摘要：4．2.1.液体的汽化 液体的汽化有蒸发和沸腾两种不同的形式.蒸发是发生在液体表面的汽化过程.在任何温度下都可以进行.沸腾是整个液体内部发生汽化过程.只在沸点下才能进行. ①蒸发 从微观上看.蒸发就是液体分子从液面跑出来的过程.分子从液面跑出来时.需要克服液体表面层中分子的引力做功.所以只有那些热运动动能较大的分子可以跑出来.如果不吸热.就会使液体中剩余分子的平均动能减小.温度降低.另一方面蒸气分子不断地返回到液体中去.凝结成液体.因此液体分子蒸发的数量.是液体分子跑出液面的数量.减少蒸气分子进入液面的数量. 对于液面敞开的情况.影响蒸发快慢的因素.主要有以下三种:一是液面的表面积.二是温度.三是液面上的通风情况.在液面敞开的情况下.液体会不断蒸发.直到液体全部转变为蒸起为止. 在密闭的容器中.随着蒸发的不断进行.容器内蒸汽的密度不断增大.这时返回液体中的蒸气分子数也不断增多.直到单位时间内跑出液面的分子数与反回液面的分子数相等时.宏观上看蒸发现象就停止了.这时液面上的蒸气与液体保持动态平衡.此时的蒸气叫做饱和蒸气.它的压强叫饱和蒸气压. 饱和气压与液体的种类有关.在相同的温度下.易蒸发的液体的饱和汽压大.不易蒸发的液体的饱和汽压小.对于同一种液体.饱和汽压随温度的升高而增大.饱和汽压的大小还与液面的形状有关.对于凹液面.分子逸出液面所需做的功比平液面时小.反之.对于凸液面.如小液滴或小气泡.才会显示出来.饱和汽压的数值与液面上蒸汽的体积无关.与该体积中有无其他气体无关. 在汽化过程中.体积增大.要吸收大量的热量.单位质量的液体完全变成同温度下的蒸汽所吸收的热量.叫做该物质在该温度下的汽化热.如100℃水的汽化热.液体汽化时吸热.一方面用于改变系统的内能.同时也要克服外界压强作功.如果1mol液体和饱和汽的体积分别为.且<<.对饱和汽采用理想气体方程近似处理. ②沸腾 液体内部和容器壁上存有小气泡.它能使液体能在其内部汽化.起着汽化核的作用.气泡内的总压强是泡内空气分压强和液体的饱和汽压之和,气泡外的压强是液面上的外界压强和之和.通常情况下.液体静压强忽略不计.因此.在某一温度下.液内气泡的平衡条件为.当液体温度升高时.增大.同时由温度升高和汽化.体积膨胀.导致下降.这样在新的条件下实现与的平衡.当时.无论气泡怎样膨胀也不能实现平衡.处于非平衡状态.此时骤然长大的气泡.在浮力作用下.迅速上升到液面破裂后排出蒸气.整个液体剧烈汽化.这就是沸腾现象.相应的温度叫做沸点.对于同种液体.沸点与液面上的压强有关.压强越大.沸点越高.沸点还与液体的种类有关.在同一压强下.不同液体的沸点不同. ③双层液体沸腾的分析 在外界压强的条件下.若液体A的沸点77℃.液体B的沸点100℃.现将等质量的互不相容的液体A和B注入一个容器内.形成图4-2-1的双层液体.液体B的表面上再覆盖一薄层非挥发性的.与液体A.B互不相溶的液体C.目的是防止液体B上表面的 自由蒸发.现将此液体缓慢加热.它们的温度始终相等.液体温度随时间t变化关系为图示. 加热刚开始.对应图线左侧斜坡部分.液体B不能经上表面自由蒸发.下面考察系统内部的蒸发.设想在液体A或B内部.或在A.B分界面上各形成一个气泡.仅当泡内压强等于外界压强时.它才能保持上升而逸出此系统.液体A.B内部形成的气泡的内压强.分别等于A.B的饱和汽压.A.B交界面上形成气泡的内压强则为A.B的饱和汽压之和.因为这种气泡同时与A.B接触.因此加热时.液体交界面上形成气泡的压强首先达到温度正是对应这种液体在相互接触区域发生的共同沸腾.低于A.B各自的沸点.如=67℃.当A.B中的一个全部蒸发后.系统的温度便会再次上升.对应图线的第二斜坡.温度即为容器中余留液体的沸点. 谁先全部蒸发呢?这取决于温度时.液体A.B在每个升高气泡中饱和蒸气的质量比.即.式中为温度时A.B的饱和气压.如果.则A先全部蒸发.余留液体B.=100℃.

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