相与相变

蒸气压

把一杯水放在桌上,即使它从不沸腾,也会慢慢消失。表面那些能量最高的分子不断逃逸到空气里变成蒸气。要是把这杯子封起来,就会形成一种平衡:分子离开液体的速度,和别的分子重新回到液体的速度一样快。这些逃出去的蒸气反过来向四周施加的那股压力,就是蒸气压。

说得更准确些,蒸气压是在给定温度下,与自身液体(或固体)处于平衡的蒸气所具有的压力。它衡量一种物质有多急于蒸发。酒精、乙醚、汽油这类易挥发的液体蒸气压很高;油和蜂蜜的蒸气压则极低。关键在于,蒸气压只取决于物质本身和温度——加热液体,能逃逸的分子就多得多,于是蒸气压陡然攀升。

蒸气压悄悄掌管着日常生活:它决定水洼干得多快、香水能多浓地飘进你的鼻子、燃料在发动机里如何蒸发。它还定义了沸腾——当一种液体的蒸气压升到恰好等于周围空气的压力时,它就沸腾了,这正是为什么在高山上空气压得没那么重,水会在更低的温度就煮开。

在 20 °C 时,水的蒸气压约为 2.3 kPa;到 100 °C 时它已飙升到约 101 kPa——恰好就是日常的大气压——于是水沸腾了。

当液体的蒸气压等于周围压力时,它就沸腾。

蒸气压随温度升高,不是直线上升,而是指数式上升——克劳修斯–克拉佩龙方程描述的正是这条陡峭的曲线。溶入不挥发的溶质(比如盐)会降低液体的蒸气压,这是拉乌尔定律的基础。

又称
saturation vapor pressure蒸气压蒸氣壓