南师附中物理竞赛讲义92物态变化

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1、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，口这个分布状态与温度有关，温度升高时，平均速率会增人。定疑公式不作要求。例1、根据右上图解释为什么地球的人气层小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。山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，一些在空气屮的液休分子也可能重新进入液体。影响蒸发快慢的因素(1)温度：温度越髙蒸发越快(2)表面积：

2、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。沸点和气压冇关三、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。肖脱离液体的分了数和返冋液体的分了数一样多时，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

3、，饱和汽的分了数密度是一定的，因而饱和汽的压强也是一定的，这个压强叫做这种液休的饱和汽压。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。通常悄况下，肓接测混有空气的饱和汽的压强人于饱和汽压。2、某种液体的饱和汽压只与温度有关，与气体的体积人小、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，

4、装有一些水⑴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別如何变化?四、空气的湿度1、绝对湿度Ps:空气里所含水汽的压强2、和对湿度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。B=AXIOO%P3、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岭，其中盛有2mol的空气和少最的水（水的体积可以忽略）。平衡吋气体的总压强是3.0atm,经做等温膨胀后使其体积加倍，在膨胀结束吋，其中的水刚好全部消失，此时的

5、总压强为2.0atmo若让英继续作等温膨胀，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。）122W3OPt(°C)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借。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，空气和水蒸汽均视为理想气体。问在最初条件下和对湿度是多少？例5、用不导热细管连接的两个相同容器，容器里装冇压强为laun、相对湿度为B=50%,温度为100°C的空气。现将其屮一个容器浸在温度为0°C

6、的冰中，试问系统的压强改变为多少？每一容器中的相对湿度是多少？己知0°C时水的饱和汽压为4.6mmHgo例6、图中曲线表示在10°C到30°C范围内水的饱和蒸气压曲线。现将温度为27°C、压强为latm.相对湿度80%的空气封闭在某—•容器中，把它逐渐冷却到12°C。试问：（1）这时空气的压强是多少？（2）温度降到多少时开始冇水凝结？这时空气中所含的水蒸气为百分Z几？气态目态二液态五、物态变化中的能量1、熔化热入单位质量的某种品体熔化过程中所需的能量，称做这种晶体的熔化热。一定质量的晶体，熔化时吸收的热眾与凝固时放出的热量相等（能量守恒定律）2、汽化热

7、L液体汽化时，液体分子离开液体表面成为气体分子，要克服其他液体分子的吸引而做功,故要吸收能量。单位质量的某种液体汽化成同温度的气体时所需的能暈，称做这种物质在这个温度下的汽化热。温度越高，汽化热越小；压强越大，汽化热越大。例7、已知冰、水和水蒸气在一密闭容器内（容器内没冇任何其他物质），如能三态平衡共存,则系统的温度和压强必定分别是ri=0-01^和卩=4.58〃mHg。现有冰、水和水蒸气各均处于上述平衡状态。若保持总体积不变而对此系统缓慢加热，输入的热fiQ=0.255kJ。试佔算系统再达到平衡后，冰、水和水蒸气的质量。已知此条件下冰的升华热厶升=2

8、.833/g；水的汽化热厶汽=2.49"/g。二二例8、在带有加热器的密封圆柱形容器屮，质量为