高三物理选修3-3(理科生)_《饱和汽与饱和汽压 物态变化中的能量交换》素养评价

课时素养评价
饱和汽与饱和汽压物态变化中的能量交换
一、选择题(本题共7小题,每小题7分,共49分)
1.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的作用,这是因为 ( )
A.熔化和汽化都放热
B.熔化和汽化都吸热
C.熔化吸热,汽化放热
D.熔化放热,汽化吸热
【解析】选B。

熔化和汽化都需要吸收大量的热,故选项B对,选项A、C、D错。

【补偿训练】
用飞机向云层喷撒干冰(固体的二氧化碳)是一种人工降雨的方法。

以下列出几个物态变化过程:a.干冰迅速吸热升华;b.干冰吸热熔化;c.云层中水蒸气遇冷液化成雨滴;d.云层中的水蒸气遇冷凝华成小冰晶;e.水蒸气以干冰为核心凝结成雨滴;f.小冰晶下落遇暖气流熔化成雨滴。

在这种人工降雨过程中,发生的物态变化过程为( )
A.a、c
B.a、d、f
C.b、c
D.e
【解析】选B。

从飞机上撒下的干冰由于升华会从周围云层中吸收大量的热,使云层中的水蒸气遇冷凝华成小冰晶,小冰晶在重力作用下下落,在下落过程中遇暖气流熔化成雨滴。

2.下列自然现象中,通过熔化形成的是( )
A.春天,河里的冰化成水
B.夏天清晨,花草叶子上附着的露水
C.秋天清晨,笼罩大地的雾
D.冬天,空中纷飞的雪花
【解析】选A。

冰化成水是固态变为液态,属熔化;叶子上的露水是气态变为液态,属液化;雾的形成是液化;水蒸气形成雪是气态变为固态,是凝华。

3.(2019·聊城高二检测)我们感到空气很潮湿,这是因为( )
A.空气中含水蒸气较多
B.气温较低
C.绝对湿度较大
D.空气中的水蒸气离饱和状态较近
【解析】选D。

相对湿度表示空气中的水蒸气的实际压强与相同温度水的饱和汽压之比;感到空气潮湿,说明相对湿度大,并不能说明空气中水蒸气较多,A、B、C错误,D正确。

4.如图所示的四个图象中,属于晶体凝固图象的是( )
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【解析】选C。

首先要分清晶体与非晶体的图象,晶体凝固时有确定的凝固温度,而非晶体则没有,故A、D错误,它们是非晶体的图象;其次分清是熔化还是凝固的图象:熔化是固体变成液体,达到熔点前是吸收热量,温度一直在升高,而凝固过程则恰好相反,故C对,B错。

【补偿训练】
水的凝固点是0℃,如果把0℃的冰放到0℃的房间里,则( )
A.冰一定会熔化
B.冰一定不会熔化
C.冰可能熔化,也可能不熔化
D.条件不足无法判断
【解析】选B。

冰是晶体,它的熔化需满足两个条件:温度达到熔点0℃,还要继续吸收热量。

0℃的冰不能从0℃的环境里吸收热量,故不能熔化。

5.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
【解析】选C。

沸腾的条件:(1)达到沸点;(2)能继续吸热。

对烧杯A加热到水的沸点后,若继续加热,烧杯A中的水会沸腾。

由于沸腾时水的温度保持在沸点不变,即烧杯B中的水也达到沸点,但由于它与烧杯A中的水处于热平衡状态,两者无温度差,无法再从烧杯A的水中吸收热,因此烧杯B中的水不会沸腾。

6.(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所含水蒸气的压强之比
【解析】选B、C。

大气中相对湿度越大,水蒸发也就越慢,人就感受到越潮湿,故当人们感到潮湿时,空气的相对湿度一定较大,但绝对湿度不一定大,故A错误;在一定气温条件下,大气中相对湿度越小,水蒸发也就越快,人就越感到干燥,故当人们感到干燥时,空气的相对湿度一定较小,但绝对湿度不一定小,故B正确;绝对湿度是指一定空间中水蒸气的绝对含量,可用空气中水的蒸汽压来表示,故C正确;相对湿度为某一被测蒸汽压与相同温度下的饱和蒸汽压的比值的百分数,相对湿度则给出大气的潮湿程度,而不是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故D错误。

【补偿训练】
干湿泡湿度计上两支温度计的读数( )
A.相同
B.湿的比干的小
C.湿的比干的大
D.条件不足,无法确定
【解析】选D。

若湿泡蒸发,则其温度会低于干泡的温度,但若湿泡处于饱和汽压下,则其不会蒸发,干湿泡的温度一样,所以选D。

7.(多选)关于饱和汽的下列说法中,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都是相同的
C.饱和汽压随温度升高而增大,与体积无关
D.对于一定质量的饱和汽和未饱和汽都近似遵守理想气体实验定律
【解析】选A、C。

饱和汽压是液体的一个重要性质,它的大小取决于液体的本性和温度,故一定温度下的饱和汽的分子数密度是一定值,相同温度下不同液体的饱和汽压一般是不同的,故A正确,B错误;温度越高,液体越容易挥发,故饱和汽压随温度的升高而增大,而饱和汽压与气体的体积无关,故C正确;饱和状态的情况下:如果稍微降低温度,蒸气将会出现凝结,而变成液体,体积迅速减小;稍微增大压强,蒸气亦可出现凝结,体积也会大大减小。

所以饱和汽不遵循理想气体实验定律,而未饱和汽近似遵守理想气体实验定律,故D错误。

二、非选择题(本题共2小题,共21分)
8.(9分)测得室温20℃时,空气的绝对湿度p=0.799kPa,求此时空气的相对湿度。

(已知20℃时水的饱和汽压p
s
=2.3kPa)
【解析】水蒸气的实际压强等于空气的绝对湿度,已知绝对湿度p=0.799kPa,
20℃时水的饱和汽压p
s
=2.3kPa。

所以相对湿度为
×100%=×100%=35%。

答案:35%
9.(12分)200g、-10℃的冰投入到500g、4℃的水中,平衡后,求:[冰的比热容为
2.1×103J/(kg·℃),熔化热为
3.36×105J/kg,水的比热容为
4.2×103J/(kg·℃)]
(1)系统中有冰熔化还是有水凝固?
(2)系统中冰的质量。

【解析】(1)200g、-10℃的冰升温到0℃需要吸收的热量:Q
吸=c
冰
m
冰
Δt
1
=2.1×103J/(kg·℃)
×0.2kg×[0℃-(-10℃)]=4.2×103J,
500g、4℃的水降温到0℃,需要放出的热量:
Q
放=c
水
m
水
Δt
2
=4.2×103J/(kg·℃)×0.5kg×(4℃-0℃)=8.4×103J,
因为Q
吸<Q
放
,所以有冰熔化。

(2)剩余的热Q=8.4×103J-4.2×103J=4.2×103J,
因为Q=λ·m,所以m==1.25×10-2kg=12.5g,
所以平衡后系统中冰的质量m
剩
=200g-12.5g=187.5g。

答案:(1)有冰熔化(2)187.5g
10.(15分)(1)(多选)当晶体的温度正好是熔点或凝固点时,它的状态( )
A.一定是固体
B.一定是液体
C.可能是固体
D.可能是液体
E.可能是固液共存
(2)暖气片里每小时有m=20kg、t
1=100℃的水蒸气液化成水,并且水的温度降低到t
2
=80℃,求暖
气片每小时供给房间的热量。

(水的汽化热取λ=2.4×106J/kg)
【解析】(1)选C、D、E。

当固体吸收热量时,温度将升高,某种固体(如冰、食盐、明矾及金属等)到了一定温度后若继续吸热,将开始熔化,而且整个的熔化过程温度保持不变,此温度即为熔点;而液态晶体在降温到一定温度时,若继续放热,将会发生凝固现象,而且整个凝固过程温度不变;对于同一种晶体来说,熔点和凝固点是相同的,那么在这个确定的温度下,晶体就既可能是固体,也可能是液体,也可能是正在熔化过程中或正在凝固过程中,例如,有0℃的水,0℃
的冰,也有0℃的冰水混合物,0℃的水放热将会结冰,而0℃的冰吸热将会熔化成水,选项C、D、E正确。

(2)已知水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃),设暖气片每小时供给房间的热量为Q,水蒸气液化
以及水降温所放出的能量即为供给房间的热量,所以:Q=mλ+mc(t
1-t
2
)=20×2.4×106J+20×
4.2×103×(100-80)J=4.97×107J。

答案:(1)C、D、E (2)4.97×107J
11.(15分)(1)(多选)如图所示是水在大气压强为1.01×105Pa下汽化热与温度的关系图线,则( )
A.该图线说明温度越高,单位质量的水汽化时需要的能量越小
B.大气压强为1.01×105Pa时,水的沸点随温度升高而减小
C.该图线在100℃以后并没有实际意义,因为水已经汽化了
D.由该图线可知,水蒸气液化时,放出的热量与温度有关
E.当温度达到400℃,水汽化时不需要从外界吸收热量
(2)某食堂的厨房内,温度是30℃,绝对湿度是p
1
=2.1×103Pa,而这时室外温度是19℃,绝对湿
度是p
2
=1.3×103Pa。

那么,厨房内外空气的相对湿度相差多少?在厨房内感觉更潮湿,还是在厨
房外感觉更潮湿?(30℃时水的饱和汽压为p
3
=4.2×103Pa,19℃时水的饱和汽压为
p
4
=2.2×103Pa)
【解析】(1)选A、D、E。

从图线中可知,在一定压强下,温度越高,水的汽化热越小,选项A对;大气压强为1.01×105Pa时,水的沸点为100℃,选项B错;当温度大于100℃时,水汽化时仍然要吸收热量,选项C错;在相同条件下,水汽化吸热与液化放热相等,但吸、放热的多少均与压强、温度有关,选项D对;由图象可知,当温度接近400℃时,水的汽化热变为零,故选项E对。

(2)厨房内的相对湿度
B
1
=×100%=×100%=50%
厨房外的相对湿度
B
2
=×100%=×100%=59%
厨房内外空气的相对湿度相差ΔB=B
2-B
1
=59%-50%=9%
厨房外的相对湿度较大,即厨房外感觉更潮湿。

答案:(1)A、D、E (2)9% 厨房外感觉更潮湿
【补偿训练】
(多选)关于湿度的说法中正确的是 ( )
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饱和的水蒸气液化的缘故
E.空气的绝对湿度越大,水越不容易蒸发
【解析】选B、C、D。

相对湿度是空气中水蒸气的压强与同温度下水蒸气的饱和汽压的比值,所以A错,B、C对。

当绝对湿度不变的情况下,温度降低,饱和汽压降低,所以相对湿度变大,当达到饱和以后,随着温度的继续降低,水蒸气将液化为水,即露水。

若此时温度低于零摄氏度,则为霜,所以D对;水蒸发的快慢是由空气的相对湿度决定的,故E错误。