为维持温度恒定下的汽化系统必须吸热,这就是汽化热。汽化分子越来越多的同时,发生部分蒸气分子重新凝结为液体的逆过程,凝结分子的数目与气化分子数目成逐步相同,故在温度恒定的密闭容器中,经过一定的时间必将建立起一种平衡状态,此时单位时间里离开液体的汽化分子数目等于凝结分子的数目,无论液体还是蒸气的量保持恒定不变。此时的压强就是饱和蒸气压。不难想象,温度越高,液体中能汽化的分子越多,建立平衡所需的蒸气数密度也越大,故饱和蒸气压随系统温度的升高而增长。
汽化汽化有蒸发和沸腾两种形式[2],蒸发是温度低于沸点时发生在液体表面的汽化过程。蒸发现象在任何温度下都能发生。夏天温度高,水能蒸发,冬天温度低,水也能蒸发。所以蒸发是液体在任何温度下都能发生,并非是只在液体表面发生的汽化现象。温度越高,82水的汽化和液化实验器情况。当气压上升,物体的沸点则相应上升;反之,当气压下降,物体的沸点则相应下降。蒸发越快,表面积加大、通风好也有利于蒸发。沸腾是在液体表面和内部同时进行的剧烈汽化过程[3]。
蒸发
物理学上,把只在“液体”表面发生的汽化现象叫做蒸发,蒸发在任何温度下都能发生,液体蒸发时需要吸热。动能较大的液体分子能摆脱其他液体分子吸引,溢出液面。故温度越高,蒸发越快,此外表面积加大、通风好也有利蒸发。蒸发过程的汽化热叫蒸发热,与温度有关。蒸发的逆过程是液化,即气相转变为液相。当两种过程达到动态平衡时,气液两相平衡共存,此时的蒸气叫饱和蒸气,其压力叫饱和蒸气压。对同一物质,饱和蒸气压随温度升高而增大,在p-T图上其间的关系叫汽化曲线。汽化曲线是气、液两相的分界线,曲线上各点表示气、液两相平衡共存的各个状态。
沸腾
沸腾是在同一温度下液体表面和内部同时进行的剧烈汽化现象,液体沸腾时需要吸热(液体沸腾时的温度叫做沸点,在标准的大气压下,水的沸点是100℃)。每种液体仅当温度升高到一定值——达到沸点时,且要继续吸热才会沸腾。通常,液体内部和器壁上总有许多小气泡,其中的蒸气处于饱和状态。随着温度上升,小气泡中的饱和蒸气压相应增加,气泡不断胀大。当饱和蒸气压增加到与外界压力相同时,气泡骤然胀大,在浮力作用下迅速上升到液面并放出蒸气。(沸腾前气泡由大变小,沸腾时气泡由小变大)这种剧烈的汽化就是沸腾。沸腾与蒸发在相变上并无根本区别。沸腾时由于吸收大量汽化热而保持液体温度不变。沸点随外界压力的增大而升高。沸腾时液体内部和器壁上的小气泡起着汽化核的作用。如果液体过于纯净,缺乏小气泡,则温度高于沸点时仍不沸腾。这种液体称为过热液体。过热液体并不稳定,稍有震动或杂质进入便立即诱发沸腾,温度降回到沸点。带电粒子通过过热液体时,会使在其轨迹附近的分子电离产生汽化核 ,形成一串气泡,从而显示带电粒子的径迹。用于基本粒子研究的气泡室就是根据这一原理设计的,常用的液体有液态氢、丙烷等。
增加压力会使沸点升高。
蒸发与沸腾的异同
蒸发 | 沸腾 | |
不同点 | 只在液体表面发生的汽化现象 | 在液体表面和内部同时发生的汽化现象 |
在任何温度下进行 | 在一定温度下进行 | |
缓慢汽化 | 剧烈汽化 | |
温度降低 | 温度保持不变 | |
相同点 | (1)都是汽化现象(2)都要吸收热量。 | (3)都使液体变为气体 |
蒸发 | 沸腾 | |
不同点 | 只在液体表面发生的汽化现象 | 在液体表面和内部同时发生的汽化现象 |
在任何温度下进行 | 在一定温度下进行 | |
缓慢汽化 | 剧烈汽化 | |
温度降低 | 温度保持不变 | |
相同点 | (1)都是汽化现象(2)都要吸收热量。 | (3)都使液体变为气体 |
1、汽化吸热(吸外界或自身的热量),具有制冷作用。电冰箱就是利用这个原理工作的。[4]
2、高原地区使用高压锅烹煮食物。
3、利用蒸发吸热可以使周围变冷,从而达到致冷的目的。夏天往院子里洒水可以使周围充满凉意;从游泳池出来感觉很冷;有的冰箱也是利用这一特点工作的。