相與相變
汽化焓
/ EN-thal-pee /
想想一鍋水從「剛剛煮開」到「徹底燒乾」要花多久——它磨磨蹭蹭、遲遲不肯走。那份頑固的額外能量需求,就是汽化焓:在沸點上,你必須灌入多少熱,才能把一定量的液體變成蒸氣,而溫度絲毫不升。
它就是沸騰的潛熱,寫成一個熱力學量,通常按每莫耳計、在恆定壓強下測量(「焓」這個字眼指的正是恆壓)。這份能量全都用來克服把液體維繫在一起的吸引力、將分子彼此拉開。所以這個數字的大小,直接讀出了一種液體的分子彼此抓得有多緊:水的汽化焓異常地大,是因為它的氫鍵,這正是為什麼水是極好的冷卻劑、又能調和地球的氣候。
汽化焓在每一處要緊的地方都會現身。它決定你出汗或酷暑裡噴水能得到多少降溫;它決定分離原油的蒸餾塔的能耗帳單;它還是克勞修斯–克拉佩龍方程裡的關鍵量。它的搭檔——熔化焓(對應熔化)——幾乎總是小得多,因為沸騰把分子徹底拉散,熔化只是把它們鬆開。
在 100 °C 把一莫耳水(18 克)汽化,需要約 40.7 千焦——遠多於把同樣一莫耳冰熔化所需的 6.0 千焦,因為沸騰把分子徹底分開了。
逐個分子來算,沸騰耗能遠比熔化多。
汽化焓隨溫度升高而減小,到臨界點降為零——在那裡液體和氣體變成一樣,已經沒有什麼可分開的了。除非另有說明,引用的數值通常是正常沸點處的那一個。
又稱
另見