高中物理第2章气体定律与人类生活2.5空气湿度与人类生活课件沪科版选修3-3

气体的状态玻意耳定律1。

理解气体的状态和状态参量的意义．会进行热力学温度跟摄氏温度之间的换算．（重点) 2。

会计算气体的压强,知道压强的不同单位，必要时会进行换算．3。

掌握玻意耳定律,并能应用它解决气体的等温变化问题．（重点＋难点)4．知道气体等温变化的p－V图像，即等温线．,一、描述气体状态的状态参量1．在物理学中,可以用温度T、体积V、压强p来描述一定质量气体的宏观状态，这三个物理量叫做气体的状态参量．2．在国际单位制中，用热力学温标表示的温度，叫做热力学温度．用符号T表示，它的单位是开尔文，简称开，符号是K．它与摄氏温度的关系是T＝t＋273。

15．3．体积：气体的体积是指气体分子能达到的空间．在国际单位制中，其单位是立方米,符号m3。

体积的单位还有升(L）、毫升(mL).1 L＝10－3m3，1 mL＝10－6m3。

4．压强:气体作用在器壁单位面积上的压力叫压强．在国际单位制中,压强的单位是帕，符号Pa。

1 Pa＝1 N/m2，常用的单位还有标准大气压（atm），1 atm＝1。

01×105 Pa＝76 cmHg。

二、怎样研究气体的状态变化一定质量的理想气体,如果其状态参量中有两个或者三个发生了变化，我们就说气体的状态发生了变化，只有一个参量发生变化而其他参量不变的情形是不会发生的．1．在物理学上，忽略分子本身体积和分子间的引力和斥力作用的气体叫做理想气体．实验指出，当温度不太低,压强不太大时，所有的气体都可以看做理想气体．2．在研究气体的状态变化时，我们采用了控制变量法，即先保持一个参量不变，研究其他两个参量之间的关系,进而确定三个参量之间的变化规律．3．使一定质量的气体在温度保持不变的情况下发生的状态变化过程，叫做等温过程，相应地,还有等容过程和等压过程．三、探究气体等温变化规律1．实验装置如图所示．以厚壁玻璃管内一定质量的空气作为研究对象．通过脚踏泵对管内的空气施加不同的压强,使管内空气的体积发生相应的变化．然后在压强计和刻度尺上读出气体的压强和相应的体积．2．实验结论(1)内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下,压强与体积成反比．（2)公式：错误!＝错误!或p1V1＝p2V2.四、玻意耳定律的微观解释一定质量的气体，温度保持不变时,分子的平均动能是一定的，压强的大小完全由分子密度决定．当体积减小为原来的一半时，分子密度增大为原来的2倍，因此压强也增大为原来的2倍,即气体的压强与体积的乘积不变,或者说气体的压强与体积成反比．气体压强的计算1．静止或匀速运动系统中压强的计算方法(1)参考液片法:选取假想的液体薄片(自身重力不计）为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程消去面积，得到液片两侧压强相等．进而求得气体压强．例如，图中粗细均匀的U形管中封闭了一定质量的气体A，在其最低处取一液片B，由其两侧受力平衡可知（p A＋p h0)S＝（p0＋p h＋p h0)S。

2．5 空气湿度与人类生活学习目标知识脉络1.知道饱和汽、未饱和汽，了解在一定温度下未饱和汽的密度小于饱和汽的密度.2.知道什么是饱和汽压，了解饱和汽压与温度有关，知道温度不变时饱和汽压与体积无关．(难点)3.知道什么是绝对湿度和相对湿度，知道干湿泡湿度计的原理．(重点)4.了解本节知识在生活、生产中的应用，增强理论联系实际的意识.未饱和汽与饱和汽、饱和汽压[先填空]1．动态平衡从液体中飞出的分子数目与返回液体的分子数目相等，液体不会再减少，蒸汽的密度也不会再增加，达到一种动态平衡．2．饱和汽与未饱和汽(1)饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽．(2)未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽．3．饱和汽压(1)定义饱和汽所具有的压强，叫做液体的饱和汽压．(2)特点液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关．[再判断]1．达到饱和汽时，液面上的气体分子的密度不断增加．(×)2．达到饱和汽时，液面上的气体分子的密度不变．(√)3．达到饱和汽时，蒸发和凝结达到动态平衡．(√)[后思考]液面上部的蒸汽达到饱和时，还有没有液体分子从液面飞出？为什么这时从宏观上来看液体不再蒸发？【提示】仍然有液体分子从液面飞出．因为这时从液面飞出去的分子数目与从蒸汽回到液体中的分子数目相等，液体不再减少，蒸汽的密度也不再增加，达到了动态平衡，从宏观上看蒸发停止．1．动态平衡在密闭容器里的液体一方面不断有液体分子从液面飞出成为蒸汽分子；另一方面，由于蒸汽分子的无规则运动，互相碰撞，也不断地返回液体中，当单位时间内从液面飞出的分子数等于返回液体的分子数时，液面上方的蒸汽密度就保持不变，液体也不会减小，称为液体和蒸汽之间达到了动态平衡．2．动态平衡时液体的特点(1)处于动态平衡时，液体的蒸发仍在进行；(2)处于动态平衡时的蒸汽密度与温度有关，温度越高，达到动态平衡时的蒸汽密度越大；(3)在密闭容器中的液体，最后必定与上方的蒸汽处于动态平衡状态中．3．饱和汽的形成飞出液体的分子和回到液体的分子数目达到相同．4．饱和汽的特点(1)一定温度下有一定的汽密度．(2)一定温度下有一定的压强(饱和汽压)．(3)凡与密闭容器里的液体(如拧紧盖的半瓶墨水)长期共存的汽必是饱和汽．5．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，水的饱和汽压为2.34×103Pa，水银的饱和汽压很小，20 ℃时仅为1.60×10－1Pa，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，同时蒸汽中分子热运动的平均动能也增大，这也导致饱和汽压增大．(3)饱和汽压与体积无关饱和汽的液体与气体的平衡状态是一种动态平衡，当达到饱和的蒸汽体积发生变化时，密度也要变化，动态平衡就被破坏．重新达到平衡后，在温度不变的情况下，饱和汽压也是不变的，故饱和汽压跟体积无关．(4)饱和汽与未饱和汽的比较比较项目饱和汽未饱和汽定义跟液体处于动态平衡的汽还没有达到饱和状态的汽特点(1)一定温度下有一定的汽密度(2)一定温度下有一定的压强(饱和汽压) (3)不遵守理想气体定律(1)一定温度下，未饱和汽的密度和压强都比饱和汽的小(2)近似遵守理想气体定律转化饱和汽变为未饱和汽的方法：(1)温度不变，减小汽的密度(2)体积不变，提高汽的温度未饱和汽变成饱和汽的方法是：(1)温度不变时，增加汽的密度(2)体积不变时，降低汽的温度【说明】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．1．将未饱和汽转化成饱和汽，下列方法可行的是( )A．保持温度不变，减小体积B．保持温度不变，减小压强C．保持体积不变，降低温度D．保持体积不变，减小压强E．保持温度不变，增大体积【解析】保持温度不变，减小体积，可以增大压强，使未饱和汽达到饱和汽压成为饱和汽，A对，B、E错．体积不变，降低温度，饱和汽压降低，也可以使未饱和汽的压强达到饱和汽压；体积不变，减小压强，使得饱和汽的温度降低，从而使饱和汽压降低，C、D对．【答案】ACD2．关于饱和汽压，下列说法正确的是( )A．温度相同的不同饱和汽，饱和汽压一般不同B．温度升高时，饱和汽压增大C．温度升高时，饱和汽压减小D．饱和汽压与饱和汽的体积无关E．饱和汽压与饱和汽的体积有关【解析】同一气体的饱和汽压仅由温度决定，温度升高，饱和汽压增大；与气体的体积及外界大气压无关，不同气体的饱和汽密度在同一温度一般不同，从而饱和汽压不同．故A、B、D正确．【答案】ABD3.如图2­5­1所示，一个有活塞的密闭容器内盛有饱和水蒸汽与少量的水，则可能发生的现象是( )图2­5­1A．温度保持不变，慢慢地推进活塞，容器内压强会增大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，慢慢地拉出活塞，容器内压强不会变D．不移动活塞而将容器放在沸水中，容器内压强不变E．不移动活塞而将容器放在沸水中，容器内压强变大【解析】慢慢推进活塞和慢慢拉出活塞，密闭容器内体积发生变化，而温度保持不变，饱和汽的压强只和温度有关，与体积无关，故A错，B、C正确；不移动活塞而将容器放入沸水中，容器内饱和汽温度升高，故压强变大，D错误，E正确．【答案】BCE(1)饱和汽的蒸汽密度和压强都只与温度有关,与体积无关，温度升高时，不仅分子的平均动能增大，而且分子密度也增大，单位时间内与器壁单位面积的碰撞次数也增大，因此饱和汽压随温度的升高而增大，饱和汽不遵守气体实验定律.(2)在一定温度下，未饱和汽的密度和压强都比饱和汽小.未饱和汽的性质与真实气体相同，近似遵守气体实验定律.绝对湿度与相对湿度、湿度的影响[先填空]1．绝对湿度空气中所含水蒸汽的压强．2．相对湿度(1)定义：某温度时空气的绝对湿度与同一温度下水的饱和汽压的百分比．(2)相对湿度(B)＝水蒸汽的压强p同温度下水的饱和汽压p s×100%.3．干湿泡湿度计(1)结构：由两支并排放置的普通温度计构成，一支温度计按照常规使用，另一支温度计的玻璃泡上包着棉纱布，纱布的下端浸入水中，能使玻璃泡保持潮湿．(2)原理：由于水的蒸发，湿泡温度计的示数总要低一些，空气的相对湿度越小，玻璃泡上的水分蒸发越快，湿泡温度计的示数越小，两个温度计指示的温度差越大，反之越小，根据两个温度计的温度差，就可以确定相对湿度的大小．4．湿度的影响(1)相对湿度与雨、雾、露等天气现象有密切联系．(2)相对湿度对人们的生活影响很大：过小，人体的水分散失加快．过大，抑制人体散热．(3)相对湿度对植物生长有很大影响．(4)相对湿度与建筑、国防、运输、储藏等都有密切关系，对工业生产的影响也很大．[再判断]1．平常所说的湿度指相对湿度，即空气中所含水蒸汽的压强．(×)2．对人们生活产生影响的主要是相对湿度．(√)3．干湿泡湿度计使用简便，但误差较大．(×)[后思考]阴雨连绵的夏天，人们会感到气闷；寒冷的冬季，人们会感到口腔和鼻腔难受，为什么？【提示】空气的潮湿程度对生活和生产有很大的影响．空气太潮湿，人会感到气闷，物体也容易发霉；空气太干燥，口腔和鼻腔会感到难受，植物容易枯萎．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．相对湿度的计算(1)相对湿度＝水蒸汽的实际压强同温下水的饱和汽压×100%，即B ＝pp s×100%，知道了水蒸汽的实际压强和同温下水的饱和汽压，代入公式即可求得．(2)注意单位的统一，水蒸汽的实际压强和同温度下水的饱和汽压要采用同一单位． (3)在某一温度下，饱和汽压是一定值，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．(4)空气的相对湿度不会超过100%，环境温度变化时，水的饱和汽压和水蒸汽的实际压强都发生变化．4．空气湿度对人们的生活有很大影响，当湿度与温度搭配得当，通风良好时，人们才会舒适．关于空气湿度，以下结论正确的是( )A ．绝对湿度大而相对湿度不一定大，相对湿度大而绝对湿度也不一定大，必须指明温度这一条件B ．相对湿度是100%，表明在当时的温度下，空气中水蒸汽已达到饱和状态C ．在绝对湿度一定的情况下，气温降低时，相对湿度将减小D ．在绝对湿度一定的情况下，气温升高时，相对湿度将减小E ．在绝对湿度一定的情况下，气温升高时，相对湿度将增大【解析】 由相对湿度定义式B ＝pp s×100%，式中p 为空气中所含水蒸汽的实际压强，p s 为同一温度下水的饱和汽压，p s 在不同温度下的值是不同的，温度越高，p s 越大，故A 正确；相对湿度为100%，说明在当时的温度下，空气中所含水蒸汽的实际压强已达到饱和汽压，B 正确；绝对湿度p 不变时，气温降低，p s 减小，相对湿度增加，故C 、E 错，D 正确．【答案】 ABD5．在某温度时，水蒸汽的绝对气压为p ＝200 mmHg ，此时的相对湿度为50%，则此时的绝对湿度为多少？饱和汽压为多大？【解析】 根据绝对湿度的定义可知此时的绝对湿度为200 mmHg.由相对湿度B ＝pp s×100%可得p s ＝p B ×100%＝2000.5mmHg ＝400 mmHg.【答案】 200 mmHg 400 mmHg(1)空气的潮湿情况不是由空气的绝对湿度决定，而是由空气的相对湿度决定的，在判断过程中应根据相对湿度的定义公式并查表求出一定温度下空气的相对湿度来解答.(2)相对湿度越大，水蒸汽越接近饱和，水分蒸发越慢，人会感到越潮湿.。

2019-2020年高中物理第2章2.5空气的湿度与人类生活知能优化训练沪科版选修3-31．一个玻璃瓶中装有半瓶液体，拧紧瓶盖经一段时间后，则( )A．不再有液体分子飞出液面B．停止蒸发C．蒸发仍在进行D．在相同时间内从液体里飞出去的分子数等于返回液体的分子数，液体的饱和汽压达到了动态平衡解析：选CD.当液面上方的气体内所含的蒸汽分子达到饱和汽压后，处于动态平衡状态，但仍有蒸汽分子跑出，只不过返回的蒸汽分子数与跑出的蒸汽分子数相等．2．关于饱和汽压正确的说法是( )A．在一定温度下，饱和汽压一定B．在一定温度下，未饱和汽的压强小于饱和汽压C．饱和汽压随温度而变D．饱和汽压与温度无关答案：ABC3．将未饱和汽转化成饱和汽，下列方法可行的是( )A．保持温度不变，减小体积B．保持温度不变，减小压强C．保持体积不变，降低温度D．保持体积不变，减小压强解析：选ACD.保持温度不变，减小体积，可以增大压强，使未饱和汽达到饱和汽压成为饱和汽；保持体积不变，降低温度，饱和汽压降低，也可以使未饱和汽的压强达到饱和汽压；保持体积不变，减小压强，饱和汽的温度降低，使饱和汽压降低，从而使未饱和汽转化成饱和汽．4．白天的气温是30 ℃，空气的相对湿度是60%.天气预报报道夜里的气温要降到20 ℃，那么，空气中的水蒸气会不会成为饱和汽？为什么？(30 ℃时，空气的饱和汽压为4.24×103 Pa；20 ℃时，空气的饱和汽压为2.3×103 Pa)解析：空气中的水蒸气会成为饱和汽．因为B＝pp s×100%，所以p＝Bp s100%＝60%×4.24×103100%Pa≈2.54×103 Pa＞2.3×103 Pa, 即大于20 ℃时的饱和汽压，故夜里会出现饱和汽，即有露珠形成．答案：见解析一、选择题1．湿球温度计与干球温度计的示数差越大，表示( )A．空气的绝对湿度越大B．空气的相对湿度越大C．空气中水蒸气离饱和状态越近D．空气中水蒸气离饱和状态越远解析：选D.湿球温度计与干球温度计的示数差越大，表示水分蒸发得越快，所以相对湿度越小，即空气中的水蒸气离饱和状态越远．2．对动态平衡说法不．正确的是( )A．当气态分子数的密度增大到一定程度时就会达到这样的状态B．在相同时间内回到液体中的分子数等于从液体表面飞出去的分子数C．此时，蒸发的速度不再增大，液体也不再减少D．蒸发停止解析：选D.根据对水的蒸发的分析进行判断，达到平衡状态时，蒸发和凝结仍在继续进行，只不过蒸发和凝结的水分子个数相等而已，故D不正确．3．下列说法正确的是( )A．在温度不变的情况下，向一密闭容器中放入足够多的某种蒸气的液体，可以使蒸气变为饱和汽B．当液体与蒸气之间达到动态平衡时，盛放在密闭容器中的液体在经历较长的时间后仍不会干涸C．一定温度下的饱和汽，其密度也会发生变化D．同种物质的沸点一定比它的露点高解析：选AB.某温度下的饱和汽的密度是一定的．达到动态平衡后，宏观上表现为蒸发停止了．A、B选项正确．4．使未饱和汽变成饱和汽，可采用降低温度的方法，这是因为( )A．降温可使未饱和汽的体积缩小，密度增大，以达到饱和B．饱和汽的密度随温度降低而增大C．饱和汽的密度随温度降低而减小D．未饱和汽的密度随温度降低而增大解析：选C.在体积不变的条件下，降低温度，饱和汽的密度随温度降低而减小，会使在较高温度时的未饱和汽变成较低温度时的饱和汽．5．(xx年福州高二检测)某日白天的气温是20 ℃，空气中水蒸气的压强是1.1×103Pa；夜间，空气中水蒸气的压强不变，气温降到10 ℃，白天水蒸气饱和汽压2.3×103 Pa，夜间水蒸气饱和汽压1.2×103 Pa，则我们感觉到的潮湿与干爽情况是( )A ．夜间干爽B ．白天潮湿C ．白天干爽D ．夜间潮湿解析：选CD.看相对湿度大小 白天相对湿度： B 1＝1.1×1032.3×103×100%≈48%夜晚相对湿度：B 2＝1.1×1031.2×103×100%≈91.7%所以白天干爽，夜间潮湿，故选C 、D.6.如图2－5－2所示，一个有活塞的密闭容器内仅有饱和水蒸气与少量的水，则可能发生的现象是( )图2－5－2A ．温度保持不变，慢慢地推进活塞，容器内压强会增大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，慢慢地拉出活塞，容器内压强会减小D ．不移动活塞而将容器放在沸水中，容器内压强不变解析：选B.慢慢推进活塞和慢慢拉出活塞，密闭容器内体积发生变化，而温度保持不变，饱和汽的压强只和温度有关，与体积无关，故A 、C 错，B 正确．不移动活塞而将容器放入沸水中，容器内饱和汽温度升高，故压强应发生变化，D 错误，故选B.二、非选择题7．在气温为20 ℃时测得水蒸气的压强为 1.1×103Pa ，这时空气的相对湿度为________．(20 ℃时，水的饱和汽压为2.338×103Pa)解析：据题意，绝对湿度p ＝1.1×103Pa 20 ℃时水的饱和汽压p s ＝2.338×103 Pa ， 故B ＝pp s×100%＝47%. 答案：47%8．室内空气的温度是25 ℃，空气的相对湿度是65%，问空气的绝对湿度等于多少？(已知25 ℃时水的饱和汽压为3.167×103Pa)．解析：空气的绝对湿度＝水蒸气的实际压强，而相对湿度＝水蒸气的实际压强同温下水的饱和汽压.故绝对湿度＝相对湿度×同温下水的饱和汽压，即绝对湿度＝65 %×3.167×103 Pa＝2.06×103 Pa.答案：2.06×103 Pa9．冬季某天，日间气温6 ℃时的相对湿度是65%，如果夜间最低气温是－3 ℃，会不会出现霜冻现象？设绝对湿度不变．解析：出现霜冻，必须使空气中的水汽达到饱和，若气温在0 ℃以下即可直接凝华成霜．查表得6 ℃时水汽的饱和汽压是p s＝9.34×102 Pa，由相对湿度公式得空气的绝对湿度：p＝p s B＝9.34×102×65%Pa＝5.137×102 Pa.再查表知，即5.137×102 Pa的饱和水汽压对应的温度为－2 ℃，即露点为－2 ℃，所以当夜间气温降至－3 ℃时会有霜冻出现．答案：出现霜冻10．为什么现代家庭中多使用高压锅蒸煮食物？它与普通锅有何不同？解析：普通锅虽然有锅盖，但因密封不好，锅内是与大气相通的．烧饭时，锅内水面上方的气压就是大气压强，此时水沸腾的温度与不盖锅盖时是相同的．那么为什么煮食物时总要盖上锅盖呢？这是因为盖上锅盖可以阻碍水蒸气与外界的对流，从而减少了热损失，用较弱的火就可以维持水的沸腾了，这样可以节约能源，另外，如果是蒸食物，不加盖，食物就暴露在空气中了，食物吸收的热量又很快跑掉，达不到较高的温度，食物就不容易熟．使用高压锅蒸煮食物时，高压锅盖上锅盖后就是一个密封的容器了．加热时锅内水温不断升高，水的蒸发不断加快．由于锅是密封的，锅内水面上方的水蒸气越来越多，锅内水蒸气就越来越大，直到将气压阀顶起为止，锅内气压才不再增大．此时锅内的气压一般接近1.2个大气压，在这样的气压下，水的沸点接近120 ℃，食物由生变熟是个升温过程，温度越高熟的越快，高压锅中的食物可以被加热到的温度比普通锅高了约20 ℃，自然就容易熟了．答案：见解析。