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汽化

汽化(vaporization)是指物质从液态变为气态的相变过程,有蒸发和沸腾两种方式。

蒸发指的是任何温度下,在液态表面发生的汽化现象。沸腾指的是某一确定温度和其他条件下,在整个液体内部和表面同时发生的激烈的汽化现象。

汽化在日常生活中应用广泛,比如蒸汽机、熨斗熨衣服、空调和电冰箱的制冷,都利用了汽化。

汽化形式

物质汽化有蒸发和沸腾两种形式。蒸发是在液体表面上发生的汽化现象,而沸腾是当饱和蒸气压等于外界压强时发生在液体体内的汽化现象。

蒸发

蒸发是在液体表面发生的汽化现象。蒸发在任何温度下都能发生,液体蒸发时需要吸热。温度越高,蒸发越快,表面积大、通风好也有利于蒸发。

沸腾

沸腾是在一定温度下,液体内部和表面同时进行的剧烈汽化现象。液体沸腾时需要吸热(沸腾时的温度叫做沸点,在标准大气压下,水的沸点是100℃)。沸腾与蒸发在相变上并无根本区别。沸点随外界压力的增大而升高。

相同与不同

相同点

蒸发与沸腾都是汽化现象,都需要吸热。

不同点

1.发生地点不同:蒸发是只在液体表面发生的汽化现象,而沸腾是在液体内部和表面同时发生的剧烈的汽化现象。

2.温度条件不同:蒸发在任何温度下都能发生,而沸腾则需要液体达到沸点,且能够从外界持续吸热。

3.温度变化可能不同:液体蒸发时需吸收热量,温度可能降低;而沸腾过程中吸收热量,但温度保持不变。

4.剧烈程度不同:蒸发比较缓和,而沸腾十分剧烈。

5.影响因素不同:蒸发快慢与液体的温度,表面积,表面的空气流动速度有关;沸腾沸点与大气压的高低有关,气压越低,沸点越低。

6.应用不同:液体蒸发会导致液体所依附的物体温度下降,这就是蒸发致冷,在生活中运用蒸发致冷的例子有,洒水车将水洒在路面上,水蒸发将周围的热量吸收,带给人们阵阵清凉感;沸腾的重要特点之一是液体沸腾后吸热温度不变,可以利用这一特点来控制温度,比如有经验的师傅在熬胶时,不是直接把盛胶的锅放在火上加热,而是把锅放在盛水的铁桶里,但又不跟桶底直接接触,这样间接加热既能使胶熔化,又不会把胶烧焦。

汽化热

汽化热指在一定压强下,单位质量液体变为同温度的气体时所需要的热量。由于汽化热只改变物质的相而不改变物质的温度,因此又称其为汽化潜热(latent heat of vaporization)。汽化热常用L表示,国际单位是J/kg。

汽化热与汽化时温度有关,同种液体在不同温度时汽化热不同,温度升高时汽化热减小,不同液体在温度相同时汽化热不同,液体汽化因温度不变,所以外界热源要不断供给液体热量。汽化热可以分为两部分:一部分为汽化时增加分子势能,从而增加物质的内能;另一部分为汽化时蒸汽体积膨胀克服恒定的外部压强所做的功。它们之间的关系满足热力学第一定律,即Q(汽化)=ΔU(增)+W(对外)。

应用

蒸汽机

蒸汽机是以蒸汽作为工作物质,将能量转换为对外输出机械功的热机。机车锅炉中的水被加热、汽化,形成400℃以上的过热蒸汽,再进入汽机膨胀做功,推动汽机活塞往复运动,活塞通过连杆、摇杆将往复直线运动变为轮转圆周运动,带动机车动轮旋转,从而牵引列车前进。

熨衣服

熨衣服时,要先往衣服上喷一些水。当用高温熨斗熨烫衣服时,渗入到衣服纤维中的水分受热会迅速汽化,其体积在瞬间会猛增许多倍,有时甚至膨胀1000倍。当较重的熨斗压在衣服上面时,会阻挡着膨胀的水蒸气不让其逸出。水蒸气只能往纤维空隙里钻。纤维经过水蒸气强有力的挤、压、拉后,就变得平整、笔直,衣服的褶皱就被熨平了。

制冷

空调和冰箱就是利用汽化来制冷的。例如空调的制冷原理,先利用制冷剂在蒸发器中汽化吸热,使室内空气温度降低,气态制冷剂再被压缩机压缩成高温高压气体,进入冷凝器液化放热,通过室外机把热量散发出去,制冷剂不断循环实现制冷。

参考资料

汽化.中国大百科全书.2024-12-30

..2025-01-13

蒸汽机.中国大百科全书.2024-12-30

蒸汽机车.中国大百科全书.2024-12-30

神奇的汽化.中国大百科全书.2024-12-30

空调是怎么制冷的?.百家号.2024-12-30

..2025-01-13

..2025-01-13

汽化潜热.中国大百科全书.2024-12-30