水蒸氣

目錄

[隱藏顯現(xiàn)]

1 基本簡介

2 變化形態(tài)

3 基本組態(tài)

4 蒸發(fā)現(xiàn)象

5 蒸餾原理

6 生活提醒

水蒸氣，簡稱水汽或蒸汽，是水（H2O）的氣體形式。當(dāng)水達(dá)到沸點(diǎn)時，水就變成水蒸氣。在海平面一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)為100°C或212°F或373.15°K。當(dāng)水在沸點(diǎn)以下時，水也可以緩慢地蒸發(fā)成水蒸氣。而在極低壓環(huán)境下（小于0.006大氣壓），冰會直接升華變水蒸氣。水蒸氣可能會造成溫室效應(yīng)，是一種溫室氣體。

·雨

科學(xué)地應(yīng)說，水在常溫下，會慢慢地變?yōu)樗魵怙w散到空中，這種現(xiàn)象就叫蒸發(fā)。地上的水變成了水蒸氣， 這些水蒸氣在天上形成了白云；如果水蒸氣凝結(jié)成較大的水滴，水滴就會落下來形成雨。

·白氣
大量水蒸氣在空氣中凝結(jié)時，常呈現(xiàn)一團(tuán)“白氣”狀，“白氣”常被誤認(rèn)為水蒸氣。 使沸騰的水變成的水蒸氣在空氣中受冷，便可通過比較“白氣”和水蒸氣的顏色、形態(tài)、 發(fā)生部位的不同，可以知道“白氣”不是水蒸氣，而是水蒸氣凝結(jié)成的小水滴飄浮在空氣中。

水（H2O）是由氫、氧兩種元素組成的無機(jī)物，在常溫常壓下為無色無味的透明液體。在自然界，純水是非常罕見的，水通常多是酸、堿、鹽等物質(zhì)的溶液，習(xí)慣上仍然把這種水溶液稱為水。純水可以用鉑或石英器皿經(jīng)過幾次蒸餾取得，當(dāng)然，這也是相對意義上純水，不可能絕對沒有雜質(zhì)。水是一種可以在液態(tài)、氣態(tài)和固態(tài)之間轉(zhuǎn)化的物質(zhì)。固態(tài)的水稱為冰；氣態(tài)叫水蒸氣。水汽溫度高于374.2℃時，氣態(tài)水便不能通過加壓轉(zhuǎn)化為液態(tài)水。

從熱物理學(xué)上講：水蒸氣：指特定空間的水全部以氣相形態(tài)的形式存在，當(dāng)然這必須滿足一定的物理條件。水蒸汽：指特定空間的水存在形態(tài)是氣-液二相，其中液相可以是“霧”狀分散形式存在，也可以是大量液滴聚集形式存在，當(dāng)然這也必須滿足一定的物理條件。在實(shí)際應(yīng)用中，接觸到的大多數(shù)指的是“水蒸汽”。

2000年版的《現(xiàn)代漢語詞典》解釋如下：汽：1.液體或某些具體受熱而變成的氣體，例如水變成的水蒸氣；2.特指水蒸氣：汽機(jī)、汽船。氣：1.氣體。2.特指空氣。4.自然界冷熱陰晴等現(xiàn)象。……其中，1和4也是《古漢語常用字字典》上的解釋。《列子·天瑞》：虹霓也，云霧也，風(fēng)雨也，四時也，此積氣之成乎天者也。 只發(fā)生在液體表面的汽化過程。蒸發(fā)在任何溫度下都能發(fā)生。蒸發(fā)過程吸收熱量，蒸發(fā)致冷。

影響蒸發(fā)快慢的因素：溫度、濕度、液體的表面積、液體表面上的空氣流動等。

水由液態(tài)或固態(tài)轉(zhuǎn)變成汽態(tài)，逸入大氣中的過程稱為蒸發(fā)。而蒸發(fā)量是指在一定時段內(nèi)，水分經(jīng)蒸發(fā)而散布到空中的量。通常用蒸發(fā)掉的水層厚度的毫米數(shù)表示，水面或土壤的水分蒸發(fā)量，分別用不同的蒸發(fā)器測定。一般溫度越高、濕度越小、風(fēng)速越大、氣壓越低、則蒸發(fā)量就越大；反之蒸發(fā)量就越小。土壤蒸發(fā)量和和水面蒸發(fā)量的測定，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和水文工作上非常重要。雨量稀少、地下水源及流入徑流水量不多的地區(qū)，如蒸發(fā)量很大，極易發(fā)生干旱。而且在任何溫度下都可以蒸發(fā)。從微觀上看，蒸發(fā)就是液體分子從液面離去的過程。由于液體中的分子都在不停地作無規(guī)則運(yùn)動，它們的平均動能的大小是跟液體本身的溫度相適應(yīng)的。由于分子的無規(guī)則運(yùn)動和相互碰撞，在任何時刻總有一些分子具有比平均動能還大的動能。這些具有足夠大動能的分子，如處于液面附近，其動能大于飛出時克服液體內(nèi)分子間的引力所需的功時，這些分子就能脫離液面而向外飛出，變成這種液體的汽，這就是蒸發(fā)現(xiàn)象。飛出去的分子在和其他分子碰撞后，有可能再回到液面上或進(jìn)入液體內(nèi)部。如果飛出的分子多于飛回的，液體就在蒸發(fā)。在蒸發(fā)過程中，比平均動能大的分子飛出液面，而留存液體內(nèi)部的分子所具有的平均動能變小了。所以在蒸發(fā)過程中，如外界不給液體補(bǔ)充能量，液體的溫度就會下降。

如果兩種液體物質(zhì)彼此互相溶解的程度很小以至可以忽略不計，就可以視為是不互溶混合物。在含有幾種不互溶的揮發(fā)性物質(zhì)混合物中，每一組分i在一定溫度下的分壓pi等于在同一溫度下的該化合物單獨(dú)存在時的蒸氣壓pi0：
pi　=　pi0。而不是取決于混合物中各化合物的摩爾分?jǐn)?shù)。這就是說該混合物的每一組分是獨(dú)立地蒸發(fā)的。這一性質(zhì)與互溶液體的混合物（即溶液）完全不同，互溶液體中每一組分的分壓等于該化合物單獨(dú)存在時的蒸氣壓與它在溶液中的摩爾分?jǐn)?shù)的乘積“Raoult定律”。

根據(jù)Dalton定律，與一種不互溶混合物液體對應(yīng)的氣相總壓力p總等于各組成氣體分壓的總和，所以不互溶的揮發(fā)性物質(zhì)的混合物總蒸氣壓如方程式所示：p總=p1+p2+……+pi。

從上式可知任何溫度下混合物的總蒸氣壓總是大于任一組分的蒸氣壓，因為它包括了混合物其它組分的蒸氣壓。由此可見，在相同外壓下，不互溶物質(zhì)的混合物的沸點(diǎn)要比其中沸點(diǎn)最低組分的沸騰溫度還要低。

表示水（bp100°C）和溴代苯（bp156°C）這二個不互溶混合物的蒸氣壓對溫度的關(guān)系曲線。混合物約在95°C左右沸騰，即在該溫度時總蒸氣壓等于大氣壓。正如理論上預(yù)見的，此溫度低于這個混合物中沸點(diǎn)最低的組分-水的沸點(diǎn)。由于水蒸汽蒸餾可以在100°C或更低溫度下進(jìn)行蒸餾操作，對于那些熱穩(wěn)定性較差和高溫下要分解的化合物的分離，是一種有效的方法。

水蒸汽蒸餾中冷凝液的組成由所蒸餾的化合物的分子量以及在此蒸餾溫度時它們的相應(yīng)蒸氣壓決定。兩個不互溶組分A、B的混合物，假如把A和B的蒸氣當(dāng)作理想氣體，就可應(yīng)用理想氣體定律。

對于水和溴苯的混合物，在95°C時溴代苯和水的混合物蒸氣壓分別為p溴苯=16kpa和p水=85.3kpa，分子相對質(zhì)量分別為M溴苯=157、M水=18，其餾出液的組成可從方程式（1）計算獲得：W溴苯:W水=16×157÷(85.3×18)=1.635由此，在餾出液中，溴苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：1.635÷(1+1.635)×100%=62%。

結(jié)果，盡管在蒸餾溫度時溴苯的蒸氣壓很小，但由于其相對分子質(zhì)量大，按質(zhì)量計在水蒸氣蒸餾液中溴苯要比水多。

鑒于通常有機(jī)化合物的分子量要比水大得多，所以一種化合物在接近100°C時有一適當(dāng)?shù)恼魵鈮海词怪挥?kpa，用水蒸氣蒸餾亦可獲得良好效果（以質(zhì)量對質(zhì)量作比較）。甚至固體物質(zhì)有時也可用水蒸氣蒸餾實(shí)現(xiàn)提取。

燒開水時少聞水蒸氣  長期吸入可引發(fā)癌癥流產(chǎn)

氯化消毒是中國沿用多年且仍然在給水處理中普遍采用的消毒技術(shù)。但近20年來，人們逐漸發(fā)現(xiàn)，在氯化消毒的同時與水中某些有機(jī)和無機(jī)成分反應(yīng)，生成一系列鹵代有機(jī)副產(chǎn)物，其中大部分對人體健康構(gòu)成潛在的危脅。這是影響飲用水水質(zhì)的一個重要因素。

如果水沒有達(dá)到沸點(diǎn)，氯并不會揮發(fā)到空氣中，對人體沒有危害。但如果將自來水煮沸，而且繼續(xù)煮沸一段時間，自來水中的氯就會發(fā)生化學(xué)變化，變成一種叫“三鹵甲烷”的化學(xué)物，揮發(fā)到廚房的空氣中，可通過呼吸進(jìn)入人體，長期下來可影響人體健康。不少家庭主婦喜歡打開煲蓋繼續(xù)煲煮數(shù)分鐘以除氯味，這樣的習(xí)慣危機(jī)無限，因為三鹵甲烷的蒸發(fā)點(diǎn)比水低，任何加溫動作，三鹵甲烷都會較水蒸氣先蒸發(fā)至空氣中，且蒸散量亦會比水蒸氣多。若三鹵甲烷隨空氣被人體吸入，可引發(fā)腎癌及膀胱癌，亦會導(dǎo)致孕婦早產(chǎn)、流產(chǎn)或生下畸胎。

三鹵甲烷吸入肺部的破壞力遠(yuǎn)比喝下大，所以，平時在家中燒開水、煮湯、煮粥時，一定要打開抽油煙機(jī)并保持廚房通風(fēng)，水燒開后3分鐘即可關(guān)火。在浴室洗澡同樣有機(jī)會吸入三鹵甲烷，因此除注意隨時開抽油煙機(jī)外，洗澡也應(yīng)注意通風(fēng)，不要狂吸水蒸氣，將患癌風(fēng)險降低。