
【機】 aqueous tension
vapor; vapour
【化】 aqueous vapour
strain; tensility; tension
【化】 tension
【醫】 tension; tono-
水蒸氣張力(Water Vapor Tension)是一個物理學和氣象學術語,指水蒸氣在空氣或其他氣體混合物中所産生的分壓。它反映了水蒸氣分子對容器壁或周圍環境施加的壓力,是衡量空氣中水蒸氣含量的重要指标。該術語在現代科學文獻中更常被稱為“水汽分壓”(Water Vapor Partial Pressure)。
物理本質
水蒸氣張力本質上是水蒸氣在混合氣體中獨立貢獻的分壓。根據道爾頓分壓定律,混合氣體的總壓等于各組分氣體分壓之和,水蒸氣張力即水蒸氣組分的分壓值。
與濕度的關系
該參數直接決定空氣的絕對濕度。當水蒸氣張力達到同溫度下飽和水汽壓時,空氣達到飽和狀态,相對濕度為100%。飽和水汽壓隨溫度升高而顯著增大,其關系由克勞修斯-克拉佩龍方程 描述:
$$ frac{dln p}{dT} = frac{L}{RT} $$
其中 ( p ) 為飽和水汽壓,( T ) 為溫度,( L ) 為汽化潛熱,( R ) 為氣體常數。
曆史術語演變
“張力”(Tension)在早期熱力學中曾用于描述蒸氣壓,現代标準術語已統一為“分壓”(Partial Pressure)。例如,世界氣象組織(WMO)《氣象學詞典》明确将“vapor pressure”作為規範表述。
定義水汽分壓為“濕空氣中水蒸氣部分所産生的壓強”,強調其與飽和水汽壓的差異是雲雨形成的關鍵因子。
指出“Water Vapor Tension”是“Vapor Pressure”的同義曆史術語,現代文獻普遍采用後者。
在濕度參數計算中統一使用“水汽分壓”,并關聯露點溫度測量原理。
水蒸氣張力(分壓)的測量直接影響天氣預報、農業灌溉及工業濕度控制。例如在氣象觀測中,通過幹濕球溫度差可計算水汽分壓,進而推導相對濕度,公式為:
$$ e = E_w - AP(T - T_w) $$
其中 ( e ) 為水汽分壓,( E_w ) 為濕球溫度對應的飽和水汽壓,( A ) 為儀器常數,( T ) 與 ( T_w ) 分别為幹濕球溫度。
“水蒸氣張力”這一表述在科學領域并不屬于标準術語,但結合物理化學知識,可以從以下兩個角度進行解釋:
可能的誤解:液體表面張力與蒸發的關系
液體表面張力(如水的表面張力)是液體表面分子間内聚力形成的收縮力,這種力會使水滴呈現球形。表面張力會影響水的蒸發速率——張力越大,分子掙脫液體表面所需的能量越高,蒸發相對減緩。
可能指向“飽和蒸氣壓”
若指蒸氣相關的作用力,更準确的術語是飽和蒸氣壓,即在一定溫度下,液态水與氣态水達到動态平衡時的蒸氣壓力。其公式為:
$$
P_{text{飽和}} = P0 cdot e^{-frac{Delta H{text{vap}}}{RT}}
$$
其中$P0$為參考壓力,$Delta H{text{vap}}$為汽化焓,$R$為氣體常數,$T$為溫度。
建議:若涉及科學計算或論文,建議使用“表面張力”(單位:N/m)或“飽和蒸氣壓”等标準術語,避免使用“水蒸氣張力”這一非常規表述。
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