水蒸气在常温下能存在吗?
中科院物理所2021-10-15 21:29
水蒸气在常温下能存在吗?
答:
水蒸气在常温下是能够存在的!水有三态,分别是气态、液态、固态。以下是水的相图,请看
如图所示,影响水的状态的两个主要因素就是温度和压强,给定温度下,压强增大,水会变得致密,即由气态转为液态或固态,同理,给定压强下,降低温度,也可以实现水的相变。
由相图可知,一个标准大气压下,室温的水稳定状态应该是液态,但室温下空气中仍然有水蒸气存在,这是因为室温下水可以蒸发。
水的蒸发发生在水的表面,表面水分子不断运动,如果某个水分子动能较高,则有可能脱离水面的束缚,逸出到空气中,另一方面,空气中的水分子也有可能运动到水面附近,被水面束缚,成为液态水。当水分子逸出的概率高于被束缚的时,宏观上来看就是蒸发现象了。当空气中的水蒸气分压低于水的饱和蒸气压时,水的蒸发就可以一直进行,而水的饱和蒸气压就对应相图中水的气液分界线。细心的读者可能发现,室温下水的饱和蒸气压是低于大气压的,那为什么还有蒸发呢?这是因为我们的饱和蒸气压指的是水蒸气的分压,由于空气中水蒸气的体积分数很小,因此空气中水蒸气分压很小,低于饱和蒸气压,我们把空气中水蒸气分压与饱和蒸气压的比值称为相对湿度。因此,相对湿度低于100%时,水的蒸发可以一直进行,当然,蒸发仅限于表面。当达到饱和蒸气压后,水的逸出与被束缚就会达到动态平衡,水也就不再蒸发了。
因此我们可以看到,尽管常温常压下,水的稳定相是液相,但由于水的蒸发,空气中还是会有水蒸气,事实上,从寒冷的南极到炎热的非洲,大气中都有水蒸气,也是同样的道理。
by 有衡
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