蒸发

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蒸发是液体变成气相时发生在液体表面的一种蒸发。周围气体中蒸发物质的高浓度会显着减慢蒸发速度,例如当湿度影响水的蒸发速率时。 当液体分子发生碰撞时,它们会根据碰撞方式相互传递能量。当表面附近的分子吸收足够的能量来克服蒸汽压时,它就会逸出并以气体的形式进入周围的空气。 当蒸发发生时,从蒸发的液体中去除的能量会降低液体的温度,从而导致蒸发冷却。 平均而言,液体中只有一小部分分子具有...
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简介

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蒸发液体变成气相时发生在液体表面的一种蒸发。周围气体中蒸发物质的高浓度会显着减慢蒸发速度,例如当湿度影响水的蒸发速率时。

当液体分子发生碰撞时,它们会根据碰撞方式相互传递能量。当表面附近的分子吸收足够的能量来克服蒸汽压时,它就会逸出并以气体的形式进入周围的空气。

当蒸发发生时,从蒸发的液体中去除的能量会降低液体的温度,从而导致蒸发冷却。

平均而言,液体中只有一小部分分子具有足够的热能从液体中逸出。蒸发将继续,直到当液体的蒸发等于其冷凝时达到平衡。在封闭的环境中,液体会蒸发,直到周围的空气饱和。

蒸发是水循环的重要组成部分。太阳(太阳能)驱动海洋、湖泊、土壤水分和其他水源中的水分蒸发。在水文学中,蒸发和蒸腾(涉及植物气孔内的蒸发)统称为蒸发蒸腾。当液体表面暴露时会发生水分蒸发,使分子逸出并形成水蒸气; 然后这种蒸汽会上升并形成云。有了足够的能量,液体就会变成蒸汽。

理论

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对于要蒸发的液体分子,它们必须位于表面附近,它们必须朝正确的方向移动,并且具有足够的动能来克服液相分子间作用力。当只有一小部分分子符合这些标准时,蒸发率很低。由于分子的动能与其温度成正比,因此在较高温度下蒸发进行得更快。随着移动速度更快的分子逃逸,剩余分子的平均动能降低,液体的温度降低。 这种现象也称为蒸发冷却。这就是蒸发汗液使人体凉爽的原因。随着气相和液相之间更高的流速以及蒸气压更高的液体,蒸发也往往会更快地进行。例如,晾衣绳上的衣物在有风的日子比在静止的日子更快地干燥(通过蒸发)。蒸发的三个关键部分是热量、大气压力(决定湿度百分比)和空气流动。

在分子水平上,液态气态之间没有严格的界限。相反,有一个 Knudsen 层,其中相位未确定。因为这一层只有几个分子厚,在宏观尺度上看不到清晰的相变界面。

在给定气体中的给定温度下不会明显蒸发的液体的分子不会倾向于以足以经常为分子提供转动所需的热能的模式相互传递能量变成蒸气。然而,这些液体正在蒸发。只是这个过程要慢得多,因此明显不那么明显。

蒸发平衡

如果蒸发发生在封闭区域,则逸出的分子会在液体上方以蒸汽形式聚集。 许多分子返回液体,随着蒸汽密度和压力的增加,返回的分子变得更加频繁。 当逃逸和返回过程达到平衡时,蒸汽被称为饱和,蒸汽压力和密度或液体温度不会发生进一步变化。 对于由纯物质的蒸气和液体组成的系统,该平衡状态与物质的蒸气压直接相关

蒸发

其中 P1、P2 分别是温度 T1、T2 下的蒸气压,ΔHvap 是汽化焓,R 是通用气体常数。 开放系统中的蒸发速率与封闭系统中的蒸气压有关。 如果加热液体,当蒸气压达到环境压力时,液体就会沸腾

液体分子蒸发的能力主要取决于单个粒子可能拥有的动能。即使在较低的温度下,如果液体的单个分子具有超过蒸发所需的最小动能,它们也会蒸发。

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  1. 简介
  2. 理论
  3. 蒸发平衡

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