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液體

液體是三大物質形態之一。它沒有確定的形狀,往往受容器的影響。但它的體積壓力溫度不變的環境下,是固定不變的。液體分子間的距離較遠,分子運動也較劇烈,分子間的吸引力較小。增溫或減壓一般能使液體汽化,成為氣體

中文名 :液體

外文名: Liquid

概述 : 三大物質形態之一

特性: 沒有確定形狀,是流動的

學科:物理化學

應用領域 ;數理科學

簡介

液體是三大物質形態之一。它是沒有確定的形狀,往往受容器影響。容器是什麼形狀,注入液體,液體就呈什麼形狀。但它的體積在壓力溫度不變的環境下,是固定不變的。此外,液體對容器的邊施加壓力和其他物態一樣。這壓力傳送往四面八方,不但沒有減小並且與深度一起增加(這就是水越深,水壓越大的原因)。 [1]

增溫或減壓一般能使液體汽化,成為氣體,例如將水加溫成水蒸氣。加壓或降溫一般能使液體凝固,成為固體,例如將降溫成。然而,僅加壓並不能使所有氣體液化,如等。

特性

一切物質均有固態,液態和氣態三種存在形式。物質在固態時,具有一定的體積與一定的形狀,物質在液態時,具有一定的體積,而無一定的形狀;物質在氣態時,既無一定的體積也無一定的形狀。

和固態不同,液體分子間的距離較遠,分子運動也較劇烈,分子間的吸引力較小,以致在實際上它對切力和拉力幾乎毫無抵抗能力,而只能抵抗它對壓縮的力量。這也就是說,在壓力的作用下,液體可以達到乎衡狀態。而在拉力或切力等的作用下,則液體極易變形,這就使液體顯示了固體所沒有而相似於氣體的「易流動性」。因此,氣體和液體統稱為流體。

從力學的觀點來看,易流動性就是不論如何微小的切向作用力(或拉力)一經作用在像水迭樣的靜止液體時,則液體原有的平衡狀態立即破壞,而表現為變形運動,即流動。因此,液體的易流動性也常被規定為液體在平衡時,不能抵抗切力(或拉力)的特性。

與壓力溫度的關係

液體的體積壓力溫度不變的環境下,是固定不變的。此外,液體對容器的邊施加壓力和和其他物態一樣。這壓力傳送往四面八方,不但沒有減少並且與深度一起增加(水越深,水壓越大的原因)。

增溫或減壓一般能使液體氣化,成為氣體,例如將水加溫成水蒸氣。加壓或降溫一般能使液體固化,成為固體,例如將水減溫成冰。然而,僅加壓並不能使所有的液體變為固體,例如僅僅給水加壓不降溫,那麼水永遠不會變成冰,可以通過水的三相圖明顯看出。 [2]

液體蒸氣壓

在一定溫度下,溶液中分子運動的速度及其具有的能量都不相同,液面上那些能量較大的分子可以克服液體分子間的引力而逸出液體表面,成為蒸氣分子。這一過程稱為蒸發。另一方面,其中的一些氣體分子撞擊液體表面被吸引重新返回液體。這個與液體蒸發現象相反的過程稱為凝聚。

起初,液體上方沒有氣體分子,凝聚的速度為零;隨着氣體分子越來越多,凝聚的速度也越來越快,當凝聚速度和液體蒸發速度相等時,即單位時間內,溢出液體表面的分子數等於返回液體變成液體的分子數,就達到了蒸發與凝聚的動態平衡:

此時,在液面上方的氣體分子數不再改變,蒸氣的壓力就恆定了。在恆定的溫度下,與液體平衡的蒸氣稱為飽和蒸氣;飽和蒸氣的壓力就是該溫度下的飽和蒸氣壓,簡稱蒸氣壓。

在一定溫度下,每種液體都有恆定的蒸氣壓,它是液體的一種特徵,常用來表示液體在一定溫度下的揮發性。蒸氣壓大的物質為易揮發物質,反之為難揮發物質。同物質在不同溫度下有不同的蒸氣壓,並隨着溫度的升高而增大。 [3]

液體的沸點

液體的蒸氣壓隨溫度的升高而增大,當液體的蒸氣壓等於外界大氣壓時,液體內部產生大量氣泡並不斷逸出,在液體內部和表面同時發生劇烈汽化的現象。這種現象稱為沸騰,此時的溫度稱為該液體的沸點。以水為例,一個大氣壓下,若水溫達到100℃,此時水的蒸氣壓正好是1個大氣壓,水開始沸騰,100℃即是1個大氣壓下水的沸點。

液體的沸點和外部壓強有關。當液體所受的壓強增大時,它的沸點升高;壓強減小時,沸點降低。例如,蒸氣鍋爐里的蒸氣壓強約有幾十個大氣壓,鍋爐里的水的沸點可在200℃以上。又如,在珠穆朗瑪峰上大氣壓為32kPa,水加熱到71℃就沸騰了,但飯不易煮熟。這是由於大氣壓隨地勢的升高而降低,水的沸點也隨高度的升高而逐漸下降。因此,提及液體的沸點時,必須同時指明外界壓力條件。習慣上把壓力為101.325kPa時的液體沸點作為正常沸點。

化工生產中經常利用沸點和外界壓力的關係來處理生產中遇到的問題,常採用減壓蒸餾的方法來分離和提純高沸點化合物或在常壓下易分解的化合物。例如生活用的高壓鍋,就是利用升高液面的壓力使液體沸點升高,從而升高鍋內的溫度,使食物更易煮熟。

外部連結


參考來源