其他答案

2018-02-17 16:21:05

•   　蒸发和沸腾是物质汽化的两种具体形式．由于两者的物理现象有明显的差别，一般情况下还是能很好地加以区别．但是，关于蒸发和沸腾的条件，以及伴随它们所产生的一系列性质，直至它们的微观本质，有时是模糊不清的．本节分析讨论的侧重点也就放在这些方面．
  　　所谓蒸发就是指发生在液体表面的汽化过程．蒸发可以在任何温度下进行，但温度不同，蒸发的快慢也不同，一般是温度高蒸发快，温度低蒸发慢．譬如，夏天湿衣干得快，而冬天湿衣干得慢．影响蒸发快慢的因素不仅是温度，还有液体自由表面的大小、通风的条件以及压力的高低等．即使条件相同，不同的液体，它们蒸发的快慢程度也不同．如酒精比水蒸发快，海水比淡水蒸发慢．另外，一切液体蒸发时温度都会降低，而温度降低后的液体决不会就此停止蒸发，变化的只是蒸发的速度有所减慢罢了．
  　　蒸发的微观本质：液体分子的运动是杂乱无规则的效运动．但其中总有一部分分子在某一时刻具有较大的运动速度，当它们处在液体表面时能凭自己较大的动能克服液体分子间的引力而飞出液体表面．当然，飞出的分子也有可能相互碰撞而重新回到液体表面或进入液体内部．当飞出的分子多于飞回的分子时，则液体就在蒸发．既然蒸发过程中飞出液面的分子都是运动速度大的分子，那么，液体内留下的分子的平均速度就减小，从而分子平均平动能也减小．所以，在蒸发过程中如果外界不给液体补充能量，则液体的温度一定下降．使液体升温，实质就是增多飞出液面的分子数和增大飞出液面分子的速度，这样，蒸发速度自然也就快了．增大液体自由表面，就是增大速度大的分子飞出液面的机会．至于通风，就是减少飞出液面分子的碰撞机会，从而降低分子重新回落液体的倾向．
  　　沸腾是在液体表面和内部同时进行的剧烈汽化过程．在一定的外界压力下，沸腾只能在某一特定温度（沸点）下进行．在不同的压力下，同一种液体的沸点是不同的，同一压力下不同液体的沸点也是不同的．下表给出的是几种液体在1标准大气压下的沸点（℃）．液体沸腾时，尽管继续给它加热．但温度始终保持在沸点不变．沸腾时液体和液体上方的饱和气体的温度相等，都等于沸点．尽管两者温度相同，但由于聚集状态已不同，故一定质量的液体变成同温度的蒸气时需要吸收一定的能量，这由汽化热反映．
  1标准大气压下几种不同液体的沸点表（℃）
  液态铁  2750
   水    100
   液态氧  －183
   
  液态铅  1740
   酒精  78
   液态氮  －196
   
  水 银  357
   乙醚  35
   液态氢  －253
   
  萘     218
   液态氨  －33
   液态氦  －268。
    9
   
  　　沸腾的微观本质：由于水中溶有空气，当加热容器时，容器底和壁上会出现小气泡，小气泡由空气和饱和水气组成．继续加热时，小气泡受热膨胀，泡内的压力减小，此时一方面气泡脱离器底或器壁上浮，一方面液体不断地向泡内蒸发，同时在上浮气泡的下方又将形成许多新的小气泡，并重复上述相同的过程．尚未达到沸腾之前，气泡上升到较冷的水层时，由于泡内的饱和气压小于外部压力，气泡又逐渐缩小，使泡里的饱和气逐渐凝结成液体，最后只剩下空气和少量水气跑出液面．
  　　继续加热容器，随着温度的升高，气泡内饱和气压不断增大，直到等于外部压力时，上浮气泡不再缩小，并且这时气泡周围的液体反而迅速地向气泡内蒸发，使气泡继续增大，直到冒出液面时才破裂，这就形成沸腾现象．
  　　可见，沸腾现象产生的必要条件，是液体中气泡内的饱和气压和外界压力必须相等．显然，当外界压力增大时，液体中气泡内的饱和气压也要相应增大，只有这样液体才能沸腾．液体的沸点随外界压力增大而升高，随外界压力减小而降低的道理就在于此．平日我们用的高压锅也就是利用这个原理制成的．一般高压锅内能维持2个大气压，锅内的温度可达120℃左右．看来，沸腾比蒸发确实要复杂得多．为了能对沸腾的条件有全面的认识，进而对沸腾的概念理解得更加透彻，下面再分析一个例题．
  　　在火炉上一锅烧开的水中放入一杯冷水，不让杯底接触锅底，然后继续加热．问经过较长的时间后杯中的水能否沸腾？锅上盖好封闭的高压锅盖后又会怎样？
  　　不少人常认为盛冷水的杯子放入开水锅中，可以不断地从杯外的开水中吸收热能，而锅中开水又不断在火炉上加热保持其沸腾，因而经一段时间后，杯内和锅中的水都可以达到100℃而同时沸腾．当盖上高压锅盖后杯内和锅中水的温度都将高于100℃，因此，更能沸腾．
  　　以上观点却是错误的．错误的原因是未能具体地分析问题的物理过程，只是凭“想当然”作出判断．另外，对沸腾的概念缺乏全面、正确的理解．对液体沸腾必须达到沸点这一条件记得很牢，似乎液体只要温度达到沸点就一定能沸腾，忘记了液体沸腾时还需汽化热这一能量条件，殊不知在一定的压力下，液体到达沸点只是液体沸腾的必要条件，并不是充要条件．
  　　上例正确的解答是：杯中的水是不可能沸腾的．因为当盛有冷水的杯子放入开水锅中，冷水固然可以不断地从其周围的开水中吸收热能，温度逐渐升高，达到100C，并使杯内的水处于热动平衡状态．但以后杯内的水再也不能从其周围的开水中吸收热能了．由于杯内的水无处吸收汽化热，杯内只能保持100℃的水而不能变成100℃的汽，因此，它是不能沸腾的．然而，杯外的水由于它能源源不断地从比它温度高的接触火炉的锅底吸收热能，便能继续沸腾．
  　　当盖上高压锅盖后，水蒸气的饱和蒸气压便会升高，从而水的沸点也相应升高，杯外水的温度可达到100℃以上．这时杯内外的水就有了温度差，杯中的水又可以从其周围的水中吸收热能，但此时杯内水的沸点也升高了，因而吸收的热能仍不能用来使杯中的水气化而只能继续升高温度．随着时间的推移，杯内外的水将处于某一高于100的新的热动平衡状态，此时，杯中的水又无处吸收汽化热，因此它还是不能沸腾．
  。
    

  全部
  

  j***

  2018-02-17 16:21:05

  74 26 评论

  分享
  提交评论