
【化】 moist steam
saturation
【化】 equilibration; saturation
【醫】 saturation
vapor; vapour
【化】 aqueous vapour
飽和水蒸氣(Saturated Water Vapor)是指水蒸氣與液态水在特定溫度和壓力下達到動态平衡狀态時的氣相部分。此時氣相中的水分子蒸發速率與液相中的水分子凝結速率相等,系統處于熱力學平衡狀态。以下是詳細解釋:
平衡狀态
在密閉容器中,當液态水蒸發為水蒸氣的速率等于水蒸氣凝結為液态水的速率時,系統達到飽和狀态。此時水蒸氣的分壓稱為飽和蒸氣壓(Saturation Vapor Pressure),其數值僅取決于溫度。溫度升高時,飽和蒸氣壓顯著增大(如25℃時為3.17 kPa,100℃時為101.3 kPa)。
溫度與壓力的關系
飽和蒸氣壓與溫度的關系由克勞修斯-克拉佩龍方程(Clausius-Clapeyron Equation)描述:
$$ frac{dP}{dT} = frac{L}{T(V_g - V_l)} $$
其中 ( L ) 為汽化潛熱,( V_g ) 和 ( V_l ) 分别為氣相和液相的摩爾體積。
氣象學
大氣中飽和水蒸氣含量直接影響雲層形成和降水。當空氣冷卻至露點溫度時,水蒸氣達到飽和并凝結成水滴(如晨露、雲霧)。
工程領域
在熱力循環(如蒸汽輪機)中,飽和水蒸氣是工質的關鍵狀态。鍋爐産生的飽和蒸汽進入過熱器升溫後轉化為過熱蒸汽,以提升熱效率。
定義飽和水蒸氣為"氣态水與液态水或固态水平衡共存時的水汽狀态"(來源:中國氣象局官網術語庫)。
詳細分析飽和蒸氣壓的溫度依賴性及相平衡原理(來源:MIT OpenCourseWare, Thermodynamics Module)。
金皮書(Gold Book)中明确飽和蒸氣的熱力學标準定義(來源:IUPAC Compendium of Chemical Terminology)。
提供飽和水蒸氣壓力-溫度表及工程計算指南(來源:ASHRAE Fundamentals Handbook)。
飽和水蒸氣是水在特定壓力下達到相變平衡時的氣态形式,其核心特征與形成條件如下:
在密閉系統中,當水被加熱到對應壓力下的沸點(即飽和溫度)時,液态水與氣态水蒸氣達到動态平衡,此時産生的蒸汽稱為飽和水蒸氣。例如,标準大氣壓下(101.325kPa),水的飽和溫度為100℃。
若繼續加熱幹飽和水蒸氣使其溫度超過當前壓力下的飽和溫度,則轉變為過熱蒸汽。過熱蒸汽具有更高内能,溫度隨加熱持續上升,而飽和蒸汽溫度僅由壓力決定。
該特性在鍋爐(如提及的水冷壁産汽)、熱交換設備中有重要應用,其溫度-壓力對應關系可通過的飽和蒸汽參數表查詢具體數值。
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