《2018学年高中物理 第3章 固体和液体 气体、能量学案 教科版选修3-3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018学年高中物理 第3章 固体和液体 气体、能量学案 教科版选修3-3（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、气体、能量【学习目标】1知道什么是汽化及汽化的两种形式（蒸发和沸腾）2知道什么是饱和汽和饱和汽压3知道空气的湿度绝对湿度和相对湿度及影响的因素4知道沸点及影响的因素，露点的概念5知道什么是熔化热和汽化热及其应用6学会计算物质熔化和汽化时吸收的热量7从能量转化的角度对物态变代中吸收、放出热量做出正确的判断8知道晶体、非晶体的熔化热，以及熔点具有不同特点的原因【要点梳理】要点一、饱和汽与饱和汽压 1蒸发与沸腾 （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 （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。 注意：分子由液面跑出时，需要在表面层中克服液体分子的
2、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 （3）影响蒸发量的因素主要有三种 表面积：由于蒸发是发生在液体表面，所以表面积越大，蒸发量越大： 温度：温度越高，液体分子热运动的平均动能越大，能够跑出液体表面的分子数就越多，因而蒸发越快 通风：液面上通风情况好，可以促使从液体中跑出来的分子更快地向外扩散，减少它们重新返回液体的机会，因而蒸发就会加快 （4）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，相应的温度叫沸点要点诠释：沸点与液面上气体
3、的压强有关，压强越大，沸点越高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，液面上的蒸汽也不断地凝结，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汽叫做饱和汽 未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽叫做未饱和汽 （2）饱和汽压 液体的饱和蒸汽所具有的压强，叫做这种液体的饱和汽压，用符号表示 物理学中把某种液体的饱和汽所具有的压强叫做这种液体的饱和汽压 饱和汽所具有的压强，叫做液体的饱和汽压 在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，
4、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要点诠释：饱和汽压随温度的升高而增大饱和汽压与蒸汽所占的体积无关，也和这体积中有无其他气体无关 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 （3）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 3空气的湿度 （1）湿度 空气的干湿程度叫做湿度 （2）绝对湿度 空气中所含水蒸气的压强叫做空气的绝对湿度 通常用水蒸气的压强来间接反映水蒸气的密度，这称为绝对湿度 （3）相对湿度 在某一
5、温度下，水蒸气的压强与同温度下的饱和汽压的比，称为空气的相对湿度即：，也即。空气的绝对湿度跟同一温度下水的饱和汽压的百分比，叫做空气的相对湿度 注意：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 （4）湿度计及工作原理 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 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
6、据两温度计的示数差，结合当时的温度查表即可知道相对湿度 4相对湿度的求法 （1）根据，也即，知道水蒸气的实际压强和同温下水的饱和汽压，代入公式即求得相对湿度 （2）注意单位的统一，水蒸气的实际压强和同温下水的饱和汽压的单位是毫米汞柱（） （3）在某一温度下，饱和水汽压是一定值，知道了绝对湿度可以算出相对湿度；反之，知道了相对湿度也能算出绝对湿度 5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 注意：空气的湿度对人的生活有很大影响，医学研究表明，夏季引发中暑有三个临界点 气温在，相对湿度大
7、于 气温超过，相对湿度大于 气温超过，相对湿度大于 可以看出，在相对湿度较大时，较低的温度就能引起中暑 6露点 当温度降低到水蒸气饱和时，就会有液态水在固体表面凝结出来，这时的温度值称为露点如果结露时温度低于零度。露将变为固体，这就是霜 7沸点与外界压强的关系 沸腾是在液体的表面和内部同时进行的剧烈的汽化现象，如果某温度时，液体的饱和汽压强等于外界压强，液体就在该温度时沸腾 例如，水在时的饱和汽压强为个大气压，所以当外界压强为个大气压时，水的沸点为 要点二、物态变化中的能量交换 1熔化热 （1）熔化与凝固 熔化：物质从固态变成液态的过程 凝固：物质从液态变成固态的过程 温馨提示：熔化是凝固的逆
8、过程 （2）熔化热 某种晶体熔化过程中所需的能量与其质量之比，称做这种晶体的熔化热一定质量的晶体，熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量相等要点诠释：熔化时吸热，凝固时放热： 一定质量的晶体，熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量相等； 不同的晶体有不同的空间点阵，要破坏不同物质的结构，所需的能量就不同因此不同晶体的熔化热也不相同； 非晶体液化过程中温度会不断改变，而不同温度下物质由固态变为液态时吸收的热量是不同的，所以非晶体没有确定的熔化热 2汽化热 （1）汽化和液化 汽化：物质从液态变成气态的过程 液化：物质从气态变成液态的过程 （2）汽化热 某种液体汽化成同温度的气体时所需的能量与其质量之比，称
9、作这种物质在这个温度下的汽化热要点诠释：液体汽化时，液体分子离开液体表面，要克服其他分子的吸引而做功，因此要吸收能量： 晶体只在达到熔点时熔化，而液体可以在任何温度下汽化，所以提到汽化热时一定要注意是在什么温度下的汽化热液体汽化时体积会增大很多，分子吸取的热量不只用于挣脱其他分子的束缚，还用于膨胀时克服外界气压做功，所以汽化热还与外界气体的压强有关 （3）一定质量的物质，在一定的温度和压强下，汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等 3熔化热与汽化热的计算 （1）熔化热的计算 如果用表示物质的熔化热，表示物质的质量，表示熔化时所需要吸收的热量，则： 熔化热的单位是：焦千克，即 （2）汽化热的计算
10、（通常计算在个大气压时，沸点下的汽化热） 设某物质在一个大气压下，在沸点下的汽化热为，物质的质量为，则 汽化热的单位为：焦耳千克，即 4有关物态变化过程中吸收和放出热量的判断 （1）晶体熔化过程中吸收热量而温度不变，吸收的热量主要用来破坏晶体的物质结构，增加分子的势能，而分子的平均动能几乎不变，非晶体由于没有固定结构，熔化过程中温度一直升高 （2）物质的汽化热是指单位质量的液体在某一温度、某一压强下汽化成同温度的气体吸收的热量，通常指物质在1个标准大气压下的沸点时的汽化热不同的温度和不同的气压下沸腾或液化吸收或放出的热量一般不同 5蒸发的制冷作用例 住在非洲沙漠中的居民，由于没有电，夏天无法用
11、冰箱保鲜食物，一位物理教师发明了一种“沙冰箱”罐中罐，它由内罐和外罐组成，且两罐之间填上潮湿的沙子，如图所示，使用时将食物和饮料放在内罐，罐口盖上湿布，然后放在干燥通风的地方，并经常在两罐间的沙子上洒些水，这样就能起到保鲜的作用 问题：（1）经常在两罐间洒些水的原因是_。 （2）放在干燥通风的地方是为了_。 解析 （1）经常在两罐间洒些水，就能起到保鲜作用，先联系实际考虑非洲沙漠地区比较热，食物和饮料在高温环境中易变质，再考虑水蒸发能吸热，所以洒水的原因应为利用水蒸发吸热降低食物和饮料的温度，便于长期保存；（2）由放在干燥通风的地方很自然想到是为了加快水分蒸发从而吸收更多的热，使食物和饮料温度
12、不致过高，起到保鲜作用 答案 （1）有利于水蒸发时吸热 （2）加快水的蒸发 6晶体、非晶体的熔点和熔化热 晶体具有确定的熔点和熔化热。而非晶体却没有 （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 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，因而使物质温度升高 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，分子间的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
13、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 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 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）不同温度下，非晶体由固体变为液体时吸收的热量是不同的，所以非晶体没有确定的熔化热，晶体
14、的熔化是在一定的温度下进行的，而每种晶体都有自己特定的结构，所以晶体的熔化热是一定的而不同的晶体结构不同，所以对应不同的熔化热，这种结构特点又决定了液体凝固时放出的热量与熔化热相等 9知识网络蒸发沸腾汽化饱和汽压（饱和汽压是一定的）饱和汽是一种动态平衡的蒸汽绝对湿度相对湿度空气的湿度饱和汽与饱和汽压熔化 吸热凝固 放热熔化热蒸发 吸热沸腾 吸热汽化液化 放热汽化热物态变化中的能量交换【典型例题】类型一、饱和汽与饱和汽压例1如图所示，在一个大烧杯内放一个小烧杯，杯内都放有水，现对的底部加热，则（ ） A烧杯中的水比中的水先沸腾 B两烧杯中的水同时沸腾 C烧杯中的水会沸腾，中的水不会沸腾 D上述三种情况都
