江苏省南京物理竞赛讲义-9.2物态变化

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9.2物态变化

一、麦克斯韦速率分布律

大量气体分子的速率是按一定规律分布,呈“中间多,两头少”的分布规律,且这个分布状态与温度有关,温度升高时,平均速率会增大。定量公式不作要求。

例1、根据右上图解释为什么地球的大气层中氢气的含量远小于氧气?

二、汽化

汽化:物质从液态变成气态的过程,包括蒸发和沸腾两种方式

1、蒸发

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。

由于分子在做无规则热运动,液体表面有一些速度较大的液体分子有可能脱离束缚进入空气。与此同时,一些在空气中的液体分子也可能重新进入液体。

影响蒸发快慢的因素

(1)温度:温度越高蒸发越快

(2)表面积:表面积越大蒸发越快

(3)通风:空气流动性越好蒸发越快

(4)液面处的气压:气压越高蒸发越慢

任何温度下,液体都会进行蒸发。

蒸发的效果:可以使液体降温。

思考:你能从微观的角度解释上述现象吗?

2、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。

沸点和气压有关

三、饱和汽与饱和汽压

在敞开容器中的液体,过一段时间总会蒸发完,而密闭容器内的液体则不会。例如瓶装饮料。

当脱离液体的分子数和返回液体的分子数一样多时,达到动态平衡。此时的蒸汽叫做饱和汽。此时,从宏观上看,蒸发停止了。

没有达到饱和的蒸汽叫做未饱和汽。

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。

注意:

1、饱和汽压指的是该种气体的分压,不是实际的总气压!

向一个真空容器中注入液体(没有装满),则稳定后,气体的压强即为该液体的饱和汽压。

通常情况下,直接测混有空气的饱和汽的压强大于饱和汽压。

2、某种液体的饱和汽压只与温度有关,与气体的体积大小、是否混有其它气体无关。

饱和汽压与温度的关系:

思考1:为什么温度越高,饱和汽压也越

高?

思考2:右图是饱和汽压和温度的关系

图,同时也是沸点和气压的关系图。为什么沸腾的条件是饱和汽压和外部压强相等?

例2、如图,带有活塞的容器中,装有一些水

(1)保持活塞不动,当温度升高,水的体积和容器内蒸汽压分

别如何变化?

(2)保持温度不变,向上提活塞,水的体积和容器内蒸汽压分别如何变化?

四、空气的湿度

1、绝对湿度p s :

空气里所含水汽的压强

2、相对湿度B :

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。

100%s p B p

=? 3、露点:通常可以采用降温的方法使未饱和的气体变为饱和,临界温度称为露点。

例3、一汽缸的初始体积为0V ,其中盛有2mol 的空气和少量的水(水的体积可以忽略)。平衡时气体的总压强是3.0atm ,经做等温膨胀后使其体积加倍,在膨胀结束时,其中的水刚好全部消失,此时的总压强为2.0atm 。若让其继续作等温膨胀,使体积再次加倍。试计算此时:(1)汽缸中气体的温度; (2)汽缸中水蒸气的摩尔数; (3)汽缸中气体的总压强。 (假定空气和水蒸气均可以当作理想气体处理。)

例4、将一份潮湿空气的体积压缩为原来的1/4,它的压强增至原来的3倍。若再把体积压缩1/2,压强变为最初的5倍。以上一切过程中温度保持不变,空


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