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汽壓,簡稱蒸汽壓(vapor pressure)。
蒸汽壓反映溶液中有少數能量較大的分子有脫離母體進入空間的傾向,這種傾向也稱為逃逸傾向。
蒸汽壓不等同於大氣壓。
在飽和狀態時,濕空氣中水蒸氣分壓等於該空氣溫度下純水的蒸汽壓。

2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。蒸汽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汽,自然也不會對液體產生壓力,但蒸汽壓作為液體本質屬性依然存在,不能說此時液體的蒸汽壓為0。
2、蒸汽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汽壓。可藉此模型研究蒸汽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。簡單性的結果是蒸汽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汽壓。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。蒸汽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。簡單性的結果是蒸汽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。

3沸騰

當液體的蒸汽壓達到外壓時,液體即產生沸騰現象,此時的溫度即在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,此時水的蒸汽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「水燒開了飯燒不熟」的現象,這種現象的實質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汽壓的特徵3與4。高海拔地區空氣稀少,外壓低於一個大氣壓,依據蒸汽壓的特徵4,水的蒸汽壓會降低,但變化很小。依據蒸汽壓的特徵3,隨溫度的升高,水的蒸汽壓升高,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,蒸汽還可以通過加熱繼續提高溫度,達到甚至超過100攝氏度)。

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