在地球上,水在真空環境下會蒸發嗎?

時間 2021-05-06 03:59:14

1樓:奇多多

這就要提到水的相圖了。

所謂的 『相』 一般可以直接理解為固液氣(體)三相,還可以加上不常說的等離子相。通俗理解就是物質的一種物理狀態叫做相。相變就是從乙個物相變為另乙個物相。

每種物質都有特定的相變曲線的。

上面是乙個簡略的水的相圖。

這個圖表示:日常生活溫度附近(0-100攝氏度),當有液態水存在時,會有相應的壓強的氣態水存在,形成動態平衡(有多少液態水蒸發變作氣體,就有多少氣態水凝結變作液體)

比如25度的時候,會有約3千帕的氣態水存在。此時氣態和液態水形成動態平衡。這種能夠和液態形成動態平衡的氣態壓強,叫飽和蒸氣壓。

飽和蒸氣壓其實也是不同壓強下,液體沸點的反映。比如,水在100攝氏度沸騰,就是因為水在100攝氏度下,飽和蒸氣壓是101千帕——乙個大氣壓。

高壓鍋就利用這一點,使得水的沸點高於100攝氏度,煮肉熟更快。

從上圖其實還可以看到,0度以下的時候,冰和氣態水也是可以共存的。

此時,請注意,相圖中的壓強是氣態水的壓強。

下面介紹所謂「分壓」可以理解為某組分氣體的分壓就是混合氣體的總壓力乘以組分的百分比。

比如空氣中,21%的氧氣,78%的氮氣,所以氧分壓是大氣壓101千帕x21%,為21.2千帕。氮氣可以類似計算。

因此,在大氣環境中(乙個大氣壓),時間足夠的情況下,密閉空間內,25度的環境下,液態水會蒸發,直到空氣中氣態水的分壓達到約3千帕(飽和蒸氣壓)。

那麼真空與否,影響的就是對「沸騰」這一現象的呈現,而蒸發不影響。1個大氣壓下,只要不到100攝氏度,那麼水就不會沸騰,但是依然會蒸發,直到氣態水的分壓達到對應溫度的飽和蒸氣壓。

而如果是真空條件,水就會沸騰,汽化,直到形成的氣態水的壓強達到飽和蒸氣壓為止。比如50度的水,放密閉真空環境,就會沸騰,直到這個真空環境不是真空,而是具有對應於低於50度水的蒸氣壓的壓強,此時氣態液態水動態平衡,水不再沸騰(因為汽化吸熱,所以實際上穩定下來後,體系溫度是低於50度的,所需要的蒸氣壓也就不是50度的蒸氣壓啦)

而如果是太空這種開放環境,就需要同時考慮水散熱的速度了,反正在結冰之前,水肯定是劇烈沸騰汽化,如果初始狀態,水溫還可以,那麼就可以趕在水結冰之前全部汽化變作氣態水,全跑光了。不然就會有一部分變作冰,然後極緩慢的蒸發。

2樓:和尚洗頭用飄柔

生活經驗告訴我們,將水加熱就會沸騰。 物理學告訴我們,液體的沸點取決於大氣壓。水所處的壓力越低,水就會在越低的溫度下沸騰。

換句話說,水的沸點是液態水的蒸氣壓與周圍壓力相等時的溫度。由於壓力和溫度粗略成正比關係,所以高壓下的水具有高沸點,低壓下的水具有低沸點。 這就是為什麼如果在大氣壓較低的高海拔地區(喜馬拉雅山上),水沸騰的溫度低於100攝氏度。

而在真空室中,液態水是不穩定的存在,極低的氣壓導致水實際上可以在室溫下沸騰。下面的圖顯示是水在不同壓力和溫度下的相圖。

藍色部分Solid為固態,橙色部分Vapour為氣態

因此,如果在地球上室溫環境中(26度)將水倒入高度真空的環境中,水會立即沸騰。 接下來的狀態就取決於容器的大小,容器不夠大的話,水蒸氣會讓環境不再保持高度真空狀態,氣壓上公升直至飽和,水足夠多的情況下最終會留有一部分液態水。

實際操作中,真空室內表面的水蒸氣是真空製備普遍存在的問題。每當真空室在有一定濕度的空氣中開啟時,其內表面就會被一層極細微的水珠覆蓋。放置在真空系統中的物品同樣也會被水分子覆蓋。

所以從大氣環境中抽真空都會經歷兩個階段:首先,將空氣混合物中的氣體如氮氣和氧氣抽走;然後,必須將水分子從內壁表面抽走(解吸)。

曾經聽過乙個腦洞,說假如在真空室內放入蔬菜和水,立即沸騰的水是不是就能用來烹飪蔬菜呢?事實上在這種情況下,水蒸氣會很冷,不會煮熟任何東西。所以喜馬拉雅山上煮公尺飯需要高壓鍋。

NASA 在火星發現的乙個冰湖

3樓:紫氣東來

不是蒸發,是沸騰。當氣壓低到0.01MPa時,水的沸點低於10度(具體不記得了)。在太空的真空狀態下,水沒有液態,沒有固態,只有氣態。

4樓:天色

在真空中水會蒸發,但是只會蒸發到一半,便會凍成冰坨。

不管宇宙中溫度是多高,但是宇宙中沒有介質進行足夠的熱對流,所以水不是被宇宙的低溫凍成冰坨的。

原因是水的蒸發會帶走巨量的熱量,而水的熱量又無法從宇宙中得到足夠的補充,所以水會在幾分鐘內凍成冰坨。

凍成冰坨後,它就不是蒸發了,而是昇華,最終這個冰坨會完全變成水蒸氣。

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