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不同溫度下水的蒸氣壓、蒸發(fā)焓及表面張力
來源: 膠灼筆記、科學(xué)效應(yīng) 瀏覽 412 次 發(fā)布時(shí)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(tǒng)中,在給定溫度下,處于熱力學(xué)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(fā)速率的一個(gè)指標(biāo)。它與粒子從液體(或固體)中逸出的傾向有關(guān)。在常溫下具有高蒸氣壓的物質(zhì)通常被稱為揮發(fā)性物質(zhì)。存在于液體表面上方的蒸汽所表現(xiàn)出的壓力稱為蒸汽壓。隨著液體溫度的升高,其分子的動(dòng)能也隨之增加。隨著分子動(dòng)能的增加,轉(zhuǎn)變成蒸汽的分子數(shù)量也隨之增加,從而增加蒸汽壓。
根據(jù)克勞修斯-克拉珀龍(Clausius–Clapeyron)關(guān)系,任何物質(zhì)的蒸氣壓都隨溫度非線性增加。液體的大氣壓沸點(diǎn)(也稱為正常沸點(diǎn))是蒸汽壓等于大氣壓時(shí)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(zhì)內(nèi)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?yàn)殡S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(dǎo)致非常小的初始?xì)馀莩瑝骸?
混合物中單個(gè)組分對(duì)系統(tǒng)總壓的貢獻(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)大氣壓的依據(jù)。
簡(jiǎn)單來說,蒸氣壓是在一定條件下,液體(或固體)的蒸氣所產(chǎn)生的壓力,是液體的性質(zhì),表示液體揮發(fā)的難易程度。蒸氣壓的大小決定于液體所處的狀態(tài),主要決定于溫度,與液體數(shù)量無關(guān)。隨著溫度的升高,蒸氣壓會(huì)增加,直到臨界點(diǎn),此時(shí)兩相變?yōu)橐幌?。若將液體上的壓力固定并加熱液體,當(dāng)液體的蒸氣壓與外壓相等時(shí),液體會(huì)開始沸騰并產(chǎn)生氣泡,此時(shí)的溫度即為指定外壓下的沸點(diǎn)。
1、此外,蒸氣壓也可以從廣義和狹義兩個(gè)方面來理解。廣義上的蒸氣壓是指蒸氣產(chǎn)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(shí),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(shù)能量較大的分子有脫離母體進(jìn)入空間的傾向的重要指標(biāo),這種傾向也稱為逃逸傾向,與液體的揮發(fā)性質(zhì)密切相關(guān)。
蒸發(fā)焓:是指定壓下物質(zhì)由液態(tài)變?yōu)橥瑴囟鹊臍鈶B(tài)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(chǎn)生的沿表面作用于任一界線上的張力。
液體具有內(nèi)聚性和吸附性,這兩者都是分子引力的表現(xiàn)形式。內(nèi)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(chǎn)生了極其微小的拉力。假想在表面處存在一個(gè)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(dá)因/厘米(dyn/cm),1dyn/cm=1mN/m。
常用檢測(cè)方法:通常有白金板法白金環(huán)法懸滴法滴體積法最大氣泡壓法等。