
【化】 saturation pressure
saturation
【化】 equilibration; saturation
【醫】 saturation
press; tension; compressive stress; pinch; stress; tax
【化】 pressure
【醫】 baro-
飽和壓力(Saturated Pressure)是熱力學和工程領域的關鍵概念,指在特定溫度下,純物質的氣相與液相(或固相)達到動态平衡狀态時的壓力。此時,物質的蒸發速率等于冷凝速率,系統處于飽和狀态。以下是詳細解釋:
漢英對照定義
指物質在氣液平衡(或氣固平衡)時,氣相施加的壓力。例如,水在100°C時的飽和壓力為101.325 kPa(1标準大氣壓),此時水與蒸汽共存。
物理機制
當液體(或固體)分子獲得足夠動能逃逸至氣相時,形成蒸發;反之,氣相分子返回液相形成冷凝。飽和壓力即兩者速率相等時的平衡壓力,其值唯一取決于溫度(Clausius-Clapeyron方程):
$$ frac{dP}{dT} = frac{Delta H{vap}}{T Delta V} $$ 其中 (Delta H{vap}) 為汽化潛熱,(Delta V) 為氣液相變體積變化。
溫度依賴性
飽和壓力隨溫度升高而顯著增大(圖1)。例如:
(數據來源:NIST化學數據庫)
物質差異性
不同物質的飽和壓力曲線各異:
(參考:ASHRAE制冷手冊)
熱力循環設計
蒸汽動力循環(如朗肯循環)中,鍋爐壓力需根據飽和壓力-溫度關系選定,直接影響熱效率。
制冷系統優化
制冷劑在蒸發器/冷凝器内的飽和壓力決定系統壓比,影響壓縮機功耗與能效比(COP)。
相平衡計算
石油化工中用于精餾塔設計,确定混合物組分分離的臨界壓力條件。
權威參考文獻
飽和壓力是物質在氣液兩相動态平衡狀态下的壓力,具體解釋如下:
在密閉系統中,當液體蒸發速率與氣體凝結速率相等時,系統達到動态平衡狀态,此時對應的壓力稱為飽和壓力。此時液體稱為飽和液體(如飽和水),氣體稱為飽和蒸汽(如飽和蒸汽)。
溫度相關性
飽和壓力與溫度呈正相關,溫度升高時分子動能增加,導緻飽和壓力增大。例如:
物質依賴性
不同物質在相同溫度下的飽和壓力不同,例如石油工程中,原油的飽和壓力指天然氣從原油中分離的臨界壓力。
領域 | 作用示例 |
---|---|
熱力學系統 | 鍋爐、壓力容器中通過控制溫度調節蒸汽壓力,防止超壓風險 |
石油開采 | 低飽和壓力油藏彈性能量更大,但會降低油井自噴能力 |
制冷工程 | 制冷劑(如R22)的飽和壓力直接影響空調制冷效率 |
飽和壓力與溫度的關系可通過安托萬方程等經驗公式描述: $$ log_{10} P = A - frac{B}{T + C} $$ 其中$P$為飽和壓力,$T$為溫度,$A$、$B$、$C$為物質特性常數。
可通過權威資料如《工程熱力學手冊》或石油行業标準SY/T 5549進一步查詢具體物質的飽和壓力數據。
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