
【化】 moist steam
saturation
【化】 equilibration; saturation
【医】 saturation
vapor; vapour
【化】 aqueous vapour
饱和水蒸气(Saturated Water Vapor)是指水蒸气与液态水在特定温度和压力下达到动态平衡状态时的气相部分。此时气相中的水分子蒸发速率与液相中的水分子凝结速率相等,系统处于热力学平衡状态。以下是详细解释:
平衡状态
在密闭容器中,当液态水蒸发为水蒸气的速率等于水蒸气凝结为液态水的速率时,系统达到饱和状态。此时水蒸气的分压称为饱和蒸气压(Saturation Vapor Pressure),其数值仅取决于温度。温度升高时,饱和蒸气压显著增大(如25℃时为3.17 kPa,100℃时为101.3 kPa)。
温度与压力的关系
饱和蒸气压与温度的关系由克劳修斯-克拉佩龙方程(Clausius-Clapeyron Equation)描述:
$$ frac{dP}{dT} = frac{L}{T(V_g - V_l)} $$
其中 ( L ) 为汽化潜热,( V_g ) 和 ( V_l ) 分别为气相和液相的摩尔体积。
气象学
大气中饱和水蒸气含量直接影响云层形成和降水。当空气冷却至露点温度时,水蒸气达到饱和并凝结成水滴(如晨露、云雾)。
工程领域
在热力循环(如蒸汽轮机)中,饱和水蒸气是工质的关键状态。锅炉产生的饱和蒸汽进入过热器升温后转化为过热蒸汽,以提升热效率。
定义饱和水蒸气为"气态水与液态水或固态水平衡共存时的水汽状态"(来源:中国气象局官网术语库)。
详细分析饱和蒸气压的温度依赖性及相平衡原理(来源:MIT OpenCourseWare, Thermodynamics Module)。
金皮书(Gold Book)中明确饱和蒸气的热力学标准定义(来源:IUPAC Compendium of Chemical Terminology)。
提供饱和水蒸气压力-温度表及工程计算指南(来源:ASHRAE Fundamentals Handbook)。
饱和水蒸气是水在特定压力下达到相变平衡时的气态形式,其核心特征与形成条件如下:
在密闭系统中,当水被加热到对应压力下的沸点(即饱和温度)时,液态水与气态水蒸气达到动态平衡,此时产生的蒸汽称为饱和水蒸气。例如,标准大气压下(101.325kPa),水的饱和温度为100℃。
若继续加热干饱和水蒸气使其温度超过当前压力下的饱和温度,则转变为过热蒸汽。过热蒸汽具有更高内能,温度随加热持续上升,而饱和蒸汽温度仅由压力决定。
该特性在锅炉(如提及的水冷壁产汽)、热交换设备中有重要应用,其温度-压力对应关系可通过的饱和蒸汽参数表查询具体数值。
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