
与同种物质的液态处于动态平衡的蒸气。液体蒸发时,液体内部平均动能较大的分子不断逸出液面成为蒸气,但同时蒸气中也有分子回到液体内。当在同一时间内,逸出液面的分子数和回入液体的分子数相等时,液面上方的蒸气密度不再增大,此时的蒸气即为饱和蒸气。固体升华时,与同种物质的固态处于动态平衡的蒸气,也称饱和蒸气。
饱和蒸气是指液体与其蒸气在密闭系统中达到动态平衡时的状态。此时,液体分子蒸发为气体的速率与气体分子凝结为液体的速率相等,蒸气密度和压力保持稳定。以下是关键点解析:
动态平衡
当液体在密闭容器中蒸发时,蒸气分子会不断撞击液面并部分返回液体。最终,单位时间内蒸发与凝结的分子数相等,系统达到平衡。
饱和蒸气压
平衡状态下的蒸气压力称为饱和蒸气压,其大小仅取决于液体种类和温度。例如,水在100°C时的饱和蒸气压为1标准大气压(101.325 kPa),此时液体沸腾。
温度的影响
温度升高会增大分子动能,导致更多液体蒸发,饱和蒸气压随之升高。这一关系可通过克劳修斯-克拉佩龙方程描述:
$$
lnleft(frac{P_2}{P1}right) = -frac{Delta H{vap}}{R}left(frac{1}{T_2} - frac{1}{T1}right)
$$
其中$Delta H{vap}$为汽化焓,$R$为气体常数。
实际应用
与过热蒸气的区别:过热蒸气是温度高于沸点但仍保持气态(如高压锅内的蒸气),而饱和蒸气与液体共存且温度等于沸点。
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