氣液平衡與沸騰是什麼關係?

時間 2021-06-28 04:48:03

1樓:憤怒的團團

問題挺有意思,但是就是小問題比較多。

「當外界壓強達到液體飽和蒸汽壓時液體會沸騰」

1. 第一句話就有問題,首先是說反了,應當是當液體飽和蒸汽壓達到外界壓強時(外界壓強很容易改變的),然後這個條件也不是沸騰的充要條件,而是必要條件。(高中數學應該有介紹充分,必要,這裡就不多贅述)

「可是根據定義飽和蒸汽壓下的液體是處於氣液平衡的狀態」

2. 第二句話應該也是說反了,處於氣液平衡的液體的蒸汽壓等於該狀態下的飽和蒸汽壓,而不是反過來。(另外,飽和蒸氣壓在一定狀態下是乙個常數,表示該狀態下,該物質的氣態形式能達到的最大的蒸氣壓【跟總壓一點關係沒有】,而不是乙個條件)氣液平衡:

就是單位時間內,由液態水蒸發變成氣態水的量=氣態水液化變成液態水的量。跟沸騰沒什麼關係,沸騰就不是乙個平衡狀態(需要外部不斷供熱)。

「那麼水燒開時的沸騰很明顯不是氣液平衡的狀態,這時的沸騰是因為還在加溫導致水在減少嗎?」3. 對的,加溫就是乙個外部熱源供能的過程。

微觀上來說,就是在底部(被加熱)的液態水被傳熱氣化,同時對周圍的水做功,把周圍的水排開,形成小氣泡。然後隨著氣泡的公升高,所收到的壓力(大氣壓+水壓)逐漸減小,所以氣泡也會逐漸變大。(可以自己做實驗驗證,水深需要較深,否則難以觀察)。

水肯定在減少嘛,水蒸氣可以跑到別處去,所以可以課後想一下如果是乙個封閉的體系會怎麼樣。

「那麼如果有一種理想容器使得水的溫度保持在100攝氏度不加溫,那這時水的氣液平衡還是沸騰嗎?平衡狀態會如此劇烈嗎?」

4. 首先,加不加溫不由容器決定。我猜題主想說的是不公升溫也不降溫,跟加熱是兩個概念。

乙個核心的問題還是,溫度和氣液平衡,溫度和沸騰,沸騰跟氣液平衡都有關係,但是關係沒這麼大。下面我分別具體說一下:

溫度和沸騰

在一定壓強下(一般為大氣壓),水100度沸騰,這個100度沸騰的意思是,水逐漸公升溫,達到100度後,若有外部熱源使得水得到的熱量大於逸出(通過容器傳熱)的熱量,則水發生沸騰。沸騰的微觀過程上文已經說過了。

沸騰跟氣液平衡

沸騰一定氣液不平衡。沸騰是在液體表面和內部同時發生的劇烈汽化現象。是物質從液態轉變為氣態的兩種相變方式之一,另一種是蒸發。

(from wikipedia)沸騰既然是一種相變,怎麼會平衡呢,他需要與另一種對應的相變達到平衡才是,如液化。可以做乙個思想實驗,乙個在沸騰的鍋,就算他現在達到了所謂的氣液平衡,你現在瞬間把氣體全部抽真空, 這個時候一定會沸騰,而此時是氣體的量是純增加的,所以不是平衡狀態。

溫度和氣液平衡

其實要有關係的話,必須要把壓強和物質的量加進去。任何溫度都可以達到氣液平衡,比如乙個與外界隔離的玻璃瓶,無論他溫度多少,經過一段時間後,他都達到了氣液平衡。而一旦你把瓶蓋開啟,或者在瓶口插乙個氣球就不再有氣液平衡了。

年輕人好好學習狀態函式吧!弄明白了狀態函式之後,應該可以解釋很多類似問題。共勉!

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