
【化】 saturation pressure
saturation
【化】 equilibration; saturation
【医】 saturation
press; tension; compressive stress; pinch; stress; tax
【化】 pressure
【医】 baro-
饱和压力(Saturated Pressure)是热力学和工程领域的关键概念,指在特定温度下,纯物质的气相与液相(或固相)达到动态平衡状态时的压力。此时,物质的蒸发速率等于冷凝速率,系统处于饱和状态。以下是详细解释:
汉英对照定义
指物质在气液平衡(或气固平衡)时,气相施加的压力。例如,水在100°C时的饱和压力为101.325 kPa(1标准大气压),此时水与蒸汽共存。
物理机制
当液体(或固体)分子获得足够动能逃逸至气相时,形成蒸发;反之,气相分子返回液相形成冷凝。饱和压力即两者速率相等时的平衡压力,其值唯一取决于温度(Clausius-Clapeyron方程):
$$ frac{dP}{dT} = frac{Delta H{vap}}{T Delta V} $$ 其中 (Delta H{vap}) 为汽化潜热,(Delta V) 为气液相变体积变化。
温度依赖性
饱和压力随温度升高而显著增大(图1)。例如:
(数据来源:NIST化学数据库)
物质差异性
不同物质的饱和压力曲线各异:
(参考:ASHRAE制冷手册)
热力循环设计
蒸汽动力循环(如朗肯循环)中,锅炉压力需根据饱和压力-温度关系选定,直接影响热效率。
制冷系统优化
制冷剂在蒸发器/冷凝器内的饱和压力决定系统压比,影响压缩机功耗与能效比(COP)。
相平衡计算
石油化工中用于精馏塔设计,确定混合物组分分离的临界压力条件。
权威参考文献
饱和压力是物质在气液两相动态平衡状态下的压力,具体解释如下:
在密闭系统中,当液体蒸发速率与气体凝结速率相等时,系统达到动态平衡状态,此时对应的压力称为饱和压力。此时液体称为饱和液体(如饱和水),气体称为饱和蒸汽(如饱和蒸汽)。
温度相关性
饱和压力与温度呈正相关,温度升高时分子动能增加,导致饱和压力增大。例如:
物质依赖性
不同物质在相同温度下的饱和压力不同,例如石油工程中,原油的饱和压力指天然气从原油中分离的临界压力。
领域 | 作用示例 |
---|---|
热力学系统 | 锅炉、压力容器中通过控制温度调节蒸汽压力,防止超压风险 |
石油开采 | 低饱和压力油藏弹性能量更大,但会降低油井自喷能力 |
制冷工程 | 制冷剂(如R22)的饱和压力直接影响空调制冷效率 |
饱和压力与温度的关系可通过安托万方程等经验公式描述: $$ log_{10} P = A - frac{B}{T + C} $$ 其中$P$为饱和压力,$T$为温度,$A$、$B$、$C$为物质特性常数。
可通过权威资料如《工程热力学手册》或石油行业标准SY/T 5549进一步查询具体物质的饱和压力数据。
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