2020-07-04 17:10:02

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能源科学技术
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编辑分类

描述性定义

一定外界条件下,液体中的液态分子会蒸发为气态分子,同时气态分子也会撞击液面回归液态。这是单组分系统发生的两相变化,一定时间后,即可达到平衡。平衡时,气态分子含量达到最大值,这些气态分子对液体产生的压强称为蒸气压。

基本信息

  • 中文名

    蒸气压

  • 外文名

    Steam Pressure

  • 应用学科

    物理,无机化学,物理化学,热力学

  • 单位

    Pa、kPa、Mpa、Bar

折叠 编辑本段 蒸气压的特征

1、液体中能量较高的分子有脱离液面进入气相的倾向(逃逸倾向 escaping tendency),这是产生气态分子的原因,是液体的本性。蒸气压正是用来衡量这一倾向程度的量,它是液体的自有属性,外界条件(温度、压力)一定,就有确定的数值。比如若在密闭容器中装满液体,液体没有空间形成蒸气,自然也不会对液体产生压力,但蒸气压作为液体本质属性依然存在,不能说此时液体的蒸气压为0。

2、蒸气压本质上是描述单组分体系气液两相平衡时具备的特征,具有热力学上的意义,不能等同动力学量。

3、若将液体放入一真空容器中,当液体系统气液两相平衡时,外压相当于此条件下的液体蒸气压。可借此模型研究蒸气压随温度的变化规律及对应关系,可分别利用Clapeyron方程和Antonie公式求解。简单性的结果是蒸气压会随温度增大而增大。

4、若液体非在真空容器中,而是在惰性气体[1]中,外压不再相当于液体蒸气压。例如液体置于空气中,且规定空气不溶于液体,此时的外压为大气压力。蒸气压随外压的变化规律可通过平衡分析,利用Gibbs自由能变量相等定量考察。简单性的结果是蒸气压会随外压增大而增大,但外压的影响甚微,通常可忽略不计。

5、蒸气压越大表示液体内分子的逃逸倾向越大,越容易挥发。

折叠 编辑本段 沸腾

当液体的蒸气压达到外压时,液体即产生沸腾现象,此时的温度即为该外压下该液体的沸点。

以水为例,一个大气压下,若水温达到100摄氏度,此时水的蒸气压正好是一个大气压,水开始沸腾,100摄氏度即是一个大气压下水的沸点。再如,高海拔地区会出现"水烧不开"的现象,这种现象的实质并非指水不会沸腾,而是水沸腾时温度远远达不到100摄氏度,继续加热也不会达到。这一现象有助于理解液体蒸气压的特征3、4。

高海拔地区空气稀少,外压低于一个大气压,依据蒸气压的特征4,水的蒸气压会降低,但变化很小。依据蒸气压的特征3,随温度的升高,水的蒸气压升高,但相对于高海拔的低外压,水此时不用达到很高的温度就可以达到高海拔的低气压,发生沸腾,造成沸点降低。这也是高山不能用水煮饭却可以用水蒸饭的原因(煮饭是利用液体水作热源加热,而液体水最高温度仅能达到沸点。蒸饭是利用水蒸气作热源,蒸气还可以通过加热继续提高温度,达到甚至超过100摄氏度)。

参考资料

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