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熱學/流體 標題:溶液--蒸氣壓
1:黃尚賢(高中/職)張貼:2008-03-29 19:45:03:

   為什麼純溶劑要在它在某溫度下的(飽合)蒸氣壓等於外界壓力時,其在該溫度下才恰可開始沸騰? (比如:其(飽合)蒸氣壓在小於外界壓力時的溫度,是什麼原因使得它無法沸騰;不知這種現象可否解釋呢,還是只是實驗發現的結果,並無法解釋
   為什麼說在凝固點時液體蒸汽壓等於固體蒸汽壓?(固體也有蒸汽?)而且條件若剛好落在線上,在它平衡時各相有一定的組成比例嗎?--三相圖
   由水的相圖可得水的溫度在低於三相點後,其溫度越低,(飽合)蒸氣壓反而越高是怎麼一回是?


2:黃福坤(研究所)張貼:2008-03-29 23:17:06: [回應上一篇]
你所敘述的大多是結果 是否可以說一說 過程!
以加熱液體逐漸沸騰的過程 而言,你是否可先說一說你對整個過程的瞭解 若可能談一談此時氣體的壓力有何關連 

3:黃尚賢(高中/職)張貼:2008-03-30 13:53:37: [回應上一篇]

更改過後的問題--我還是要問!!

   為什麼純溶劑要在它在某溫度下的(飽合)蒸氣壓等於外界壓力時,其在該溫度下才恰可開始沸騰? (比如:其(飽合)蒸氣壓在小於外界壓力時的溫度,是什麼原因使得它無法沸騰;不知這種現象可否解釋呢,還是只是實驗發現的結果,並無法解釋

   為什麼說在凝固點時液體蒸汽壓等於固體蒸汽壓?(固體也有蒸汽?)

   由水的相圖可得水的溫度在低於三相點後,其溫度越低,(飽合)蒸氣壓反而越高是怎麼一回是?而且條件若剛好落在線上一點,在它平衡時各相有一定的組成比例嗎?由相圖應該看不出吧?

針對第一點,我認為純溶劑(液態)在真空密閉系中(假設其在各溫度下達平衡時,仍有液體存留),隨著溫度的升高達到100℃時,它必須先達成76cm-Hg的飽和蒸汽壓,接著剩下的液體,才開始吸收汽化熱而沸騰。其後我就不清楚了:因為氣體越來越多溫度也因持續加熱而高於100℃,致使壓力可能越來越大;液態部分恆維持100℃。產生出大於該溫度下液體飽和蒸汽壓,而且系統內部溫度也未達成平衡的奇怪現象。

如果是在開放系,外界維持一大氣壓,水溫達到100℃時,水恆無法達到它在該溫的飽和蒸汽壓,始其蒸發速率恆大於凝結速率,但卻能夠在蒸發未達平衡的情況下同樣發生沸騰,與密閉系的情況不同,為什麼可以有這種差異呢?

至於第二點是課本內文所寫,我不解其意:第三點是我看水的相圖產生的問題。我還是要問!!


4:黃福坤(研究所)張貼:2008-03-30 18:08:25: [回應上一篇]
首先 將一杯液體的水 放入真空中(或實際運作是 將一杯水放入封閉系統 之後抽真空)
則水馬上蒸發變成液體 不會有所謂真空中的水

所有物質都由原子組成, 例如冰/水/水蒸氣 差別在於水分子間距離與交互作用.
平常室溫中一杯水 其實水面的水分子 會持續蒸發成水蒸氣,因為水分子本身都有動能,表面的水分子受到其他水分子吸引的力量比較小, 水分子間彼此動能有其分佈(並非都一樣) 較高動能者 就可以脫離其他水分子吸引 而跑到水面外 成為水蒸氣. 同時水蒸氣中也會有少數動能小者 接近水面時 受到其他水分子吸引 而進入水面.  這兩種 蒸發與凝結的速率 總和 決定水量會減少還是增加. 通常情況下都是 水會逐漸蒸發(溼度小於100%).
若水面外空氣中沒有水分子 , 則純粹只有水會蒸發的過程 (如真空中) 因此水會很快消失不見. 四周環境壓力愈大,水分子就比較不容易蒸發(如從表面剛跑出去就容易再度被撞回水面), 水蒸發所產生壓力的部分就是蒸氣壓, 當水分子的動能(水的溫度)超過某臨界點,或水中的水都可變成水氣(在水中產生氣泡)也就是當蒸氣壓大到某程度(飽和蒸氣壓)時, 水大量蒸發才會發生此現象,也就是沸騰.(水蒸發成水蒸氣速率夠大)  也就是水和水蒸氣可共存的狀態,當時的氣體壓力就是飽和蒸氣壓.  加熱水的過程中是因為水溫逐漸上升,蒸氣壓也會逐漸增大, 當蒸氣壓大到飽和蒸氣壓時就發生沸騰現象 (注意因果關係).
  反之, 我們已知不同室溫溫度下,飽和蒸氣壓大小, 反之可用來抽氣讓氣壓小於 飽和蒸氣壓. 則氣體便也可開始發生沸騰現象.  真空中因為幾乎沒有壓力,氣壓一定小於飽和蒸氣壓,因此 水就會馬上蒸發! 例如在外太空 溫度遠低於攝氏零度, 真的從太空艙射出一杯水,馬上就消失無蹤(變成看不見的水蒸氣)

固態與液態之間的關係 也類似 液態和氣態之間的關係 ,就留給你繼續想一想!


5:張貼:2008-04-02 21:54:59: [回應上一篇]

Quote:
在 2008-03-29 19:45:03, 黃尚賢 寫了:
一   為什麼純溶劑要在它在某溫度下的(飽合)蒸氣壓等於外界壓力時,其在該溫度下才恰可開始沸騰? (比如:其(飽合)蒸氣壓在小於外界壓力時的溫度,是什麼原因使得它無法沸騰;不知這種現象可否解釋呢,還是只是實驗發現的結果,並無法解釋?

我的想法是,好比我跟你打架,我把你按在地上,你雖有力氣仍是動彈不得(至少不像你自由時那麼活動自如)。

Quote:
在 2008-03-30 18:08:25, 黃福坤 寫了:
平常室溫中一杯水 其實水面的水分子 會持續蒸發成水蒸氣,因為水分子本身都有動能,表面的水分子受到其他水分子吸引的力量比較小, 水分子間彼此動能有其分佈(並非都一樣) 較高動能者 就可以脫離其他水分子吸引 而跑到水面外 成為水蒸氣. 同時水蒸氣中也會有少數動能小者 接近水面時 受到其他水分子吸引 而進入水面.  這兩種 蒸發與凝結的速率 總和 決定水量會減少還是增加. 通常情況下都是 水會逐漸蒸發(溼度小於100%).

教授這段解釋,我覺得不夠完整。.

表面的水分子受到其他水分子吸引的力量比較小, 水分子間彼此動能有其分佈(並非都一樣) 較高動能者 仍不足以脫離其他水分子吸引 而跑到水面外 成為水蒸氣.

較高動能者,還必須吸收周圍水分子的部分動能,才能脫離水面,成為水蒸氣。

很明顯的例子就是:液態二氧化碳暴露在常溫常壓下,會加速蒸發,但是留存在容器內的二氧化碳卻變得更冷(動能變低),持續暴露一段時間後,雖然容器內二氧化碳的總量不斷變少,但是溫度卻愈來愈低,最終變成固態CO2。.

我有一種比喻。人上太空要耗用很多能量和金錢,如果我們把能量和金錢劃上等號,那麼一個人憑他自己的力量(財力)是無法上太空的,必須靠留存在地球上的人的資助,他才能離開地球。

不知教授以為然否?


6:BeeGees榮譽點數61點 (高中職)張貼:2008-04-02 22:02:18: [回應上一篇]
上面這篇是我BeeGees貼的,可能是編輯太久,變成匿名者。

7:黃福坤(研究所)張貼:2008-04-02 23:11:09: [回應第5篇]
之前的敘述確實不夠完整. (只是所謂完整也要看狀況與對象而定)謝謝你的補充:

水分子間透過碰撞會一直重新分配不同分子間的動能, 當然較高動能就要看多高.愈高跳脫的機率愈大(不是一定會跳脫或不會跳脫 而是機率問題). 沒有外界提供能量 平均動能應該不變,會有粒子動能變高 就是有粒子動能變低! 

8:黃尚賢 (高中職)張貼:2008-04-03 18:44:54: [回應上一篇]
所以你們的意思是這臨界值是實驗的結果...囉?
Quote:
在 2008-04-02 21:54:59, Anonymous 寫了:

我有一種比喻。人上太空要耗用很多能量和金錢,如果我們把能量和金錢劃上等號,那麼一個人憑他自己的力量(財力)是無法上太空的,必須靠留存在地球上的人的資助,他才能離開地球。

不知教授以為然否?


既然看到了就順便問問,它這幾句話是啥意思

9:BeeGees榮譽點數61點 (高中職)張貼:2008-04-03 19:22:22: [回應上一篇]

抱歉,我說話有時比較不嚴謹、不夠明白。

我的意思是說,一個水分子,如果僅靠自己的動能,並不能脫離水面,必須再吸收鄰近水分子的部分能量,它才能脫離。

也就是因為這樣,所以夏天在地板上灑水,會使室內清涼。脫離水滴(或水面)的水分子會帶走一些熱量,使留存部分的水及地板變得較涼。


Quote:
在 2008-04-03 18:44:54, 黃尚賢 寫了: 所以你們的意思是這臨界值是實驗的結果...囉?
 

蒸汽壓等於一大氣壓時,不就等於沒有蒸汽壓的液體暴露在真空中嗎?這部分教授已經在前面解釋過了:

Quote:
在 2008-03-30 18:08:25, 黃福坤 寫了: 首先 將一杯液體的水 放入真空中(或實際運作是 將一杯水放入封閉系統 之後抽真空)
則水馬上蒸發變成液體 不會有所謂真空中的水



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