開爾文方程

開爾文方程

正文

表示液面曲率與蒸氣壓之間的關係的公式。在一定溫度下，液體與其自身的蒸氣達到平衡時的飽和蒸氣壓即液體的蒸氣壓，通常所指的蒸氣壓p0，是該溫度下大塊平表面液體的蒸氣壓。若在同一溫度下，液體是以小液滴的形式存在,則其蒸氣壓的數值為p，這是因為液體的蒸氣壓不僅與溫度有關，而且還隨液面的曲率而變化。液面曲率與蒸氣壓之間的關係可表示為：

此即開爾文方程式，式中r為液滴的半徑；R為氣體常數；T為絕對溫度；γ與 V分別為液體在該溫度下的表面張力與摩爾體積。
由開爾文方程式可知，對於γ為正值的液滴＞0，p＞p0即小液珠的蒸氣壓要大於平表面液體的蒸氣壓，而且液滴半徑越小，其飽和蒸氣壓增大得越多。由此可以使我們理解蒸氣過飽和的現象。反之，若液體中有小氣泡存在，則液面的γ為負值,則＜ 0,p ＜p0即液體中小氣泡中的飽和蒸氣壓小於平表面的蒸氣壓。
通常要在蒸氣中形成新液相，必須先生成十分小的液珠，需要較高的飽和蒸氣壓。例如有時空氣濕度很大卻不下雨，就與此有關。此時若在天空中提供適當的固體微粒，使水蒸氣易於在上面凝聚，則液相在固體表面上形成，此液相表面的曲率比小液珠的要小，與它對應的平衡蒸氣壓也較低，因而過飽和的水蒸氣迅速在其表面凝結形成大液滴，這就是人工降雨的原理。

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