相與相變

蒸氣壓

把一杯水放在桌上,即使它從不沸騰,也會慢慢消失。表面那些能量最高的分子不斷逃逸到空氣裡變成蒸氣。要是把這杯子封起來,就會形成一種平衡:分子離開液體的速度,和別的分子重新回到液體的速度一樣快。這些逃出去的蒸氣反過來向四周施加的那股壓力,就是蒸氣壓。

說得更準確些,蒸氣壓是在給定溫度下,與自身液體(或固體)處於平衡的蒸氣所具有的壓力。它衡量一種物質有多急於蒸發。酒精、乙醚、汽油這類易揮發的液體蒸氣壓很高;油和蜂蜜的蒸氣壓則極低。關鍵在於,蒸氣壓只取決於物質本身和溫度——加熱液體,能逃逸的分子就多得多,於是蒸氣壓陡然攀升。

蒸氣壓悄悄掌管著日常生活:它決定水窪乾得多快、香水能多濃地飄進你的鼻子、燃料在發動機裡如何蒸發。它還定義了沸騰——當一種液體的蒸氣壓升到恰好等於周圍空氣的壓力時,它就沸騰了,這正是為什麼在高山上空氣壓得沒那麼重,水會在更低的溫度就煮開。

在 20 °C 時,水的蒸氣壓約為 2.3 kPa;到 100 °C 時它已飆升到約 101 kPa——恰好就是日常的大氣壓——於是水沸騰了。

當液體的蒸氣壓等於周圍壓力時,它就沸騰。

蒸氣壓隨溫度升高,不是直線上升,而是指數式上升——克勞修斯–克拉佩龍方程描述的正是這條陡峭的曲線。溶入不揮發的溶質(比如鹽)會降低液體的蒸氣壓,這是拉烏爾定律的基礎。

又稱
saturation vapor pressure蒸气压蒸氣壓