2019-2020年高中物理 《飽和蒸汽 空氣的濕度》教案 粵教版選修3-3.doc

2019-2020年高中物理 《飽和蒸汽 空氣的濕度》教案 粵教版選修3-3 (一) 教學(xué)目的 1.理解什么是液體和蒸汽之間的動(dòng)態(tài)平衡. 2.知道什么是飽和汽. 3.了解飽和汽壓的概念.知道溫度不變時(shí)飽和汽壓不隨體積變化. 4．了解空氣濕度的概念，知道絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度 (二) 教具 水銀,水銀槽,長(zhǎng)玻璃管,乙醚,彎曲的滴管,裝有水銀的深容器. (三) 教學(xué)過(guò)程: ●引入新課 裝在敞口容器里的液體,蒸發(fā)出來(lái)的汽分子能夠分散到周?chē)臻g里去,所以過(guò)一段時(shí)間液體會(huì)全部蒸發(fā)完．盛在密閉容器里的液體,即使過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間,也不會(huì)蒸發(fā)完,這是什么原因呢？要回答這個(gè)問(wèn)題就要先知道什么是飽和汽和什么是未飽和汽. ●進(jìn)行新課 【板書(shū)】一、飽和汽和未飽和汽 圖1 啟發(fā)分析: 同學(xué)們已經(jīng)知道,蒸發(fā)是液體分子飛出液面成為汽分子的過(guò)程,飛出液面的分子在液面上方做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)時(shí),會(huì)有一部分重新撞回液體內(nèi),而被撞回分子的多少,是跟液面上的汽的密度有關(guān)的.同樣,在容器中的液面上同時(shí)進(jìn)行著兩種相反的過(guò)程：一方面分子從液面飛出來(lái),另一方面液面上的汽分子又撞到液面上,會(huì)回到液體中去,如圖1所示.在密閉的容器中,隨著液體的不斷蒸發(fā),液面上汽的密度不斷增大,回到液體中分子數(shù)也逐漸增多．最后,當(dāng)汽分子的密度增大到一定程度時(shí),就會(huì)達(dá)到這樣的狀態(tài)：在單位時(shí)間內(nèi)回到液體中的分子數(shù)等于從波面飛出去的分子數(shù)．這時(shí)汽的密度不再增大,液體不再減少,液體和汽之間達(dá)到了平衡狀態(tài),這種平衡叫做動(dòng)態(tài)平衡． 【板書(shū)】跟液體處于動(dòng)態(tài)平衡的汽叫做飽和汽,沒(méi)有達(dá)到飽和狀態(tài)的汽叫做未飽和汽． 1. 在一定溫度下,飽和汽的密度是一定的,未飽和汽的密度小于飽和汽的密度． 2. 飽和汽的密度隨溫度的升高而增大. 飽和汽的密度要隨溫度改變而改變.由于溫度升高,液體分子平均動(dòng)能增大,單位時(shí)間里從液體飛出的分子數(shù)增多,原來(lái)的動(dòng)態(tài)平衡要被破壞,液體就要繼續(xù)蒸發(fā),汽的密度繼續(xù)增大.直到達(dá)到新的動(dòng)態(tài)平衡為止. 【板書(shū)】二、飽和汽壓 【演示】用如圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以測(cè)量飽和汽的壓強(qiáng).把兩根裝滿水銀的細(xì)長(zhǎng)玻璃管倒立在水銀槽中. a管做氣壓計(jì).用彎曲的滴管向b管中注入一些乙醚,乙醚的密度比水銀小,便浮到水銀面上,并在水銀面上方的真空中蒸發(fā),同時(shí)b管中的水銀面開(kāi)始下降.當(dāng)乙醚的密度達(dá)到飽和時(shí),水銀面上還剩一點(diǎn)乙醚,b管中的水銀面就穩(wěn)定在一定的高度不再下降, a、b兩管中水銀面的高度差h就表示乙醚飽和汽壓的大小. 【板書(shū)】飽和汽所具有的壓強(qiáng)叫做這種液體的飽和汽壓. 啟發(fā)思考: 飽和汽壓和哪些因素有關(guān)? 【板書(shū)】1. 飽和汽壓和液體的種類(lèi)有關(guān) 圖2 實(shí)驗(yàn)表明,在相同的溫度下,不同液體的飽和汽壓一般是不同的.揮發(fā)性大的液體,飽和汽壓大.例如 20時(shí),乙醚的飽和汽壓為,水為.水銀的飽和汽壓很小,20時(shí)僅為,所以水銀氣壓計(jì)水銀柱上方的空間可以認(rèn)為是真空. 【板書(shū)】2. 飽和汽壓和溫度有關(guān) 【演示】用熱毛巾包住有乙醚的玻璃管,水銀柱下降. 實(shí)驗(yàn)表明,飽和汽壓隨溫度的升高而增大.這是因?yàn)闇囟壬邥r(shí),液體里能量較大的分子增多,單位時(shí)間內(nèi)從液面飛出的分子也增多,致使飽和汽的密度增大,同時(shí)汽分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能也增大,這也導(dǎo)致飽和汽壓增大. 【板書(shū)】3. 飽和汽壓跟體積無(wú)關(guān) 圖 3 【演示】飽和汽壓跟體積無(wú)關(guān),實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示. 實(shí)驗(yàn)還表明,在溫度不變的情況下,飽和汽的壓強(qiáng)不隨體積而變化．其原因是,當(dāng)體積增大時(shí),容器中汽的密度減小,原來(lái)的飽和汽變成了未飽和汽,于是液體繼續(xù)蒸發(fā),直到未飽和汽成為飽和汽為止．由于溫度沒(méi)有改變,飽和汽的密度跟原來(lái)的一樣,汽分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能也跟原來(lái)一樣,所以壓強(qiáng)不改變．體積減小時(shí),容器中汽的密度增大,回到液體中的分子數(shù)多于從液面飛出的分子數(shù),于是一部分汽變成液體,直到汽的密度減小到等于該溫度下飽和汽的密度為止．由于溫度跟原來(lái)相同,飽和汽密度不變,汽分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率也跟原來(lái)相同,所以壓強(qiáng)也不改變. 【板書(shū)】 三、空氣的濕度 所謂空氣的濕度，就是空氣的潮濕程度.通?？諝獾臐穸扔钟薪^對(duì)濕度和相對(duì)濕度之分. 【板書(shū)】 1. 絕對(duì)濕度 空氣的濕度可以用空氣中所含水蒸氣的密度，即單位體積的空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量來(lái)表示.由于直接測(cè)量空氣中水蒸氣的密度比較困難，而水蒸氣的壓強(qiáng)隨水蒸氣的密度的增大而增大，所以通常用空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)來(lái)表示空氣的濕度，這就是空氣的絕對(duì)濕度. 【板書(shū)】 空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)叫做空氣的絕對(duì)濕度. 【板書(shū)】 2. 相對(duì)濕度 實(shí)際上，水蒸發(fā)的快慢、動(dòng)物感覺(jué)到的干燥或濕潤(rùn)，不是完全由空氣的絕對(duì)濕度的大小決定的，而是跟空氣中的水蒸氣離飽和狀態(tài)的遠(yuǎn)近有關(guān)系.為了表示空氣中水蒸氣離飽和狀態(tài)的遠(yuǎn)近，物理學(xué)中引入了相對(duì)濕度的概念. 【板書(shū)】 某溫度時(shí)空氣的絕對(duì)濕度跟同一溫度下水的飽和汽壓的百分比叫做這時(shí)空氣的相對(duì)濕度. 相對(duì)濕度用數(shù)學(xué)式可表示為 【板書(shū)】 上式中B表示空氣的相對(duì)濕度，p表示空氣的絕對(duì)濕度，表示同一溫度下水的飽和汽壓. 空氣的絕對(duì)濕度不變時(shí)，溫度降低，空氣的相對(duì)濕度就增大.因?yàn)樗娘柡推麎弘S溫度的降低而減小.在住人的房間里，相對(duì)濕度為60%—70%比較適宜. 【板書(shū)】 3、露點(diǎn) 空氣的絕對(duì)濕度不變，當(dāng)氣溫降低時(shí)，空氣中未飽和的水蒸氣將逐漸接近飽和.當(dāng)氣溫降低到某一溫度時(shí)，水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)，這時(shí)水蒸氣將凝結(jié)成水 【板書(shū)】 使空氣里的水蒸氣剛好達(dá)到飽和時(shí)的溫度叫做露點(diǎn). 露點(diǎn)溫度時(shí)水的飽和汽壓就是空氣的絕對(duì)濕度，查得當(dāng)時(shí)氣溫下的水的飽和汽壓，就可求得當(dāng)時(shí)的空氣的相對(duì)濕度.因此根據(jù)露點(diǎn)和氣溫的差值，可以大致判斷出空氣的相對(duì)濕度. 圖13-22 【板書(shū)】露點(diǎn)的測(cè)定 露點(diǎn)可以用圖13-22所示的裝置來(lái)測(cè)定.光亮的不銹鋼杯里裝入半杯水，用泡沫塑料杯蓋蓋嚴(yán).杯蓋上分別插入溫度計(jì)A(溫度計(jì)的下端不與水接觸)和兩根彎曲的玻璃管B、C.管C的一端插在水中，另一端接打氣球.管B是出氣用的.逐漸加入少量的碎冰使水溫慢慢下降，并用打氣球向杯里打氣，水迅速蒸發(fā)，杯子和周?chē)諝獾臏囟冉档?當(dāng)降低到某一溫度時(shí)，杯子周?chē)諝庵械乃魵膺_(dá)到飽和，會(huì)在光亮的杯壁上出現(xiàn)一層露珠，這時(shí)溫度計(jì)指示的溫度就是露點(diǎn). 【板書(shū)】 4、 濕度計(jì) 空氣的濕度可以用濕度計(jì)來(lái)測(cè)量.實(shí)驗(yàn)室、家庭常用的濕度計(jì)是干濕泡濕度計(jì)，它是由兩只完全相同的溫度計(jì)構(gòu)成的，其中一只溫度計(jì)感溫泡裸露在空氣中用于測(cè)氣溫，另一只溫度計(jì)的感溫泡上包著棉紗，棉紗的下端浸在水中.由于水的蒸發(fā)濕泡溫度計(jì)的溫度總是低于氣溫，根據(jù)兩只溫度計(jì)的讀數(shù)，從表或曲線上很快就可以得出空氣的相對(duì)濕度. ●鞏固練習(xí) 用露點(diǎn)計(jì)測(cè)得露點(diǎn)為17℃，求空氣的絕對(duì)濕度？若當(dāng)時(shí)的氣溫為25℃，那么空氣的相對(duì)濕度是多少？ 由課本101頁(yè)的表中可查得17℃時(shí)水的飽和汽壓為1.937Pa，表明空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)為，即空氣的絕對(duì)濕度為p=1.937Pa. 又從該表中查得25℃時(shí)水的飽和汽壓為3.167Pa，則： B=100%=100%=61%, 即空氣的相對(duì)濕度是61%. 引導(dǎo)學(xué)生小結(jié): 在有液體存在時(shí),只要液體和汽的溫度不變,無(wú)論飽和汽的體積增加還是減小,飽和汽的壓強(qiáng)并不改變.即某種液體的飽和汽壓只和溫度有關(guān),和它的體積無(wú)關(guān). 教師總結(jié):1. 飽和汽不遵守氣體的實(shí)驗(yàn)定律. 飽和汽的壓強(qiáng)跟體積沒(méi)有關(guān)系,飽和汽的壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系也不是線性的.可見(jiàn)飽和汽不遵守氣體的實(shí)驗(yàn)定律,也就是說(shuō),理想氣體定律對(duì)飽和汽完全不適用. 2. 當(dāng)飽和汽體積變化時(shí),汽的質(zhì)量是要變化的. 3. 飽和汽壓的大小不因有其它氣體存在而有所改變. 4. 未飽和汽近似地遵守理想氣體定律． ●鞏固練習(xí) 解釋下面的現(xiàn)象:密閉容器中裝有少量乙醚,當(dāng)容器的溫度升高時(shí),液態(tài)乙醚逐漸減少;容器升高到一定溫度時(shí),液態(tài)乙醚消失;容器冷卻時(shí),容器中又重新出現(xiàn)液態(tài)乙醚. ● 作業(yè) 1. 復(fù)習(xí)本節(jié)課文. 2. 試回答下列問(wèn)題: (1) 什么叫飽和汽? (2) 什么叫未飽和汽? (3) 飽和汽壓跟溫度有什么關(guān)系?跟體積有什么關(guān)系? (四) 說(shuō)明 1. 飽和汽的知識(shí)是理解空氣濕度和露點(diǎn)等知識(shí)的基礎(chǔ).在引導(dǎo)學(xué)生理解飽和汽的概念時(shí),關(guān)鍵在于使學(xué)生正確理解動(dòng)態(tài)平衡的含義.要注意糾正那種認(rèn)為“汽和液達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí),液體就不再蒸發(fā)了,所以液體才不再減少,液面上方汽的密度液不再增加”的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí). 2. 關(guān)于飽和汽壓及影響飽和汽壓大小的因素,最好由實(shí)驗(yàn)得出,增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí). (五) 參考資料 過(guò)飽和汽 在通常的情況下,當(dāng)溫度降低到使未飽和汽變?yōu)轱柡推麜r(shí)蒸氣就要凝結(jié)為液體.這是因?yàn)橐话阏羝卸己袎m埃和雜質(zhì),成為蒸氣凝結(jié)的凝結(jié)核.對(duì)于純凈的蒸氣,即使溫度降低到使它超過(guò)飽和的程度.蒸氣液不會(huì)凝結(jié)為液體,這種超過(guò)飽和汽密度而仍不液化的蒸氣,叫做過(guò)飽和汽.過(guò)飽和汽液是不穩(wěn)定,如果其中有凝結(jié)核出現(xiàn),就會(huì)發(fā)生凝結(jié),使蒸氣回到飽和狀態(tài).在原子核物理研究中觀測(cè)微觀粒子徑跡的儀器“威爾遜云室”就利用了過(guò)飽和汽.