Re: [請益] 國中理化的液氣共存
※ 引述《chrissho ( )》之銘言：
: 標題: [請益] 國中理化的液氣共存
: 時間: Thu Aug 25 19:07:10 2016
:
: 學生今天提出一個問題：
:
: 「水在任何溫度下都會蒸發，那為什麼只有攝氏100度時才說液氣共存？」
:
: 我雖然覺得這樣講很怪，但想了很久也無法給出一個很好的解釋。
:
: 請板上前輩能提出一點看法，感謝。
:
: --
所謂的「液氣共存」是三相圖中的名詞，而不是國中理化課本中「水加熱時間
與溫度關係圖」中的名詞。在教國中理化第三冊第五章時提到「液氣共存」，
多半是名詞誤用。
國中課本的圖僅指出外壓為1atm時，水在100℃時沸騰成為水蒸氣，且溫度保持不變，
沒有強調此時液氣共存的概念；且正如學生所言，在其他溫度，水也會蒸發變
成水蒸氣，所以在不同溫度時，也有所謂的液氣共存的情形。
我們再把焦點轉到水的三相圖，深入瞭解1atm、100℃沸騰的概念：
http://goo.gl/Z97QD1
從圖中我們可以看到液氣共存是一條線，也就是說在特定的溫度下，水蒸氣有
其對應的「飽和蒸汽壓」使「液氣達成平衡」，若蒸汽壓小於該溫度對應的飽
和蒸汽壓時，水會持續蒸發以增加蒸汽壓；反之若水蒸氣的蒸汽壓超過該溫度
對應的飽和蒸汽壓時，水蒸氣會凝結。
例如水在20℃時，飽和蒸汽壓是17.5mmHg，我們可在一個密閉的保特瓶中裝水，
系統溫度控制在20℃，若保特瓶中水蒸氣的蒸汽壓只有10mmHg，則水會持續蒸發
直至達到17.5mmHg。若20℃時，水蒸氣的蒸汽壓已達飽和，我們將系統降溫至
10℃，則水氣會開始凝結，直至蒸汽壓降到9.2mmHg，因為10℃時水的飽和蒸汽
壓為9.2mmHg。三相圖中液氣平衡共存的觀念是地球科學中「凝結成雲」的基礎。
所以，為何水在外壓1atm時的沸點為100℃呢？
這是因為100℃時，水與水蒸氣平衡的飽和蒸汽壓為1atm，此時液態水中由水蒸氣
形成的氣泡壓力達到1atm，足以突破液體上方的外壓而溢出，所以能看到沸騰的
現象。若水溫只有90℃，水中形成的水蒸氣氣泡的壓力只有526mmHg，比外壓小，
氣泡根本沒辦法形成。若將外壓降至234mmHg（可用針筒抽氣），則水在70℃產生
的水蒸氣壓就能抵抗外壓而沸騰，即所謂的減壓沸騰。http://goo.gl/Jj0NMd
講結論：
1. 水只有在100℃時，液氣共存。（╳）
2. 水只有在100℃、外壓1atm時，液氣共存。（╳）
3. 水只有在100℃、飽和蒸汽壓1atm時，液氣共存。（╳）
4. 水在100℃、飽和蒸汽壓1atm時，液氣共存。（○）
--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 118.170.12.133
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/CS_TEACHER/M.1472392953.A.3D2.html
※ 編輯: zamp (118.170.12.133), 08/28/2016 22:07:50
推
08/28 22:45, , 1F
08/28 22:45, 1F
推
08/29 10:11, , 2F
08/29 10:11, 2F
推
08/29 15:30, , 3F
08/29 15:30, 3F
→
08/29 15:31, , 4F
08/29 15:31, 4F
→
08/29 15:32, , 5F
08/29 15:32, 5F
推
08/30 01:43, , 6F
08/30 01:43, 6F
→
08/30 02:57, , 7F
08/30 02:57, 7F
→
08/30 02:59, , 8F
08/30 02:59, 8F
推
08/30 11:50, , 9F
08/30 11:50, 9F
→
08/30 11:52, , 10F
08/30 11:52, 10F
→
08/30 11:52, , 11F
08/30 11:52, 11F
推
08/30 14:59, , 12F
08/30 14:59, 12F
液氣共存，指的是定溫下，液體和氣體的飽和蒸汽壓達成平衡，
所以講「外壓」是錯誤的。
另外，液氣共存並非只有一個特定溫度和蒸汽壓，
所以講「只有」也是錯誤的。
※ 編輯: zamp (118.170.12.133), 08/30/2016 21:25:14
※ 編輯: zamp (118.170.12.133), 08/30/2016 21:28:44
推
08/31 00:19, , 13F
08/31 00:19, 13F
推
09/04 21:34, , 14F
09/04 21:34, 14F
討論串 (同標題文章)
CS_TEACHER 近期熱門文章
PTT職涯區 即時熱門文章