汽化熱 - 物質(zhì)的物理性質(zhì)
汽化熱是一個物質(zhì)的物理性質(zhì)。其定義為:一般情況下,使一摩爾物質(zhì)在一定溫度下蒸發(fā)所需要的熱量,對于一種物質(zhì)其為溫度的函數(shù)。
概念
常用單位為千焦/摩爾(或稱千焦耳/摩爾,千焦/千克亦有使用。其他仍在使用的單位包括Btu/lb(英制單位,Btu為British Thermal Unit,lb為磅)、J/kg(焦耳/千克)、J/g(焦耳/克),由于歷史原因,至今有些書上仍用cal/g(卡/克)作量度單位。
由于汽化熱只改變物質(zhì)的相而不改變物質(zhì)的溫度,所以又稱汽化潛熱。
按照物質(zhì)分子運動論的觀點,氣體中的分子平均距離比液體中的大得多。液態(tài)時,物質(zhì)分子之間有較強的吸引力,物質(zhì)從液相轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀?,必須克服分子間的引力而做功,這種功稱為內(nèi)功。另外,當(dāng)物質(zhì)從液相變?yōu)闅庀鄷r,體積將增大許多倍,因此還必須反抗大氣壓力而做功,這種功稱為外功。
做功需要消耗一定的能量。當(dāng)液體蒸發(fā)或沸騰時,保持溫度不變,都必須從外界輸入能量,這就是液體汽化時需要汽化熱的原因。如果液體在絕熱下蒸發(fā),則液體的溫度將降低,這一現(xiàn)象被用來獲得低溫。例如,利用液氦的絕熱蒸發(fā),可獲得約為0.7K的低溫。
因為汽化是液化(凝結(jié))的相反過程,同一物質(zhì)的凝結(jié)點和沸點相同,故凝結(jié)熱與液化熱的名稱也同時被使用,定義為:在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,使一摩爾物質(zhì)在其凝結(jié)點凝結(jié)所放出的熱量。
影響因素
汽化熱與汽化時的溫度和壓強有關(guān)。溫度升高時汽化熱減小,到臨界溫度時變?yōu)?。這是由于隨著溫度的升高,液體分子將具有較大的動能,氣相與液相之間的差別逐漸減小,液體只需要從外界獲得較少的能量就能汽化。而在臨界溫度下,物質(zhì)處于臨界態(tài),氣相與液相之間的差別消失了,因此汽化熱為0。
水
水的汽化熱為40.8千焦/摩爾,相當(dāng)于2260千焦/千克。一般地:使水在其沸點蒸發(fā)所需要的熱量五倍于把等量水從1℃加熱到100℃所需要的熱量。
測量方法
直接量熱。例如在等壓(壓力等于飽和蒸氣壓)下測定一定量液體蒸發(fā)所需的能量,算出蒸發(fā)熱。
先測量不同溫度下的飽和蒸氣壓;然后用克勞修斯-克拉珀龍方程計算蒸發(fā)熱。許多物質(zhì)的相變熱數(shù)據(jù)刊在有關(guān)手冊中,也可用經(jīng)驗式計算。其中蒸發(fā)熱數(shù)據(jù)已較完備,經(jīng)驗式的精度也較高。
