余高奇
水的饱和蒸汽压、三相点、凝固点与沸点的热力学定义
2022-9-27 19:34
阅读:3705

       现阶段基础化学对于水的饱和蒸汽压、三相点温度、凝固点(或冰点)与沸点的定义并不统一,本文拟结合热力学基本原理给出上述名词的热力学定义,供参考.

 1. 饱和蒸汽压

        水的饱和蒸汽压对应相变反应为:H2O(l)=H2O(g)         (1)

       在恒外压(或敞口容器)及一定温度条件下,当式(1)反应建立平衡时,水蒸气所拥有的分压,称该温度下液态水的饱和蒸汽压.

       需明确液态水的饱和蒸汽压仅与温度相关;改变外压(或环境压强)及液态水的质量,其饱和蒸汽压均不变. 

       参见如下式(2):

       ln(p(H2O,g)/pθ)=-ΔrGθm/(RT)           (2)

   备注:水的蒸发速率与冷凝速率相等(或动态平衡)为典型的动力学观点,与饱和蒸汽压的热力学定义无关.

  2. 三相点温度

       水的三相点温度,是指液态水及固态冰饱和蒸汽压相等时对应的温度; 此时系统中液态水(H2O,l)、固态冰(H2O,s)及气态水蒸气(H2O,g)同时共存,其自由度(F):F=C-P+2=1-3+2=0. 即:水三相点的温度与压强均为确定值.

 3. 凝固点(或冰点)

       水的凝固点(或冰点)对应的相变反应为:H2O(l)=H2O(s)      (3)

       在恒外压(或敞口容器)式(3)反应建立平衡时,对应的温度称液态水的凝固点(或冰点).

       改变外压值时,液态水的凝固点也将发生改变,遵守克拉佩龙方程[1],参见如下式(4):

                         image.png  

       式(3)反应,因image.png , 所以image.png;此时加压 (dp>0),液态水的凝固点一定下降(dT<0). 

 4. 沸点

       在恒外压(或敞口容器)内加热液态水,液态水的饱和蒸汽压也随之增大,当液态水的饱和蒸汽压与外压(或环境大气压)相等时对应的温度,称为液态水的沸点.

       外压为101.325kPa时,液态水的沸点称正常沸点.

 5. 结论

  ⑴水的蒸发速率与冷凝速率相等(或动态平衡)为典型的动力学观点,与饱和蒸汽压的热力学定义无关;

  ⑵液态水的三相点温度,是指液态水及固态冰饱和蒸汽压相等时对应的温度; 

  ⑶加压,可使液态水的凝固点降低.

 参考文献

[1]天津大学物理化学教研室. 物理化学(上册,第四版).北京:高等教育出版社,2001,12:143-147.

转载本文请联系原作者获取授权,同时请注明本文来自余高奇科学网博客。

链接地址:https://wap.sciencenet.cn/blog-3474471-1357099.html?mobile=1

收藏

分享到:

当前推荐数:0
推荐到博客首页
网友评论0 条评论
确定删除指定的回复吗?
确定删除本博文吗?