高中物理 人教版选修3-3 第九章 第3、4节 饱和汽与饱和汽压 物态变化中的能量交换 教学设计、教案、学案

第3节饱和汽与饱和汽压第4节物态变化中的能量交换教学目标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．课前自主预习一、饱和汽与饱和汽压1．汽化：物质从□01液态变成□02气态的过程。

2．两种方式：□03蒸发和□04沸腾。

3．动态平衡：在单位时间内，由液面蒸发出去的□05分子数等于回到液体中的□06分子数，液体与气体之间达到了平衡状态，这种平衡是一种□07动态的平衡。

4．饱和汽：与液体处于□08动态平衡的蒸汽。

5．未饱和汽：没有达到□09饱和状态的蒸汽。

6．饱和汽压：一定温度下饱和汽的□10压强。

7．饱和汽压随温度的升高而□11增大。

二、空气的湿度和湿度计1．绝对湿度：用空气中所含□01水蒸气的压强p1表示的湿度叫做空气的绝对湿度。

2．相对湿度：我们常用空气中□02水蒸气的压强与同一温度时水的□03饱和汽压之比来描述空气的潮湿程度，并把这个比值叫做空气的□04相对湿度，同一温度下水的饱和汽压为p s。

即：相对湿度＝水蒸气的实际压强同温度下水的饱和汽压，B＝□05p1p s×100%。

3．常用湿度计：□06干湿泡湿度计、毛发湿度计、传感器湿度计。

三、熔化热1．熔化和凝固：熔化指的是物质从□01固态变成□02液态的过程，而凝固指的是从□03液态变成□04固态的过程。

2．熔化热(1)概念：某种晶体熔化过程中所需的□05能量与其□06质量之比。

(2)一定质量的晶体，熔化时□07吸收的热量与其液态凝固时□08放出的热量相等。

四、汽化热1．汽化和液化(1)□01液态变成□02气态的过程。

(2)□03气态变成□04液态的过程。

2．汽化热：某种液体汽化成同温度的气体时所需的□05能量与其□06质量之比。

判一判(1)水的饱和汽压随温度的升高而增大，且增大得越来越快。

()(2)熔化热与物质的种类、质量都有关。

()(3)液体的汽化热与液体的种类、温度和外界压强都有关。

()(4)绝对湿度与相对湿度成正比，与温度无关。

()提示：(1)√(2)×(3)√(4)×课堂探究课堂任务对饱和汽及饱和汽压的理解1．蒸发与沸腾蒸发只发生在液体表面，在任何温度下都能发生蒸发。

沸腾是在液体表面和液体内部同时发生的剧烈的汽化现象。

沸腾只在一定的温度下才会发生，这个温度就是液体的沸点。

沸点与大气压有关，大气压高时沸点也比较高。

2．正确理解饱和汽与饱和汽压(1)液面上部的蒸汽达到饱和，是一种动态平衡，即在相同时间内从水面飞出去的分子数等于回到液体中的分子数，故此时仍有液体分子从液面飞出。

但从整体看来，蒸汽的密度不再增大，液体也不再减少，从宏观上看，蒸发停止了。

(2)影响饱和汽压的因素①饱和汽压跟液体的种类有关实验表明，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。

例如20 ℃时，乙醚的饱和汽压为 5.87×104Pa，水为2.34×104 Pa，水银的饱和汽压很小，20 ℃时仅为1.60×10－1 Pa，所以水银气压计中水银柱上方的空间可以认为是真空。

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，这也导致饱和汽压增大，且饱和汽压随温度升高而增大得越来越快。

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。

其原因是，当体积增大时，容器中蒸汽的密度减小，原来的饱和汽变成了未饱和汽，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。

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。

由于温度跟原来相同，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)饱和汽与未饱和汽的比较(4)液体沸腾的条件就是饱和汽压和外部压强相等，沸点就是饱和汽压等于外部压强时的温度。

因饱和汽压必须增大到和外部压强相等时才能沸腾，所以沸点随外部压强的增大而升高。

例1如图所示，一个有活塞的密闭容器内盛有水的饱和汽与少量的水，则可能发生的现象是()A．温度保持不变，慢慢地推进活塞，由pVT＝C可知容器内饱和汽压会增大B．温度保持不变，慢慢地推进活塞，容器内压强不变C．温度保持不变，慢慢地推进活塞，容器内水蒸气分子数不变D．不移动活塞而将容器放在沸水中，容器内压强不变[规范解答]慢慢推进活塞，密闭容器内水蒸气体积发生变化，而温度保持不变。

对于某一液体，饱和汽的压强只和温度有关，与体积无关，不遵守理想气体状态方程，故A错误，B正确；虽然饱和汽压不变，饱和汽密度不变，但由于体积减小，饱和汽分子数减少，C错误；不移动活塞而将容器放入沸水中，容器内温度升高，故饱和汽压应发生变化，D错误。

[完美答案] B饱和汽的两个特点(1)饱和汽处于一种动态平衡状态，即从液体表面飞出的分子数与从液体表面回到液体中的分子数相等。

(2)对于某一液体，饱和汽密度和饱和汽压只与温度有关，随温度的升高而增大，与体积无关。

[变式训练1](多选)下列关于饱和汽与饱和汽压的说法中，正确的是() A．饱和汽与液体之间的动态平衡，是指汽化和液化同时进行的过程，且进行的速率相等B．一定温度下的饱和汽的密度为一定值，温度升高，饱和汽的密度增大C．一定温度下的饱和汽压随饱和汽的体积增大而增大D．饱和汽压跟绝对温度成正比答案AB解析解答关于饱和汽与饱和汽压的问题要抓住饱和汽的压强只与液体的种类、温度有关这一关键点。

由动态平衡概念可知A正确；在一定温度下，饱和汽的密度是一定的，它随着温度的升高而增大，B正确；一定温度下的饱和汽压与体积无关，C错误；饱和汽压随温度的升高而增大，但饱和汽压和绝对温度的关系不成正比，饱和汽压随温度的升高增大得比线性关系更快，D错误。

课堂任务对空气湿度的理解影响相对湿度的因素和湿度的测量1．影响相对湿度的因素相对湿度与绝对湿度和温度都有关系，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。

2．湿度计及工作原理(1)空气的相对湿度常用湿度计来测量，常用的湿度计有干湿泡湿度计、毛发湿度计和湿度传感器等。

(2)干湿泡湿度计的工作原理：干湿泡湿度计由干球温度计和湿球温度计构成。

湿度越大，水的蒸发越慢，湿球温度比干球温度低得就少，根据两温度计的示数差，结合当时温度查表即可知道相对湿度。

例2如果干湿泡湿度计上两支温度计的指示数字相同，这时空气的相对湿度是多大？[规范解答]干湿泡湿度计上两支温度计的指示数字差为零(最小)，说明空气中蒸汽达到饱和状态，绝对湿度等于该温度下的饱和汽压，即p1＝p s，由B＝p1p s×100%，可得B＝100%。

[完美答案]100%空气的干、湿度及改变方法(1)在绝对湿度相同的情况下，温度越高，感觉空气越干燥，温度越低，感觉空气越潮湿。

(2)增加空气湿度的方法①增加空气中水蒸气的含量，如采用加湿器加湿；②降低空气的温度，增加相对湿度。

(3)减小空气湿度的方法①减少空气中水蒸气的含量，如使用干燥剂；②升高空气的温度，减小相对湿度。

[变式训练2]学校气象小组在某两天中午记录如下数据：第一天气温30 ℃，空气中水蒸气压强为15.84 mm汞柱。

第二天气温20 ℃，绝对湿度10.92 mm汞柱。

查表知，气温30 ℃时，水的饱和汽压为4.242×103 Pa；气温20 ℃时，水的饱和汽压为2.338×103 Pa。

你能根据采集的数据判定哪一天中午人感觉较潮湿吗？试计算说明。

答案第二天中午人感觉较潮湿。

计算说明见解析。

解析空气的潮湿情况，不是由空气的绝对湿度决定的，而是由空气的相对湿度决定的。

在判断过程中应利用相对湿度定义公式并查表求出一定温度下空气的相对湿度来作答。

气温30 ℃时水的饱和汽压p s1＝4.242×103 Pa ，这时水蒸气的实际压强p 11＝15.84 mmHg ＝2.107×103 Pa ，则第一天中午空气的相时湿度B 1＝p 11p s1×100%＝2.107×103 Pa 4.242×103 Pa ×100%＝49.67%。

气温20 ℃时水的饱和汽压p s2＝2.338×103 Pa ，这时水蒸气的实际压强p 12＝10.92 mmHg ＝1.452×103 Pa 。

则第二天中午空气的相对湿度B 2＝p 12p s2×100%＝1.452×103 Pa 2.338×103 Pa ×100%＝62.10%。

显然B 2>B 1，即可知第二天中午人感觉较潮湿。

课堂任务 物态变化中的能量转化问题1．从微观角度理解晶体有确定的熔点和熔化热(1)晶体分子是按一定的规律在空间排列成空间点阵，分子只能在平衡位置附近不停地振动。

因此，它具有动能，在空间点阵中，由于分子间的相互作用，它又同时具有势能。

①晶体在开始熔化之前，从热源获得的能量主要转变为分子的动能，因而使晶体温度升高。

②在熔化开始后，热源传递给它的能量，使分子有规则的排列发生了变化，分子间距离增大使分子离开原来的位置移动。

这样加热的能量是用来克服分子力做功，使分子结构涣散而呈现液态。

也就是说，在破坏晶体空间点阵的过程中，热源传入的能量主要转变为分子的势能。

分子的动能变化很小，因此物质的温度没有显著变化，所以熔化在一定温度下进行。

(2)非晶体物质的分子结构跟液体相似，它的分子排列是混乱而没有规则的，即使由于它的粘滞性很大，能够保持一定的形状，但是实际上它并不具有空间点阵的结构。

①非晶体在熔化过程中，随温度的升高而逐渐软化。

最后全部变为液体，所以熔化过程不与某一温度对应，而是与某个温度范围对应。

②传递给非晶体的能量，主要转变为分子动能。

在任何情况下，只要有能量输入，它的温度就要升高，因此它没有一定的熔化温度，并且在熔化过程中，温度不断上升。

(3)对熔化热的理解①晶体在熔化过程中吸收热量增大分子势能，破坏晶体结构，变为液态。

所以熔化热与晶体的质量无关，只取决于晶体的种类。