1樓：汪SH
乙個液態水的封閉系統（常壓，活塞中）加熱到100度並持續加熱，體積會變大，這是物理情形。你實際想問的是水的沸點蒸氣壓為什麼是外壓。這是因為，當溫度一定時，外壓（恆定）如果大於蒸氣壓，則液相表面分子得到的靜壓力還是指向液面內的，所以不會無束縛脫離，也就是沸騰，也就是說恆定TP， P大於液體蒸氣壓（既然是熱力學穩定態， 也就是大於液體飽和蒸氣壓），此時液體不沸騰。
當P小於飽和蒸氣壓，所有液相表面分子都更傾向於脫離液體表面進入氣相，也就是不斷氣化，實際上也是劇烈氣化，也就是沸騰。也就是在這個特定的溫度，壓力點，液相沸騰。兩個狀態臨界時，尤其是考慮大氣壓下，沸騰不沸騰的臨界點，就是沸點了。
更深一層的解釋，其實就是熱力學第一定律，你可能沒學明白。尤其是關於氣液相的熱力學第
一、二定律的題，多做做，想想題裡的情形。
感興趣的，不妨把南大、天大相關章節的題都做一遍。
2樓：叢煒熹
這學期在教化工原理課，學生問了我同樣的問題，我沒回答清楚，所以特地學習了楊世銘老師的《傳熱學》，以及上海交大趙長穎老師的《傳熱學》公開課，從Nukiyama池沸騰曲線讓我有了一點理解，所以來回答一下，本人水平一般，能力有限，如有回答錯誤的地方，願各位前輩大佬指點。同時在思考這個問題時，也受到 @果程C 和 @Maschinenbaer兩位前輩回答的啟發，在這裡表示感謝。
首先明確幾點：
①汽化分為兩種，在表面上進行的是蒸發過程，在液體表面和內部同時進行的是沸騰過程。
②水變成水蒸氣的相變過程是熱力學問題，而沸騰是動力學問題。
1.首先來看問題，當水的飽和蒸汽壓與大氣壓恰好相同時，水是否一定會沸騰？
首先看沸點的定義：沸點是指液體的飽和蒸氣壓與外界壓強相等時的溫度。（而並不能簡簡單單說是液體沸騰的溫度，這樣不太準確）
什麼是飽和蒸汽壓：飽和蒸汽壓就是指在一定溫度下，氣相和液相達成平衡時的蒸汽壓強，所謂平衡就是巨集觀上既沒有氣體凝結也沒有液體蒸發，微觀上蒸發和凝結的速率相等。在蒸汽達到飽和之前,液體要自發蒸發為蒸汽,隨著蒸汽壓的增大，凝結的速率越來越大，最終與蒸發速率相等，巨集觀上就達成了平衡狀態。
怎樣測飽和蒸汽壓：假設有這樣乙個裝置，密閉容器裝滿了水，內有加熱裝置可控溫，上有可忽略重量的活塞，連有彈簧上有乙個壓力表，初始時彈簧處於自然狀態，置於真空的箱子內。控制一定的溫度，水便開始汽化（同時也有水分子返回液體中的凝結），到一定程度時，汽化和凝結將處於動態平衡，此時巨集觀上既沒有氣體凝結也沒有液體蒸發，水蒸氣所對應的壓力將不在變化，此時的壓強便是該溫度下水的飽和蒸汽壓。
控制不同的溫度，便能得到不同的蒸汽壓。
那麼回到問題：當水的飽和蒸汽壓與大氣壓恰好相同時，水是否一定會沸騰？
答案是否定的。
比如還是剛才的裝置，現在可忽略重量的活塞上不連線彈簧，而是可以放重物，可以通過累加重物控制活塞給密閉容器內的壓強。（參考@Maschinenbaer前輩的回答） 假如我們控制氣相的高度h不變，緩慢的增加溫度（類似夏天河塘內溫度隨氣溫公升高）那麼隨著加熱溫度的提公升，從液相表面上蒸發到氣相水分子增多，進而壓強增大，活塞上方累加重物也增多（也就是說重物提供的壓強等於水的飽和蒸汽壓），當增大到 時，此時水的飽和蒸汽壓等於大氣壓了，水內部也沒沸騰。（我們假設的這個過程，任一時刻飽和蒸氣壓都等於外壓，都不會發生沸騰現象，汽化來的氣相是靠蒸發過程實現的，而不是沸騰過程）。
那麼知道沸點有什麼用：它能告訴我們，液體在某個壓力下，所能達到的最高溫度。比如對純水來說，在大氣壓下，液態水所能達到的最高溫度就是100攝氏度，再加熱，水就會吸收潛熱變成水蒸氣（而水由液態變為氣態的過程可以是蒸發過程也可以是沸騰過程）。
所以高壓鍋燉肉的原理是可以將被蒸煮的食物加熱到100℃以上，而不是依靠的壓力大去燉肉的（假如是依靠壓力，那在常壓下往肉上壓兩塊兒石頭是不是也可以把燉肉燉的更好？吐舌()）
2.回答什麼時候水才能沸騰
假設發生了沸騰現象，在距離水平面下方h位置有乙個氣泡，那麼根據流體靜力學知識，此處的壓強大概為 ，（此時的 就已經大於大氣壓 了）我們把這個氣泡拿出來分析。
這裡我就直接引用上交大趙長穎老師的《傳熱學》公開課內容。
也就是說水必須在處於過熱狀態才能產生氣泡，進而產生沸騰現象。過熱的水對應的飽和蒸汽壓肯定是要大於大氣壓的。（這裡的過熱度是指過熱液相與飽和溫度的差值）
那麼究竟過熱度（壁溫和飽和溫度的差值）達到多少才能產生沸騰現象呢，楊世銘老師的《傳熱學》書中的Nukiyama池沸騰曲線給出了乙個解釋。假設是底部加熱，那麼底部壁溫比底部液體的飽和溫度大4℃左右才開始產生沸騰現象。（底部液體所處的壓力是等於大氣壓加上ρgh的）
Nukiyama池沸騰曲線
附上NuKiyama的池沸騰實驗：【MIT】沸騰現象Nukiyama拔山曲線演示_嗶哩嗶哩 (゜-゜)つロ 乾杯~-bilibili
以及交大趙老師的MOOC：傳熱學_中國大學MOOC(慕課)
3樓：休止符
首先說明蒸氣壓和飽和蒸氣壓（不要說我敷衍,認真看）
蒸氣壓指的是在密閉容器中，在純溶劑的單位表面上，單位時間裡，有N0個分子蒸發到上方空間中，蒸發的分子數目會對密閉容器以及液體產生壓力。這個壓強就是該液體的蒸氣壓。
飽和蒸氣壓指的是，在密閉條件中，在一定的溫度下,與液體或固體處於相平衡的蒸氣所具有的壓力。也就是說隨著溶劑分子的蒸發，上方空間分子個數增加，分子凝結到液相的機會也會增多。當蒸發到上方空間的分子個數與凝結到液體中的分子個數保持不變時，此時的壓力稱為該溫度下的飽和蒸氣壓。
沸騰指的是液體表面和內部同時汽化的現象，而蒸發只是表面汽化。當液體的飽和蒸氣壓與外界大氣壓相等時，液體氣化沸騰。
如果溫度上公升使得液體的飽和蒸汽壓大於外界大氣壓時，此時是不穩定狀態，隨時可能發生暴沸（原因是表面張力）比如中學做蒸餾實驗時，要加入沸石。
如果使液體的飽和蒸氣壓小於外界大氣壓強時，比如高壓鍋，這時就會出現100+℃的液體水，並不會沸騰。
4樓：s醬瑟瑟發抖
這個問題我終於想明白啦() 那麼我來講講自己的理解（開始寫乾貨了quq）
當飽和蒸汽壓小於大氣壓時，凝聚速率大於蒸發速率所以在液體內部一但有氣體產生就直接被液化了，所以在巨集觀表現上液體內部不氣化。而在液體表面液體氣化後能被風吹走之類，即使馬上重新液化也脫離了原來的液體。所以這樣看來就是只在液體的表面發生蒸發。
當飽和蒸汽壓等於大氣壓時，蒸發速率和凝聚速率平衡，整個液體都能發生氣化並且氣化產生的水蒸氣都有機會脫離原有的液體體系，所以在巨集觀上看來液體在沸騰。
應該是這樣吧（小聲）如果說的很民科請dalao指點（不過小透明寫的估計也沒人看吧。。。）
5樓：夏牧茗澈
對於燒水的問題我也思考了很久，確實比較複雜，自己能力有限只能說說自己目前的理解，希望各位大神批評指正。感謝。
首先弄清幾個概念。沸騰是指液體受熱超過其飽和溫度時，在液體內部和表面同時發生劇烈汽化的現象。沸騰是一種特殊的汽化現象。
然後是沸點的概念：沸點是液體沸騰時候的溫度，也就是液體的飽和蒸氣壓與外界壓強相等時的溫度。
飽和蒸氣壓：在密閉條件中，在一定溫度下，與固體或液體處於相平衡的蒸氣所具有的壓強稱為飽和蒸氣壓。
所以，覺得題主表述方式可能不太對，不是飽和蒸氣壓和大氣壓相等時，水「恰好開始沸騰」，而是達到相等後若繼續加熱，使水受熱超過了飽和溫度，才會沸騰，如果沒有繼續加熱，水是不會沸騰的。
然後考慮為什麼這個時候就沸騰了。
首先考慮理想與極端狀況。密閉狀態下，開始時水汽動態平衡，達到飽和狀態。加熱使溫度公升高，水蒸發，氣相壓力增大。
如果假設容器不會超壓，溫度和壓力會一直公升高，但是溫度先與壓力公升高，也就是說溫度公升高太快，壓力來不及同時達到該溫度對應的飽和蒸氣壓，所以液體會一直蒸發，直至全部蒸發完變成蒸汽。繼續加熱的話會使空間內溫度和壓力也持續公升高，永遠不會平衡。就像之前@趙雪冰說的，不存在沸點。
而燒水是乙個開放系統，氣相空間的壓力不可能總是超過大氣壓，即使鍋裡面壓力超過了大氣壓也會向空氣中散失，所以沸騰時是乙個接近飽和卻沒到飽和的狀態。假設在100℃達到了飽和蒸氣壓也就是大氣壓，按理來說氣液飽和了不能再有蒸發》凝結的過程，但是氣相空間的壓力在略降低因為氣相空間的水蒸氣散失到了大氣中，仍然可以吸收熱量蒸發，氣體又接近100℃對應的飽和蒸氣壓而又去散失，是乙個動態過程，這時汽化的水蒸氣帶走的熱量使壺裡面熱量無法積累，所以溫度無法公升高，就穩定在所謂的沸點，即有「飽和溫度對應的飽和蒸氣壓=大氣壓的時候水在沸騰」。
也就是說，沸騰提供乙個能量打破平衡，使平衡向蒸發方向移動；冷凝就是反過來。所以沸騰的劇烈程度也和水蒸氣逃逸到大氣中的速率有關，比如蓋鍋蓋時沸騰劇烈因為此時鍋裡面積累的水蒸氣多，揭開鍋蓋後氣泡明顯減少沸騰也就不那麼劇烈了。
6樓：瓊玖
看選修3-3第九章想到這個問題
於是決定根據理解嘗試寫乙個簡潔一些的回答。
可能會有不太對的地方。
首先，需要知道飽和氣壓、沸騰等的定義。
然後理解氣泡在水中穩定存在（大小不變）的條件是氣泡內壓強＝水的飽和氣壓（氣泡內為飽和汽，氣體和液體之間達到了動態平衡）。
觀察圖9.3-3可知水的飽和氣壓（Ps）與溫度（t）變化呈正相關。如溫度公升高，水的飽和氣壓也公升高，於是氣泡內壓強＜水的飽和氣壓（這時氣泡內的氣體又成了未飽和氣，以後又要向趨向於平衡狀態變化）。
對於氣泡內的氣體汽化速率＞液化速率（汽化吸熱，然後趨於平衡狀態），氣泡體積因此變大，氣泡所受浮力變大，氣泡浮出水面釋放水蒸氣（大氣壓＝氣泡內壓強），即沸騰。這時大氣壓＝氣泡內壓強＝水的飽和氣壓。
感覺好牽強啊……
7樓：涼宮春日的夏天
強烈反對高票物競同學答案。水沸騰時不一定會產生氣泡。這個在許多學科裡有提到。產生氣泡不是因為水沸騰。
我認為是這樣的。水在一百攝氏度時沸騰。在加熱過程中水氣化，蒸氣增多使上方飽和蒸汽壓不斷上公升，沸騰時水繼續氣化。飽和蒸汽壓繼續增大，最大和外界壓力相等。
如果大於外界壓力，水蒸氣會擴散至大氣中去，反之若不擴散，飽和蒸汽壓會繼續上公升這就是高壓鍋。上述說明敞口容器沸騰會導致飽和蒸汽壓等於外界壓力。
那麼飽和蒸汽壓和外界壓力相同是是否一定沸騰呢，我認為是這樣的，液體上方飽和蒸汽壓等於外界壓力時為了維持這個壓力，液體必須不斷的蒸發，不管什麼辦法只要能維持這個氣液平衡就行，目前來看只能公升溫，也不一定要整體的溫度很高。區域性很高也行，所以有過冷，過熱一說。但是即使就區域性而言也是在一定溫度下發生了大量的氣化，我覺得可以稱之為沸騰。
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