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不同溫度下水的蒸氣壓、蒸發焓及表面張力

來源: 膠灼筆記、科學效應 瀏覽 1070 次 發布時間:2024-06-19

蒸氣壓(Vapor pressure 在英式英語中寫為vapour pressure)或平衡蒸汽壓是指在封閉系統中,在給定溫度下,處于熱力學平衡的蒸汽與其凝聚相(固體或液體)所施加的壓力。平衡蒸氣壓是液體蒸發速率的一個指標。它與粒子從液體(或固體)中逸出的傾向有關。在常溫下具有高蒸氣壓的物質通常被稱為揮發性物質。存在于液體表面上方的蒸汽所表現出的壓力稱為蒸汽壓。隨著液體溫度的升高,其分子的動能也隨之增加。隨著分子動能的增加,轉變成蒸汽的分子數量也隨之增加,從而增加蒸汽壓。

根據克勞修斯-克拉珀龍(Clausius–Clapeyron)關系,任何物質的蒸氣壓都隨溫度非線性增加。液體的大氣壓沸點(也稱為正常沸點)是蒸汽壓等于大氣壓時的溫度。隨著溫度的不斷升高,蒸汽壓就足以克服大氣壓力,使液體上升,在物質內部形成汽泡。由于流體壓力較高,在液體深處形成氣泡需要較高的溫度,因為隨著深度的增加,流體壓力高于大氣壓。在較淺的深度,更重要的是開始形成氣泡所需的較高溫度。氣泡壁的表面張力導致非常小的初始氣泡超壓。


混合物中單個組分對系統總壓的貢獻稱為分壓。例如,海平面上的空氣,在20度被水蒸氣飽和°C、其水分壓約為2.3千帕,氮分壓約為78千帕,氧分壓約為21千帕,氬分壓約為0.9千帕,共102.2千帕,是標準大氣壓的依據。


簡單來說,蒸氣壓是在一定條件下,液體(或固體)的蒸氣所產生的壓力,是液體的性質,表示液體揮發的難易程度。蒸氣壓的大小決定于液體所處的狀態,主要決定于溫度,與液體數量無關。隨著溫度的升高,蒸氣壓會增加,直到臨界點,此時兩相變為一相。若將液體上的壓力固定并加熱液體,當液體的蒸氣壓與外壓相等時,液體會開始沸騰并產生氣泡,此時的溫度即為指定外壓下的沸點。


1、此外,蒸氣壓也可以從廣義和狹義兩個方面來理解。廣義上的蒸氣壓是指蒸氣產生的壓力,而狹義上的蒸氣壓則特指飽和蒸氣壓。在提到蒸氣壓時,通常特指飽和蒸氣壓。


2、總的來說,蒸氣壓是反映溶液中少數能量較大的分子有脫離母體進入空間的傾向的重要指標,這種傾向也稱為逃逸傾向,與液體的揮發性質密切相關。


蒸發焓:是指定壓下物質由液態變為同溫度的氣態過程中吸收的熱量。


表面張力:表面張力,是液體表面層由于分子引力不均衡而產生的沿表面作用于任一界線上的張力。


液體具有內聚性和吸附性,這兩者都是分子引力的表現形式。內聚性使液體能抵抗拉伸引力,而吸附性則使液體可以黏附在其他物體上。


在液體和氣體的分界處,即液體表面及兩種不能混合的液體之間的界面處,由于分子之間的吸引力,產生了極其微小的拉力。假想在表面處存在一個薄膜層,它承受著此表面的拉伸力,液體的這一拉力稱為表面張力。


表面張力的單位在SI制中為牛頓/米(N/m),但仍常用達因/厘米(dyn/cm),1dyn/cm=1mN/m。


常用檢測方法:通常有白金板法白金環法懸滴法滴體積法最大氣泡壓法等。



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