饱和蒸汽压
在密闭条件中,在一定温度下,与固体或液体处于相平衡的蒸气所具有的压强称为饱和蒸气压。同一物质在不同温度下有不同的饱和蒸气压,并随着温度的升高而增大。纯溶剂的饱和蒸气压大于溶液的饱和蒸气压;对于同一物质,固态的饱和蒸气压小于液态的饱和蒸汽压。
基本信息
- 中文名
饱和蒸汽压
- 英文名
saturated vapour pressure
- 简称
蒸汽压
- 蒸汽压外文
vapor pressure
基础定义
蒸气压指的是在液体(或者固体)的表面存在着该物质的蒸气,这些蒸气对液体表面产生的压强就是该液体的蒸气压。 比如,水的表面就有水蒸气压,当水的蒸气压达到水面上的气体总压的时候,水就沸腾。我们通常看到水烧开,就是在100摄氏度时水的蒸气压等于一个大气压。蒸气压随温度变化而变化,温度越 高,蒸气压越大,当然还和液体种类有关。一定的温度下,与同种物质的液态(或固态)处于平衡状态的蒸气所产生的压强叫饱和蒸气压,它随温度升高而增加。 如:放在杯子里的水,会因不断蒸发变得愈来愈少。如果把纯水放在一个密闭的容器里,并抽走上方的空气。当水不断蒸发时,水面上方气相的压力,即水的蒸气所 具有的压力就不断增加。但是,当温度一定时,气相压力最终将稳定在一个固定的数值上,这时的气相压力称为水在该温度下的饱和蒸气压力。当气相压力的数值达 到饱和蒸气压力的数值时,液相的水分子仍然不断地气化,气相的水分子也不断地冷凝成液体,只是由于水的气化速度等于水蒸气的冷凝速度,液体量才没有减少, 气体量也没有增加,液体和气体达到平衡状态。所以,液态纯物质蒸气所具有的压力为其饱和蒸气压力时,气液两相即达到了相平衡。饱和蒸气压是物质的一个重要性质,它的大小取决于物质的本性和温度。 饱和蒸气压越大,表示该物质越容易挥发。
蒸汽压是大气中水蒸气的分压。蒸汽压e、绝对温度T、容积V之间关系:如图1。
这里,R:气体普适常数;R':干燥气体的比气体常数;Mw:水蒸气的分子量;e:水蒸气分子量与干燥空气分子量的比。在气象观测中,蒸汽压由通风干湿计测定,或从露点温度的测定结果求出,也有时用湿度乘饱和蒸汽压(只是气温的函数)算出,单位是mb。
蒸汽压的值由气团可大致决定其大小。所以在同一地点,只要没有其他气团进入替换,蒸汽压随时间的变化是缓慢的。1
一定外界条件下,液体中的液态分子会蒸发为气态分子,同时气态分子也会撞击液面回归液态。这是单组分系统发生的两相变化,一定时间后,即可达到平衡。平衡时,气态分子含量达到最大值,这些气态分子撞击液体所能产生的压强,简称蒸汽压。
蒸汽压反映溶液中有少数能量较大的分子有脱离母体进入空间的倾向,这种倾向也称为逃逸倾向。
蒸汽压不等同于大气压。
在饱和状态时,湿空气中水蒸气分压等于该空气温度下纯水的蒸汽压。
主要特征
1、液体中能量较高的分子有脱离液面进入气相的倾向(逃逸倾向 escaping tendency),这是产生气态分子的原因,是液体的本性。蒸汽压正是用来衡量这一倾向程度的量,它是液体的自有属性,外界条件(温度、压力)一定,就有确定的数值。 [3] 比如若在密闭容器中装满液体,液体没有空间形成蒸汽,自然也不会对液体产生压力,但蒸汽压作为液体本质属性依然存在,不能说此时液体的蒸汽压为0。
2、蒸汽压本质上是描述单组分体系气液两相平衡时具备的特征,具有热力学上的意义,不能等同动力学量。
3、若将液体放入一真空容器中,当液体系统气液两相平衡时,外压相当于此条件下的液体蒸汽压。可借此模型研究蒸汽压随温度的变化规律及对应关系,可分别利用Clapeyron方程和Antonie公式求解。简单性的结果是蒸汽压会随温度增大而增大。
4、若液体非在真空容器中,而是在惰性气体中,外压不再相当于液体蒸汽压。例如液体置于空气中,且规定空气不溶于液体,此时的外压为大气压力与液体蒸汽压之和。蒸汽压随外压的变化规律可通过平衡分析,利用Gibbs自由能变量相等定量考察。简单性的结果是蒸汽压会随外压增大而增大,但外压的影响甚微,通常可忽略不计。2
影响因素
当气液或气固两相平衡时,气相中A物质的气压,就为液相或固相中A物质的饱和蒸气压,简称蒸气压。下面为影响因素: