汽化

汽化

汽化(vaporization)是指物質從液態變為氣態的相變過程。蒸發和 沸騰是物質汽化的兩種形式。汽化熱隨溫度升高而減小,因為在較高溫度下液體分子具有較大動能,液相與氣相差別減小。汽化分子越來越多的同時,發生部分蒸氣分子重新凝結為液體的逆過程,凝結分子的數目與蒸氣分子數目成正比,故在溫度恆定的密閉容器中,經過一定的時間必將建立起一種平衡狀態,此時單位時間裡離開液體的汽化分子數目等於凝結分子的數目,無論液體還是蒸氣的量保持恆定不變。

基本介紹

汽化汽化

物質由液相轉變為氣相的相變過程。液體中分子的平均距離比氣體中小得多。汽化時分子平均距離加大、體積急劇增大,需克服分子間引力並反抗大氣壓力作功。因此,汽化要吸熱。單位質量液體轉變為同溫度蒸氣時吸收的熱量稱為汽化潛熱,簡稱汽化熱。汽化熱隨溫度升高而減小,因為在較高溫度下液體分子具有較大動能,液相與氣相差別減小。在臨界溫度下,物質處於臨界態,氣相與液相差別消失,汽化熱為零。汽化有蒸發和沸騰兩種形式。

液體中分子的平均距離比氣體中小得多。汽化時分子平均距離加大、體積急劇增大,需克服分子間引力並反抗大氣壓力做功。因此,汽化要吸熱。單位質量液體轉變為同溫度蒸氣時吸收的熱量稱為汽化潛熱,簡稱汽化熱。汽化熱隨溫度升高而減小,因為在較高溫度下液體分子具有較大動能,液相與氣相差別減小。在臨界溫度下,物質處於臨界態,氣相與液相差別消失,汽化熱為零。汽化有蒸發和沸騰兩種形式。它是將物體由液態變為氣態的一種過程。

分類介紹

蒸發

蒸發蒸發

物理學上,把只在物體表面發生的汽化現象叫做蒸發,蒸發在任何溫度下都能發生,液體蒸發時需要吸熱。動能較大的液體分子能擺脫其他液體分子吸引,溢出液面。故溫度越高,蒸發越快,此外表面積加大、通風好也有利蒸發。蒸發過程的汽化熱叫蒸發熱,與溫度有關。蒸發的逆過程是液化,即氣相轉變為液相。當兩種過程達到動態平衡時,氣液兩相平衡共存,此時的蒸氣叫飽和蒸氣,其壓力叫飽和蒸氣壓。對同一物質,飽和蒸氣壓隨溫度升高而增大,在p-T圖上其間的關係叫汽化曲線。汽化曲線是氣、液兩相的分界線,曲線上各點表示氣、液兩相平衡共存的各個狀態。

沸騰

沸騰是在同一溫度下液體表面和內部同時進行的劇烈汽化現象,液體沸騰時需要吸熱(液體沸騰時的溫度叫做沸點,在標準的大氣壓下,水的沸點是100℃)。每種液體僅當溫度升高到一定值——達到沸點時,且要繼續吸熱才會沸騰。通常,液體內部和器壁上總有許多小氣泡,其中的蒸氣處於飽和狀態。隨著溫度上升,小氣泡中的飽和蒸氣壓相應增加,氣泡不斷脹大。

當飽和蒸氣壓增加到與外界壓力相同時,氣泡驟然脹大,在浮力作用下迅速上升到液面並放出蒸氣。這種劇烈的汽化就是沸騰。沸騰與蒸發在相變上並無根本區別。沸騰時由於吸收大量汽化熱而保持液體溫度不變。沸點隨外界壓力的增大而升高。沸騰時液體內部和器壁上的小氣泡起著汽化核的作用。如果液體過於純淨,缺乏小氣泡,則溫度高於沸點時仍不沸騰。這種液體稱為過熱液體。過熱液體並不穩定,稍有震動或雜質進入便立即誘發沸騰,溫度降回到沸點。帶電粒子通過過熱液體時,會使在其軌跡附近的分子電離產生汽化核 ,形成一串氣泡,從而顯示帶電粒子的徑跡。用於基本粒子研究的氣泡室就是根據這一原理設計的,常用的液體有液態氫、丙烷等。

增加壓力會使沸點升高。

汽化過程

為維持溫度恆定下的汽化系統必須吸熱,這就是汽化熱。汽化分子越來越多的同時,發生部分蒸氣分子重新凝結為液體的逆過程,凝結分子的數目與蒸氣分子數目成正比,故在溫度恆定的密閉容器中,經過一定的時間必將建立起一種平衡狀態,此時單位時間裡離開液體的汽化分子數目等於凝結分子的數目,無論液體還是蒸氣的量保持恆定不變。此時的壓強就是飽和蒸氣壓。不難想像,溫度越高,液體中能汽化的分子越多,建立平衡所需的蒸氣數密度也越大,故飽和蒸氣壓隨系統溫度的升高而增長。

套用

汽化吸熱(吸外界或自身的熱量),具有製冷作用。電冰櫃就是利用這個原理工作的。

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