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汽化
來源:互聯網

汽化(vaporization)是指物質從液態變為氣態的相變過程,有蒸發和沸騰兩種方式。

蒸發指的是任何溫度下,在液態表面發生的汽化現象,液體蒸發時需要吸熱。沸騰指的是某一確定溫度和其他條件下,在整個液體內部和表面同時發生的激烈的汽化現象,液體沸騰時需要吸熱,沸點隨外界壓力的增大而升高。

汽化在日常生活中應用廣泛,比如蒸汽機、熨斗熨衣服、空調和電冰箱的制冷,都利用了汽化。

汽化形式

物質汽化有蒸發和沸騰兩種形式。蒸發是在液體表面上發生的汽化現象,而沸騰是當飽和蒸氣壓等于外界壓強時發生在液體體內的汽化現象。

蒸發

蒸發是在液體表面發生的汽化現象。蒸發在任何溫度下都能發生,液體蒸發時需要吸熱。溫度越高,蒸發越快,表面積大、通風好也有利于蒸發。

沸騰

沸騰是在一定溫度下,液體內部和表面同時進行的劇烈汽化現象。液體沸騰時需要吸熱(沸騰時的溫度叫做沸點,在標準大氣壓下,水的沸點是100℃)。沸騰與蒸發在相變上并無根本區別。沸點隨外界壓力的增大而升高。

相同與不同

相同點

蒸發與沸騰都是汽化現象,都需要吸熱。

不同點

1.發生地點不同:蒸發是只在液體表面發生的汽化現象,而沸騰是在液體內部和表面同時發生的劇烈的汽化現象。

2.溫度條件不同:蒸發在任何溫度下都能發生,而沸騰則需要液體達到沸點,且能夠從外界持續吸熱。

3.溫度變化可能不同:液體蒸發時需吸收熱量,溫度可能降低;而沸騰過程中吸收熱量,但溫度保持不變。

4.劇烈程度不同:蒸發比較緩和,而沸騰十分劇烈。

5.影響因素不同:蒸發快慢與液體的溫度,表面積,表面的空氣流動速度有關;沸騰沸點與大氣壓的高低有關,氣壓越低,沸點越低。

6.應用不同:液體蒸發會導致液體所依附的物體溫度下降,這就是蒸發致冷,在生活中運用蒸發致冷的例子有,灑水車將水灑在路面上,水蒸發將周圍的熱量吸收,帶給人們陣陣清涼感;沸騰的重要特點之一是液體沸騰后吸熱溫度不變,可以利用這一特點來控制溫度,比如有經驗的師傅在熬膠時,不是直接把盛膠的鍋放在火上加熱,而是把鍋放在盛水的鐵桶里,但又不跟桶底直接接觸,這樣間接加熱既能使膠熔化,又不會把膠燒焦。

汽化熱

汽化熱指在一定壓強下,單位質量液體變為同溫度的氣體時所需要的熱量。由于汽化熱只改變物質的相而不改變物質的溫度,因此又稱其為汽化潛熱(latent heat of vaporization)。汽化熱常用L表示,國際單位是J/kg。

汽化熱與汽化時溫度有關,同種液體在不同溫度時汽化熱不同,溫度升高時汽化熱減小,不同液體在溫度相同時汽化熱不同,液體汽化因溫度不變,所以外界熱源要不斷供給液體熱量。汽化熱可以分為兩部分:一部分為汽化時增加分子勢能,從而增加物質的內能;另一部分為汽化時蒸汽體積膨脹克服恒定的外部壓強所做的功。它們之間的關系滿足熱力學第一定律,即Q(汽化)=ΔU(增)+W(對外)。

應用

蒸汽機

蒸汽機是以蒸汽作為工作物質,將能量轉換為對外輸出機械功的熱機。機車鍋爐中的水被加熱、汽化,形成400℃以上的過熱蒸汽,再進入汽機膨脹做功,推動汽機活塞往復運動,活塞通過連桿、搖桿將往復直線運動變為輪轉圓周運動,帶動機車動輪旋轉,從而牽引列車前進。

熨衣服

熨衣服時,要先往衣服上噴一些水。當用高溫熨斗熨燙衣服時,滲入到衣服纖維中的水分受熱會迅速汽化,其體積在瞬間會猛增許多倍,有時甚至膨脹1000倍。當較重的熨斗壓在衣服上面時,會阻擋著膨脹的水蒸氣不讓其逸出。水蒸氣只能往纖維空隙里鉆。纖維經過水蒸氣強有力的擠、壓、拉后,就變得平整、筆直,衣服的褶皺就被熨平了。

制冷

空調和冰箱就是利用汽化來制冷的。例如空調的制冷原理,先利用制冷劑在蒸發器中汽化吸熱,使室內空氣溫度降低,氣態制冷劑再被壓縮機壓縮成高溫高壓氣體,進入冷凝器液化放熱,通過室外機把熱量散發出去,制冷劑不斷循環實現制冷。

參考資料 >

汽化.中國大百科全書.2024-12-30

..2025-01-13

蒸汽機.中國大百科全書.2024-12-30

蒸汽機車.中國大百科全書.2024-12-30

神奇的汽化.中國大百科全書.2024-12-30

空調是怎么制冷的?.百家號.2024-12-30

..2025-01-13

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汽化潛熱.中國大百科全書.2024-12-30

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