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不同温度下水的蒸气压、蒸发焓及表面张力

来源: 胶灼笔记、科学效应 浏览 124 次 发布时间:2024-06-19

蒸气压(Vapor pressure 在英式英语中写为vapour pressure)或平衡蒸汽压是指在封闭系统中,在给定温度下,处于热力学平衡的蒸汽与其凝聚相(固体或液体)所施加的压力。平衡蒸气压是液体蒸发速率的一个指标。它与粒子从液体(或固体)中逸出的倾向有关。在常温下具有高蒸气压的物质通常被称为挥发性物质。存在于液体表面上方的蒸汽所表现出的压力称为蒸汽压。随着液体温度的升高,其分子的动能也随之增加。随着分子动能的增加,转变成蒸汽的分子数量也随之增加,从而增加蒸汽压。

根据克劳修斯-克拉珀龙(Clausius–Clapeyron)关系,任何物质的蒸气压都随温度非线性增加。液体的大气压沸点(也称为正常沸点)是蒸汽压等于大气压时的温度。随着温度的不断升高,蒸汽压就足以克服大气压力,使液体上升,在物质内部形成汽泡。由于流体压力较高,在液体深处形成气泡需要较高的温度,因为随着深度的增加,流体压力高于大气压。在较浅的深度,更重要的是开始形成气泡所需的较高温度。气泡壁的表面张力导致非常小的初始气泡超压。


混合物中单个组分对系统总压的贡献称为分压。例如,海平面上的空气,在20度被水蒸气饱和°C、其水分压约为2.3千帕,氮分压约为78千帕,氧分压约为21千帕,氩分压约为0.9千帕,共102.2千帕,是标准大气压的依据。


简单来说,蒸气压是在一定条件下,液体(或固体)的蒸气所产生的压力,是液体的性质,表示液体挥发的难易程度。蒸气压的大小决定于液体所处的状态,主要决定于温度,与液体数量无关。随着温度的升高,蒸气压会增加,直到临界点,此时两相变为一相。若将液体上的压力固定并加热液体,当液体的蒸气压与外压相等时,液体会开始沸腾并产生气泡,此时的温度即为指定外压下的沸点。


1、此外,蒸气压也可以从广义和狭义两个方面来理解。广义上的蒸气压是指蒸气产生的压力,而狭义上的蒸气压则特指饱和蒸气压。在提到蒸气压时,通常特指饱和蒸气压。


2、总的来说,蒸气压是反映溶液中少数能量较大的分子有脱离母体进入空间的倾向的重要指标,这种倾向也称为逃逸倾向,与液体的挥发性质密切相关。


蒸发焓:是指定压下物质由液态变为同温度的气态过程中吸收的热量。


表面张力:表面张力,是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。


液体具有内聚性和吸附性,这两者都是分子引力的表现形式。内聚性使液体能抵抗拉伸引力,而吸附性则使液体可以黏附在其他物体上。


在液体和气体的分界处,即液体表面及两种不能混合的液体之间的界面处,由于分子之间的吸引力,产生了极其微小的拉力。假想在表面处存在一个薄膜层,它承受着此表面的拉伸力,液体的这一拉力称为表面张力。


表面张力的单位在SI制中为牛顿/米(N/m),但仍常用达因/厘米(dyn/cm),1dyn/cm=1mN/m。


常用检测方法:通常有白金板法白金环法悬滴法滴体积法最大气泡压法等。