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1描述性定義

一定外界條件下,液體中的液態分子會蒸發為氣態分子,同時氣態分子也會撞擊液面回歸液態。這是單組分系統發生的兩相變化,一定時間后,即可達到平衡。平衡時,氣態分子含量達到最大值,這些氣態分子對液體產生的壓強稱為飽和蒸氣壓,簡稱蒸氣壓。

2蒸氣壓的特徵

1、液體中能量較高的分子有脫離液面進入氣相的傾向(逃逸傾向 escaping tendency),這是產生氣態分子的原因,是液體的本性。蒸氣壓正是用來衡量這一傾向程度的量,它是液體的自有屬性,外界條件(溫度、壓力)一定,就有確定的數值。比如若在密閉容器中裝滿液體,液體沒有空間形成蒸氣,自然也不會對液體產生壓力,但蒸氣壓作為液體本質屬性依然存在,不能說此時液體的蒸氣壓為0。
2、蒸氣壓本質上是描述單組分體系氣液兩相平衡時具備的特徵,具有熱力學上的意義,不能等同動力學量。
3、若將液體放入一真空容器中,當液體系統氣液兩相平衡時,外壓相當於此條件下的液體蒸氣壓。可藉此模型研究蒸氣壓隨溫度的變化規律及對應關係,可分別利用Clapeyron方程和Antonie公式求解。簡單性的結果是蒸氣壓會隨溫度增大而增大。
4、若液體非在真空容器中,而是在惰性氣體中,外壓不再相當於液體蒸氣壓。例如液體置於空氣中,且規定空氣不溶於液體,此時的外壓為大氣壓力。蒸氣壓隨外壓的變化規律可通過平衡分析,利用Gibbs自由能變數相等定量考察。簡單性的結果是蒸氣壓會隨外壓增大而增大,但外壓的影響甚微,通常可忽略不計。
5、蒸氣壓越大表示液體內分子的逃逸傾向越大,即越容易揮發。

3沸騰

當液體的蒸氣壓達到外壓時,液體即產生沸騰現象,此時的溫度即為該外壓下該液體的沸點。
以水為例,一個大氣壓下,若水溫達到100攝氏度,此時水的蒸氣壓正好是一個大氣壓,水開始沸騰,100攝氏度即是一個大氣壓下水的沸點。
再如,高海拔地區會出現「水燒不開」的現象,這種現象的實質並非指水不會沸騰,而是水沸騰時溫度遠遠達不到100攝氏度,繼續加熱也不會達到。這一現象有助於理解液體蒸氣壓的特徵3與4。高海拔地區空氣稀少,外壓低於一個大氣壓,依據蒸氣壓的特徵4,水的蒸氣壓會降低,但變化很小。依據蒸氣壓的特徵3,隨溫度的升高,水的蒸氣壓升高,但相對於低海拔的高外壓,水此時不用達到很高的溫度就可以達到高海拔的低氣壓,發生沸騰,造成沸點降低。這也是高山不能用水煮飯卻可以用水蒸飯的原因(煮飯是利用液體水作熱源加熱,而液體水最高溫度僅能達到沸點。蒸飯是利用水蒸氣作熱源,蒸氣還可以通過加熱繼續提高溫度,達到甚至超過100攝氏度)。

4蒸汽與蒸氣

蒸汽一般情況指水蒸氣,而蒸氣的外延更廣。根據臨界溫度的定義,通常把在臨界溫度以上的氣態物質叫做氣體,把在臨界溫度以下的氣態物質叫做汽。
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