人教版高中物理选修3-3教案：9.3 饱和汽与饱和汽压(2篇)

第三节饱和汽与饱和汽压
一、教学目标
1、知道汽化概念及其两种方式.
2、知道饱和汽与饱和汽压。

3、知道绝对湿度的概念。

4、了解湿度计。

5、体验人对温度的感受，尝试用所学知识解释有关现象。

二、教学重点与难点
饱和汽与饱和汽压的概念及理解是本节的重点也是难点，绝对湿度与相对湿度的理解是本节的难点。

三、教学方法与建议
阅读理解法、分析归纳法、比较法
四、学情分析
本节课首先向学生介绍蒸发与沸腾这一组概念，目的是为下面讨论水蒸气的未饱和与饱和。

因学生对这个知识点比较熟悉，所以学习起来没有什么难度。

在绝对湿度和相对湿度这两个概念上，对大部分学生而言，可能难度不大，但在这两个概念的理解上，如绝对湿度和相对湿度的大小对人体的影响，可能有些学生理解上存在一定的困难。

五、教学过程
（一）蒸发与沸腾
以下内容由教师引导学生归纳完成。

1、汽化：物质从液态变成气态的过程。

2、蒸发：发生在液体表面，即液体分子由液体表面跑出去的过程。

影响蒸发的因素：
表面积、温度、通风、液面气压高低。

说明：蒸发可使液体降温
3、沸腾：在一定大气压下，加热液体到某一温度时，在液体表面和内部同时发生的剧烈的
汽化现象，相应的温度叫沸点。

注：沸点与液面上方气体的压强有关。

4、蒸发与沸腾的区别
问题：夏天用凉水擦身会感到凉爽，这是为什么？
答:因为擦到身上的水蒸发要吸收热量
（二）饱和汽和饱和汽压
引导学生阅读课本，归纳以下概念。

1、饱和汽
在密闭容器中的液体不断的蒸发，液面上的蒸气也不断地凝结，当这两个同时存在的过程达到动态平衡时，宏观的蒸发也停止了，这种与液体处于动态平衡的蒸气叫做饱和汽。

2、未饱和汽：
没有达到饱和状态的蒸气。

3、饱和汽压：
在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，因而饱和汽的压强也是一定的，这个压强叫做这种液体的饱和汽压。

说明：
（1）饱和汽压随温度的升高而增大。

（2）饱和汽压与蒸气所占的体积无关，也和这种体积中有无其他气体无关。

（3）液体沸腾的条件就是饱和汽压和外部压强相等
（三）空气的湿度
引导学生阅读课本，归纳以下内容。

1、绝对湿度：
空气里所含水汽的压强(水蒸汽的压强)。

2、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。

3、湿度计：
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
（四）课堂练习
1、下面几种现象，属于蒸发现象的是（B ）
A ．在寒冷的冬天，冰冻的湿衣服会慢慢变干
B ．擦在皮肤上的酒精很快变干
即B= p
p s X100%
相对湿度= 水蒸汽的实际压强 同温度下的饱和汽压
C．用久的灯炮钨丝变细D．烧水时从壶喷出“白气”
2、下列现象或事例不可能存在的是（C）
A．80°C的水正在沸腾B．温度达到水的沸点100°C，而不沸腾
C．沥青加热到一定温度时才能熔解D．温度升高到0°C的冰而不熔解
3、一个玻璃瓶中装有半瓶液体，拧紧瓶盖经一段时间后，则（CD）
A．不再有液体分子飞出液面
B．停止蒸发
C．蒸发仍进行
D．在相同时间内从液体里飞出的分子数等于返回液体的分数，液体和汽达到了动态平衡
4、在相对湿度相同的情况下，比较可得（BC）
A．冬天的绝对湿度大
B．夏天的绝对湿度大
C．冬天的绝对湿度小
D．夏天的绝对湿度小
5、关于干湿泡温度计，下列说法正确的是（BC）
A．湿泡所显示温度正常都高于干泡显示温度
B．干泡所示温度正常都是高于湿泡所显示温度
C．在同等温度下，干湿泡温度差别越大，说明该环境越干燥
D．在同等温度下，干湿泡温度差别越大，说明该环境越潮湿。

6、已知50°C时饱和水汽压是92.5mmHg，则在以下两种变化中：①如果温度不变，汽的体积缩小到原来一半；②体积不变，汽的温度升高到100°C。

其饱和水汽压变化是（C）A．不变，不变B．变大，不变
C．不变，变大D．变大，变大
7、当空气绝对湿度是1.38×103Pa，气温是20°C时，空气的相对湿度是（20°C水蒸气饱和汽压是2.30×103Pa）（C ）
A．1.38×103Pa B．0.92×103Pa C．60% D．40%
8、湿球温度计与干球温度计的示数相等时，空气的相对湿度为_______.
答案：100%
9、在严寒的冬天，房间玻璃上往往会结一层雾，雾珠是在窗玻璃的表面。

（填“外”或“内”）。

并叙述雾珠是怎样形成的。

解析：内；靠近窗的温度降低时，饱和气压也变小，这时会有部分水蒸气液化变成水附在玻璃上。

10、密闭容器里液体上方的汽达到饱和后，还有没有液体分子从液面飞出？为什么这时看起来不再蒸发？
答案：还有液体分子从液面飞出，但是同时也有汽体分子被碰撞而回到液体中去，当液体上的汽达到饱和时，单位时间内逸出液面的分子数与回到液体中的分子数相等而呈动态平衡状态，液体不再减少，从宏观上看好像液体不再蒸发了。

11、有一句民间说法叫做“水缸‘穿裙子’，老天要下雨”。

所谓“水缸穿裙子”是指在盛水的水缸外表面，齐着水面所在位置往下，出现了一层小水珠，请简要说明这一句民间说法的科学道理。

解析：水缸中的水由于蒸发，水和水缸外表面的温度比周围的空气温度低，空气中的水蒸气遇到水缸外表面就会产生液化现象。

当空气中水蒸气含量少时，虽有水蒸气在水缸表面液化，但很快又蒸发了，不能形成水珠。

当空气中的水蒸气含量较大时，水蒸气在水缸外表面的液化强于水的蒸发，形成一层小水珠，由于空气中水蒸气的含量大是降雨的一个重要条件，所以水缸外表面出现了一层小水珠，降雨的可能性就大了，这就是“水缸‘穿裙子’(即水珠)，老天要下雨”的道理。

（五）课堂小结
请学生归纳本节课的内容。

（六）课后作业
阅读课本，完成课后“问题与练习”，第5、6题书面作业。

3饱和汽与饱和汽压
1．蒸发与沸腾
(1)蒸发：发生在液体表面，即液体分子由液体表面跑出去的过程叫蒸发。

(2)影响蒸发的因素：表面积、温度、通风状况、液面气压高低。

(3)蒸发的作用：蒸发可使液体降温。

(4)蒸发的微观解释：分子由液面逸出时，需要在表面层中克服液体分子引力做功，所以跑出去的只能是那些热运动动能较大的分子。

这样，如果不从外界补充能量，蒸发的结果将使留在液体中的分子的平均动能变小，因而使液体温度降低，故蒸发可以制冷。

(5)沸腾：在一定大气压下，加热液体到某一温度时，在液体表面和内部同时发生剧烈的汽化现象，相应的温度叫沸点。

水在标准大气压下的沸点为100 ℃。

谈重点：气压与沸点
气压减小，水的沸点降低；气压增大，水的沸点升高。

【例1】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
解析：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。

答案：C
辨误区：蒸发与沸腾
蒸发的结果将使动能大的分子跑到液体外面，留在液体中的分子的平均动能变小，因而使液体温度降低。

沸腾时由于汽化的剧烈进行，外界供给的热量全部用于液体的汽化上，所以沸腾时温度不再升高，直到液体全部变成气体为止。

2.饱和汽与饱和汽压
(1)饱和汽
在密闭容器中的液体不断地蒸发，液面上的蒸气也不断地凝结，当这两个同时存在的过程达到动态平衡时，宏观的蒸发也就停止了，这种与液体处于动态平衡的蒸气叫做饱和汽。

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，饱和汽的分子数密度是一定的，因而饱和汽的压强也是一定的，这个压强叫做这种液体的饱和汽压。

(3)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5.87×104 Pa，水的为2.34×104 Pa，水银的饱和汽压很小，20 ℃时仅为1.60×10－14 Pa，所以水银气压计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数增多，单位时间内从液面飞出的分子数也增多，致使饱和汽的密度增大；同时饱和汽分子的热运动的平均动能也增大，因此导致饱和汽压增大。

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变化而变化，其原因是：当体积增大时，容器中汽的密度减小，原来的饱和汽变成了未饱和汽，于是液体继续蒸发，一直达到饱和汽为止，由于温度没有改变，饱和汽的密度跟原来的一样，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，一部分汽变成液体，直到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，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。

(4)临界温度
在某个温度上，无论怎样增大压强，都不可能使某种气体液化，这个温度叫做这种气体的临界温度。

(5)动态平衡
在相同时间内从水面飞出的分子数等于回到水中的分子数，这时水蒸气的密度不再增大，液态水也不再减少，液体与气体之间达到了平衡状态，蒸发停止。

这种平衡是一种动态平衡。

辨误区：饱和汽压
只是指空气中这种液体蒸汽的气压，与其他气体的压强无关。

【例2－1】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
解析：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A、C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。

答案：ACD
点技巧：饱和状态
是一种动态平衡状态，要注意用分子动理论的知识来理解它。

【例2－2】如图所示的容器，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
解析：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。

所以A、C对。

答案：AC
辨误区：解玻意耳定律与饱和汽相结合的问题
要注意饱和汽不遵守理想气体状态方程和气体实验定律。

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与同一温度时水的饱和汽压的比值叫做空气的相对湿度。

即：相对湿度＝水蒸气的实际压强同温下水的饱和汽压
，也即B ＝p p s ×100%。

(3)湿度计
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。

特别提醒：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。

【例3－1】 白天的气温是30 ℃，空气的相对湿度是65%，天气预报说夜里的气温要降到20 ℃，那么空气中的水蒸气会不会成为饱和汽？夜里的空气绝对湿度是多大？相对湿度是多大？(30 ℃饱和汽压为4.242×103 Pa, 20 ℃饱和汽压为2.338×103 Pa)
解析：由饱和汽压和相对湿度定义可知，30 ℃时的水蒸气的压强
p 1＝p 0×65%＝4.242×103×65% Pa ≈2.757×103 Pa
因为p 1＞p 2＝2.338×103 Pa ，故晚上会形成饱和汽，晚间的绝对湿度即晚间的饱和汽压为2.338×103 Pa ，相对湿度即饱和汽的相对湿度为100%。

答案：会 2.338×103 Pa 100%
释疑点：相对湿度
能更有效地描述空气的潮湿程度。

涉及相对湿度的计算，通常以百分数的形式给出，区别绝对湿度和相对湿度应该用比较的方法去辨析。

【例3－2】 气温为10 ℃时，测得空气的绝对湿度p ＝800 Pa ，则此时的相对湿度为多少？如果绝对湿度不变，气温升至20 ℃，相对湿度又为多少？(已知10 ℃时水的饱和汽压为p 1＝1.228×103 Pa,20 ℃时水的饱和汽压为p 2＝2.338×103 Pa)
解析：10 ℃时水的饱和汽压为p 1＝1.228×103 Pa ，由相对湿度公式得此时的相对湿度：
B 1＝p p 1×100%＝8001.228×103
×100%≈65.1% 20 ℃时水的饱和汽压为p 2＝2.338×103 Pa ，同理得相对湿度：
B 2＝p p 2×100%＝8002.338×103
×100%≈34.2%。

答案：65.1% 34.2%
谈重点：绝对湿度
绝对湿度不变时，空气中水汽密度不变，温度越高，它离饱和的程度越远，人们感觉越干燥。

掌握相对湿度的公式，体会相对湿度与绝对湿度的区别与联系。

许多跟湿度有关的现象，如蒸发的快慢、植物的枯萎、动物的感觉等，不是直接跟大气的绝对湿度有关，而是跟相对湿度有关。

绝对湿度相同时，温度越高，离饱和状态越远，越容易蒸发，感觉越干燥；相反，气温越低，越接近饱和状态，感觉越潮湿。

相对湿度是100%时，气体达到饱和汽压，饱和汽压随温度的改变而改变。

4．图表法比较蒸发和沸腾现象
其比较如下表：
【例4】下列甲、乙、丙、丁四个图是表示对壶底加热过程中，水中气泡在上升时候的变化情况，则：在水沸腾前，气泡上升情况是________图；在水沸腾时，气泡上升情况是________图。

解析：在水还没有达到沸点之前，气泡浮起后由于上层水温较低，使泡内压强降低，从而使气泡的体积缩小，到近液面时变得几乎看不见。

当温度升高到水的沸点时，上下温度一致，水不断向气泡内蒸发，泡内气压大于外界压强，气泡上升时越来越大，最后浮到液面而破裂。

答案：甲乙
5．沸腾和饱和汽压在生活中的应用
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。

通过下面图象可以形象地看出饱和汽压、沸点与温度的关系。

水的饱和汽压与温度的关系
水的沸点与大气压的关系
要了解动态平衡的本质，蒸发和沸腾是汽化的两种方式，饱和汽和饱和汽压与蒸发的动态平衡相对应。

【例5－1】如图为水的饱和汽压图象，由图可以知道()
水的饱和汽压与温度的关系
A．饱和汽压与温度有关
B．饱和汽压随温度升高而增大
C．饱和汽压随温度升高而减小
D．未饱和汽的压强一定小于饱和汽的压强
解析：这是水的饱和汽压随温度的变化图线，由图知，水的饱和汽压随温度的升高而增大。

答案：AB
【例5－2】在烧瓶中盛半瓶水，用一个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。

解析：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来增大瓶里的压强时，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”。

答案：见解析。