第九节 饱和汽 空气的湿度

第九节 饱和汽 空气的湿度

◆ 走进物理

对付“回暖天” 专家支招闭门窗

阳春三月，天气回暖，身处广东，这段时间关于天气最大的感觉就是潮湿，衣服、棉被都感觉有股子湿气，粘粘的不舒服，不仅如此，地板“水汪汪”、墙壁在“出汗”。

怎么办，专家支招：挡——紧闭门窗、御潮气于“房门”之外；抽——用空调抽湿；吸——用除湿器除湿、用生石灰吸“湿”。

◆ 自主活动

1．与液体处于______________的汽叫做饱和汽，而______________________的汽叫做未饱和汽。

2．液体的饱和蒸气所具有的压强，叫做这种液体的_____________，用符号p s 表示。饱和汽的压强只跟________有关，与_________无关，因此不遵循____________________。未饱和汽近似遵循气体实验定律。

3．某温度时空气中的__________________和同一温度下__________________的百分比，叫做该温度下空气的相对湿度。用B 表示相对湿度，则相对湿度表达式为___________________。

[参考答案]：1．动态平衡，没有达到饱和状态。2．饱和蒸气压，温度，体积，气体实验定律。3．水蒸气的压强，水的饱和汽压。B =p ⨯100%。 p s

◆ 互动课堂

（1）名师说课

知识点梳理

知识点一：饱和汽和饱和汽压

1．饱和汽：与液体处于动态平衡的汽叫做饱和汽或者饱和蒸气。而没有达到饱和状态的汽叫做未饱和汽或者未饱和蒸气。

2．饱和汽压：液体的饱和蒸气所具有的压强，叫做这种液体的饱和汽压，用符号p s 表示。

说明：在相同温度下，不同液体的饱和汽压一般是不同的，通常挥发性强的液体的饱和汽压大一些。

3．饱和汽的压强只跟温度有关，与体积无关。

说明：①因为密闭容器内的饱和汽与液体处

于汽液共存状态。当温度升高时，液体分子的平

均动能增大，，单位时间里从液面飞出的分子数增

多，原来的动态平衡被破坏，液体继续蒸发，蒸

气的压强继续增大，直至达到新的动态平衡。由

于达到新的动态平衡后饱和汽增多，单位体积内

饱和汽的分子数增大，饱和汽分子密度的增加与

温度的升高都使压强增大，所以饱和汽压不是随

温度的增加均匀增加，而是加速增大，如右图所水的饱和汽压与温度的关系 示，此过程不遵循查理定律。

②因为密闭容器内的饱和汽与液体处于汽液共存状态。当体积增大时，单位体积

内饱和汽的分子数减小，原来的动态平衡被破坏，液体继续蒸发，直至达到新的动态平衡，

此时单位体积内饱和汽的分子数恢复到原来的数值，饱和汽的压强不变，所以饱和汽压与体积无关。此过程饱和汽不遵循玻意耳定律。

③饱和汽不遵循气体实验定律，但未饱和汽不是汽液共存状态，未饱和汽的质量

不变，因此近似遵循气体实验定律。

知识点二：空气的湿度

1．绝对湿度：空气中水蒸气的压强叫绝对湿度。

2．相对湿度：某温度时空气中水蒸气的压强和同一温度下水的饱和汽压得百分比，叫做该温度下空气的相对湿度。

说明：①如果用p 表示空气中水蒸气的压强，用p s 表示同一温度下水的饱和汽压，用B 表示相对湿度，那么B =p ⨯100%。 p s

②空气的湿度对人的生活有很大影响。

人体感觉最舒适的环境：温度24～26℃、相对湿度40%～60%。

医学研究表明，夏季引发中暑有三个临界点：

气温在30℃～31℃，相对湿度大干85％；

气温超过38℃，相对湿度大于50%；

气温超过40℃，相对湿度大于30％。

可以看出，在相对湿度较大时，较低的温度就能引起中暑。

3．湿度计：干湿泡湿度计；毛发湿度计；湿度传感器。

方法梳理

方法一：动态平衡

在密闭容器中，液面上同时进行着两种相反的过程：一方面，液体分子从液面飞出来，另一方面，由于蒸气分子在不停地作无规则的热运动，有的分子撞到水面又回到水中。随着液体的不断蒸发，液体上蒸气的密度不断增大，回到液体中的分子数也逐渐增多。最后，当蒸气分子的密度增大到一定程度时，单位时间内回到液体的分子数等于从液面飞出去的分子数。这时蒸气的密度不再增加，液体也不再减少，液体与蒸气之间达到了平衡状态，蒸发停止。蒸气和液体之间的这种平衡就是一种动态平衡。

方法二：模型思想

理想气体：设想的一种严格遵循气体实验定律的气体。

理想气体微观模型：分子是没有大小的质点，分子间除碰撞外，没有相互作用力。 理想气体是不存在的，但实际气体，特别是不易液化的气体，在温度不太低、压强不太大的情况下，可以当作理想气体来处理。

气体与汽：要使气体液化，通常采用增大压强和降低温度两种方法。但是，各种气体都有一个特殊的温度，在这个温度以上，无论怎样增大压强也不能是其液化，这个温度叫做临界温度，所以在临界温度以下才存在饱和汽、未饱和汽。

饱和汽不遵循气体实验定律，未饱和汽近似遵循气体实验定律，并且离饱和态越远，就越遵循气体实验定律，因为离饱和态越远，分子的大小所起的影响越小，越接近理想气体的模型。

（2）师生互动

例1．如图所示，一个有活塞的密闭容器内盛有饱和水汽与少量的水，则

可能发生的现象是

A ．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

【命题意图】考察饱和汽压与温度、体积的关系

【解】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。

【答案】B

针对训练

1．水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，这时

A ．水分子不再从水面飞出

B ．水分子不再回到水中

C ．在相同时间内，从水面飞出的水分子数目与飞回到水中的水分子数目相同

D ．以上都不对

[参考答案：C

水蒸气达到饱和时，在相同时间内，从水面飞出的水分子数目与飞回到水中的水分子数目相同，水与水蒸气达到动态平衡状态，C 正确。]

例2．气温为10℃时，测得空气的绝对湿度p = 800 Pa，则此时的相对湿度为多少？如果绝对湿度不变，气温升至20℃，相对湿度又为多少？（已知10℃的水汽的饱和汽压为p 1 = 1.228×103 Pa，20℃时水汽的饱和汽压为p 2 = 2.338×103 Pa ）

【命题意图】本题考查绝对湿度与相对湿度。

【解】10℃时水汽的饱和汽压为p 1 = 1.228×103 Pa， 由相对湿度公式得此时的相对湿度B 1=p 800=⨯100%=65.1% 3p 11.228⨯10

20℃水汽的饱和汽压为p 2 = 2.338×103 Pa ， 同理得相对湿度B 2=p 800=⨯100%=34.2% p 22.338⨯103

【答案】65.1%，34.2%

针对训练

2．在某温度时，水蒸气的绝对压强为200 mmHg ，饱和汽压为400 mmHg ，则绝对湿度为______________，该温度时的相对湿度为________。

[参考答案：200 mmHg，50%

绝对湿度为p = 200 mmHg，相对湿度为B =p 200=⨯100%=50%] p s 400

◆ 层级体验

一、基础体验

1．对饱和蒸气，下列说法正确的是

A ．液面上的蒸气分子的密度不断增大

B ．液面上的蒸气分子的密度不断减小

C ．液面上的蒸气分子的密度不变

D ．液面上没有蒸气分子

[参考答案：C

达到饱和蒸气时，液体与汽之间达到了动态的平衡，即相同的时间内回到液体中的分子数等于从液面飞出的分子数，液面上蒸气分子的密度不再改变，C 正确。]

2．（双选）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，饱和汽压都相同

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 ．饱和汽压和体积无关

[参考答案：BD

温度相同的不同饱和汽，饱和汽压一般不相同；饱和汽压仅由温度决定，温度升高，饱和汽压增大；与饱和汽的体积无关，选项B 、D 正确。]

3．（双选）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 ．蒸发停止

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，液体和汽达到了动态平衡

[参考答案：BD

汽液共存的玻璃瓶内液体和蒸气达到动态平衡，仍有液体分子飞出液面，但单位时间内从液面飞出的分子数等于返回到液面的分子数，造成宏观上看到的蒸发停止，B 、D 正确。]

4．在潮湿的天气时，洗了的衣服不容易晾干，为什么？

[参考答案：蒸发的快慢与空气的湿度有关。天气潮湿说明空气的相对湿度大，因此衣服里的水分蒸发得慢，所以不容易晾干。]

5．在严寒的冬天里，房间窗玻璃上往往会结一层雾珠，，使玻璃变得雾蒙蒙的。雾珠是结在窗玻璃的内表面还是外表面？雾珠是怎样形成的？

[参考答案：雾珠出现在窗户的内表面。在严寒的冬天，户外的温度比屋内的温度低许多，当房间内的水蒸气遇到玻璃时，温度降低，水蒸气将变成饱和汽，当温度再降低时，饱和汽就会凝结成液体，出现在窗户的内表面。]

二、素质体验

6．（双选）在相对湿度相同的情况下，比较可得

A ．冬天的绝对湿度大

B ．夏天的绝对湿度大

C ．冬天的绝对温度小

D ．夏天的绝对湿度小

[参考答案：BC 夏天温度高，饱和汽压大，由B =p ⨯100%知，在B 相同的情况下，p s 越大，绝对p s

湿度p 越大。]

7．（双选）如下图所示的容器，用活塞封闭着刚好饱和的一些水汽，测得

水汽的压强为p ，体积为V ，当保持温度不变

A ．上提活塞使汽的体积增为2V 时，汽的压强变为

B ．下压活塞使汽的体积减为p 2

6题图 V 时，汽的压强增为2p

2

C ．下压活塞时，汽的质量减少，汽的密度不变

D ．下压活塞时，汽的质量和密度都变小

[参考答案：AC

容器中的水汽刚好饱和，表示容器中已没有水，上提活塞使汽的体积变为2V 时，容器中的汽变为未饱和汽，遵循玻意耳定律，压强变为p V ；下压活塞，使汽的体积减为时，22

由于温度不变，饱和汽密度不变，部分汽会凝结成水，汽的压强仍为p ，只是质量减少了。]

8．一瓶矿泉水喝了一半后，把瓶盖盖紧，不久瓶内水的上方就形成了水的饱和汽，当温度降低时，瓶内饱和汽的密度会减少，请分析饱和汽密度减小的过程。

[参考答案：温度降低时，液体分子的平均动能减少，单位时间里从液面飞出的分子数减少，回到液体中的分子数大于从液体中飞出的分子数，水汽分子密度减小，直到达到新的动态平衡，故当温度降低时，饱和汽密度减小。]

9．白天的气温是30℃，空气的相对湿度是65%，天气预报说夜里的气温要降到20℃，那么空气中的水蒸气会不会成为饱和汽？夜里的空气绝对温度是多大？相对湿度是多大？（30℃饱和汽压p s1 = 4.242×103 Pa，20℃饱和汽压p s2 = 2.338×103 Pa）

[参考答案：会，2.338×103Pa ，100%

由饱和汽压和相对湿度可知30℃时的水蒸气的压强p 1=p s1·65% = 4.242×103×65% Pa≈2.757×103 Pa.

因为p 1 > p s2 = 2.338×103 Pa，故晚上会形成饱和汽，并结露。晚间的绝对湿度即为20℃的饱和汽压p s2 = 2.338×103 Pa，相对湿度为100%。]

三、高考体验

10．高压锅又叫压力锅，用它可以将被蒸煮的食物加热到100℃以上，所以食物容易被煮熟．且高压锅煮食物比普通锅煮食物省时间省燃料，尤其做出的米饭也香软可口，很受人们欢迎，下表是AS22-5-80高压锅的铭牌，对此下列解释正确的是

A ．食品受到的压强大而易熟

B ．高压锅保温性能好，热量损失少而易熟

C ．锅内温度能达到100℃以上，食品因高温而易熟

D ．高压锅的密封性好，减少了水的蒸发而易熟

[参考答案：C

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就越来越多，锅内水蒸气的压强越来越大，直到将气压阀顶起，锅内的气压不再增大，此时锅内气压达2.11 atm，此压强下水的沸点为121℃。食物由生变熟是个升温过程，温度越高，熟得越快，高压锅内的食物可以被加热到的温度比普通锅温度高出了约20℃，所以容易熟。]

11．（多选）将末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

[参考答案：ACD

未饱和汽近似遵循气体实验定律：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 正确；保持温度不变，减小压强，使得未饱和汽更加远离饱和态，B 错误；体积不变，降低温度，虽然未饱和汽的压强降低，但饱和汽压降的更多，也可以使未饱和汽的压强达到此温度下的饱和汽压，C 正确；体积不变，要减小压强，必须使饱和汽的温度降低，从而使饱和汽压降的更低，也可以使未饱和汽的压强达到饱和汽压，D 正确。]

◆ 名师推荐

参阅：普通高中课程标准实验教科书《物理》（选修3-3）（人教版）P43-45页。