将温度为27℃、压强为1atm 、相对湿度80%的空气封闭在某一容器中，把它逐渐冷却到12℃。

试问：(1)这时空气的压强是多少？(2)温度降到多少时开始有水凝结？这时空气中所含的水蒸气为百分之几？ 【典型例题】
例1：ACD 。

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AC 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。

例2：液体沸腾的条件就是在某个温度下的饱和汽压与外界压强相等，正常情况下，当温度接近100℃时，瓶里的水沸腾了，这说明水在100℃时的饱和汽压接近等于一个大气压。

当用力推压针筒活塞，增大瓶里的压强时，如果水的温度仍为100℃，则此时水的饱和汽压就小于外界气体压强，水就不会沸腾，也就是我们常说的“水的沸点升高了”。

例3：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增为2V 时，容器中的汽变为未饱和汽，它遵循玻意耳定律，压强变成P/2。

下压活塞使汽的体积变为V/2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 ，只是汽的质量减少了。

例4：当温度为20℃时，水蒸气的饱和汽压为2.3×103
Pa ，空气的绝对湿度就是空气中所含水蒸气的压强，根据相对湿度的定义可知，此时空气的相对湿度
等于水蒸气的实际压强与同温下水的饱和汽压之比，即等于0 .779/2.3＝33.9%。

【当堂反馈】
1．C 。

液体只有在它的饱和汽压等于外界压强时才能沸腾。

要使液体温度低于100℃沸腾，必须使糖汁上面的气压低于1大气压。

2．D
3．解析：根据相对湿度的定义可知，此时空气的相对湿度等于水蒸气的实际压强与同温下水的饱和汽压之比，即等于8/9.21＝87%
30 t 0
10
20
4．答案：液体的饱和汽压随温度的升高而升高，所以当温度升高时，液态乙醚继续蒸发，直至消失；当温度降低时，气态乙醚达到饱和再液化为液态乙醚。

作业本：
1．A。

从微观角度看，蒸发就是液体分子从液面跑出来的过程，分子从液面跑出时，需要克服液体表面层中分子的引力做功，所以只有那些热运动动能较大的分子才可以跑出来，因而使留在液体内部的分子所具有的平均动能增大，蒸发越快。

2．B。

未饱和汽同一般气体一样近似遵循理想气体状态方程。

在在温度不变时，减小它的体积，压强增大。

3．C．蒸发吸热，液体本身的温度要降低，甲温度计上无液体不存在蒸发现象；乙放在密闭的酒精瓶中，蒸发受阻不能进行，故温度计的示数与周围环境的温度相同，应准确；丙在开口酒精瓶中，酒精蒸发吸热，酒精温度应降低，所以应低于22℃，故丙不准确。

4．B．熔化不仅需要温度达到熔点，还需要继续吸热，A错。

液体温度高其分子运动加剧，容易跑出液面，即蒸发变快，B对。

0°C的水的分子也在永不停息的做热运动，其内能也不为零，C错。

嘴中的气体温度较高，遇到冷空气后液化为小水滴，即为“白气”，D错。

5．C。

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，蒸发可在任何温度下发生，且随温度的升高蒸发加剧。

6．AD
7．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，所以饱和汽不符合理想气体的状态方程，B对。

8．饱和汽,不饱和汽, 饱和汽
9．乙管中的液体饱和汽压值较大，因为甲管中不仅有蒸汽的压强，还有空气的压强，乙管中只有蒸汽的压强。

10．解析：厨房内的相对湿度3
1
13
3
2.110
100%100%50%
4.210
P
B
P
⨯
=⨯=⨯=
⨯
厨房外的相对湿度3
2
23
3
1.310
100%100%59%
2.210
P
B
P
⨯
=⨯=⨯=
⨯
厨房内外空气的相对湿度相差
21
59%50%9%
B B B
∆=-=-=
厨房外的相对湿度较大，即厨房外感觉潮湿。

11．解析:设初态、中态和末态中空气分压强分别为3
2
1
,
,p
p
p；初态、中态中的水汽均为温度1T的饱和汽，设饱和水汽压为x p；末态中的水汽为温度1T的未饱和汽，水汽分压为p'。

若末态气体的压强为p，则有
从初态变为中态的过程中，空气质量未变而水汽质量增加，对空气分压可用玻意尔定律
得x p=1atm，故1T=373K,1p=2atm，2p=1atm。

从中态变为末态的过程，水汽和空气的总质量不变，应用玻意耳定律
p=1atm
容器内空气的摩尔数
mol
RT
V
p
n46
.1
1
3
1
1
=
=
，末态时空气和水汽的总摩尔数
故容器内水和水汽的总摩尔数 mol n n n 46.112=-=。

12．解析:本题并未给出水的饱和蒸气压随温度变化的函数关系，却提供了水的饱和蒸气压曲线，故用图解法求出水蒸气开始凝结时的温度及饱和蒸气压。

显然在降温过程中，尚未凝结的水蒸气作等容变化。

这时P 与T 成正比关系。

但我们不妨设从27℃降到12℃过程中水蒸气一直作等容变化，该直线与饱和气由线交点就是水蒸气开始达到饱和时的状态，即图中K 点，以后随着温度的降低水蒸气压沿饱和气曲线非线性变小。

则：
(1)27℃水的饱和汽压27mmHg 。

%801=B 得水蒸气分压mmHg p 6.21=水，空气分压mmHg p 4.738=空。

设密闭容器中的空气冷却到12℃的空气分压为空p '
，应用盖—吕萨克定律得空
p '=701.5mmHg 。

此温度水蒸气分压105.20>='mmHg p 水℃水的饱和汽压10.3mmHg ，
故有部分水凝结，故12℃时的空气p '=701.5+10.3=711.8mmHg 。

(2)初态p 点为27℃、21.6mmHg ，末态点为12℃、20.5mmHg 一直线交水的饱和汽压曲线K 点为23.0℃、21.3mmHg ，此时空气分压为728.1mmHg ，这时空
气中所含水蒸气百分比为%
84.2%1003.211.7283
.21=⨯+。