高中物理人教版选修3-3教案 《饱和汽与饱和汽压》

饱和汽与饱和汽压

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1．知道汽化及汽化的两种方式和其特点。

2．理解饱和汽与饱和汽压，能从分子动理论的角度解释有关现象。

3．理解空气的绝对湿度和相对湿度，并能进行简单计算。

4．了解湿度计的原理。

诱思导学

1．汽化：物质从液态变成气态的过程叫做汽化。

汽化有两种方式：蒸发和沸腾。其比较如下表：

2．饱和汽与饱和汽压

（1）饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽叫做饱和汽。没有达到饱和状态的蒸汽叫做未饱和汽。

（2）饱和汽压：在一定温度下，饱和汽的压强一定，叫做饱和汽压。未饱和汽的压强小于饱和汽压。

友情提示：

A:饱和汽压只是指空气中这种液体蒸汽的分气压，与其他气体的压强无关。

B:饱和汽压与温度和物质种类有关。

3．空气的湿度

（1）空气的绝对湿度：用空气中所含水蒸气的压强来表示的湿度叫做空气的

绝对湿度。

（2）空气的相对湿度：空气中水蒸气的压强（P

1

）与同一温度时水的饱和汽

压(P

S )的比值叫做空气的相对湿度。即空气的相对湿度(B)为： B=(P

1

/P

S

)×100%

友情提示：空气的湿度是表示空气潮湿程度的物理量，但影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素，不是空气中水蒸气的绝对数量，而是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距。所以与绝对湿度相比，相对湿度能更有效的描述空气的潮湿程度。

4．湿度计

过去常用的湿度计有干湿泡湿度计和毛发湿度计，现代湿度计多使用传感器测量湿度。

课后问题与练习点击

1．解析：因为天气潮湿，空气中水蒸气的密度大，水蒸气接近饱和，蒸发变慢，所以衣服不容易晾干。

2．解析：液面上部的蒸汽达到饱和时，仍然有液体分子从液面飞出，但此时单位时间内从液面飞出的液体分子和从蒸汽中回到液体的分子个数相同，所以从宏观上说，蒸汽的密度不再增加，蒸发停止。

3．解析：在饱和时，单位时间内从液面飞出的液体分子和从蒸汽中回到液体的分子个数相同，但温度降低时，液体的分子平均动能减小，单位时间内从液面飞出的液体分子数少于从蒸汽中回到液体的分子个数，所以蒸汽的分子密度减小，压强减小，直至达到新的平衡。

4．解析：雾珠是在玻璃的内表面上，因为室内空气的温度高，但室外的温度低，所以玻璃的内表面处的空气的温度较低，若温度降低使水蒸气达到饱和，便会在玻璃上凝结成雾珠。

5．解析：查表可知25℃时水蒸气的饱和汽压为P

S

=3.2×103Pa

所以由相对湿度的公式得B=(P

1/P

S

)×100%=

3

3

310

3.210

⨯

⨯

×100%=93.8%

即空气的相对湿度为93.8%

6．解析：查表可知30℃和20℃时水蒸气的饱和汽压分别为p

1

=4.2×103Pa ，

p

2

=2.3×103Pa

所以空气的绝对湿度为 p= p

1

×60%=4.2×103×60%=2.5×103Pa

因为P大于P

2

,所以空气中的水蒸气不会成为饱和汽。

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1．不烫手的“开水”

“开水”常常与“烫手”联系在一起，这是由于在通常情况下开水的温度高

达100℃，远比皮肤的温度高。但是，当你在高山上烧水时，明明看到水沸腾了，却不一定烫手。在海拔3km的高原，水的沸点为91℃；在海拔6km的山上，水的沸点为80℃；而在海拔8848m的珠穆朗玛峰，水的沸点只有72℃。在几万米的高空，水的沸点居然会低到11～18℃，那里“开水”的温度，比地面上冷水的温度还要低。因此，在高山会出现许多怪现象：“开水”不烫手、鸡蛋煮不熟、“开水”不消毒。

探究思考：（1）水的沸点随高度的升高而降低，请你针对这一变化情况，提出一种猜想。

（2）按你的猜想推理，在比地面低得多的矿井底部，水的沸点将会怎样变化？

（3）想一想，生活中什么餐具利用了这一道理。

２．“饮水小鸭”

有一种中国的儿童玩具，谁见了都觉得奇怪。它的

名字叫“饮水小鸭”。把这小鸭放在一杯水前面，小鸭

就会俯下身去把嘴浸到杯里，“喝”完一口水，又直立

起来。可是直立一会儿，又会慢慢俯下身去，等到鸭嘴

够到了水，“喝”了一口，又会直立起来。这种玩具是

“不花钱”的发动机的一个典型。它的活动的机构是很

巧妙的，请看图9.3-1和图9.3-2，小鸭的“身体”是

一根玻璃管，管的上端是一个小球，做成鸭头的样子，

连着扁嘴。管的下端连一个较大的玻璃球，也是密封的。

球里面装有液体，玻璃管下端浸没在液面下。

要使小鸭能够活动，必须用水打湿鸭头。鸭头打湿

以后，有一段时间小鸭还能保持直立的姿势，因为下端

的玻璃球和里面的液体比鸭头重。现在看它会发生什么变化？我们看到液体开始沿着玻璃管上升（图9.3-2）。当液面升到玻璃管上口的时候，上部就变得比下部重，于是小鸭就嘴向前把身子俯到杯子上。当小鸭的身子俯到水平位置的时候，下端玻璃管的开口就会露出液面来，玻璃管里的液体也就流回下端的大玻璃球。于是小鸭的“尾部”又变得比头部重，使小鸭恢复直立的位置。现在我们明白了这个问题的力学方面的原理：液体的升降改变了重力的分布情况，简单地说，就是改变了重心。可是使液体上升的，又是什么力呢？

小鸭内部的液体是醚。醚在室温里很容易蒸发，而醚的饱和蒸汽所产生的压力又会随温度的改变而剧烈改变。在小鸭直立着的时候，可以看出有两个独立的醚蒸汽区域：一个在头部，一个在尾部。鸭子的头部有一种奇妙的性能：只要用水把它打湿，那里的温度就会变得比周围温度稍微低一些。要做到这一点也不困难，只要把鸭头的表面用善于吸水又容易让水分蒸发的多孔材料来做就行了。水分急剧蒸发的时候，鸭头上的温度会变得比下面玻璃管和大玻璃球里的温度低。这又转过来会使头部那个小玻璃球里的饱和蒸汽冷凝，压力也就随着降低。于是下部那个大玻璃球里的比较大的压力就会挤压液体，使它顺着玻璃管上升。重心位置移动了，小鸭就慢慢俯下身子一直到水平的位置。在这个位置里，有两个过程各自独立地进行着。第一，小鸭的嘴浸了一下水，这样就又把自己头上的棉套子打湿。第二，上下两部分的饱和蒸汽混合了，压力也变得一样了（由于吸收了周围空气的热量，蒸汽的温度略有上升），同时玻璃管里的液体，也在本身的重力作用下流入下端的大玻璃球。于是小鸭又直立了起来。

这个玩具会不断地自动活动下去，只要让它头上的棉套子继续被打湿，而周围空气的湿度又不太大，能够保证正常的蒸发，也就是保证头部的温度能够相对地降低。这样看来，小鸭头部的水不断蒸发所吸取的周围空气的热量，就是使这种奇妙的小鸭能够活动的原动力。这种小鸭是“不花钱”的发动机的一个极其明显的例子，但它并不是什么“永动机”。

思考探究

1、饮水小鸭中的液体为什么要用醚呢？这里用了醚的什么性质？

2、看了上面的讲解，你明白饮水小鸭的原理了吗？你难道不想自己做一个饮水小鸭吗？

3．太空中古怪的沸腾

液体沸腾是地球上司空见惯的现象，但它却是一个十分复杂的物理过程。当装有液体的容器被加热后，由于重力的影响，液体中比较热的部分上升，而比较冷的部分则下降──这就是“对流”。浮力使气泡急速上升，因此产生剧烈的“沸腾”。那么太空中的沸腾又是怎样的呢？