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沸点

沸点是指物质沸腾时的温度,更严格的定义是液体成为气体的温度。液体在未达到沸点温度时也会通过挥发变成气体。然而,挥发是一种液体表面的现象,也就是说只有液体表面的分子才会挥发。沸腾则是在液体的整个部分发生的变化,处于沸点的液体的所有分子都会蒸发,不断地产生气泡。

沸点之微观观点

根据分子间相互作用理论,沸点表现了液体分子吸收足够的能量克服液态分子之间的各种相互作用。所以,沸点也可以作为这些相互作用力的大小的指标。

沸点与热能

物体从液态转化成气态的过程需要一定的热量,名为气化潜热。给处于沸点的物体不断加热,整个过程中施加的所有热量都会被气化的物体分子带走,所以物体的温度不会由于被加热而上升。正因如此,物体处于沸点时的比热实际上是无穷的(参见:气化比潜热)。

物质沸点与压力之关系

沸点和当水汽压力与环境压力相等时的温度有关,也就是说,沸点和气压是有关的。通常情况下我们所说的沸点都是在标准大气压下测量得到的(即101325帕斯卡,或1atm)。在海拔较高的地区,由于气压较低,沸点也相对低得多。当气压上升,物体的沸点相应上升,达到临界点时,物体的液态和气态相一致。物体的沸点不可能提高到临界点以上。反之,当气压下降,物体的沸点相应下降,直至三相点,类似地,物体的沸点不能降低到三相点以下。

标准大气压下水的沸点是100摄氏度(212华氏度)。在世界最高峰珠穆朗玛峰上,大气压力为260 mb,水的沸点是69摄氏度,因此会出现水滚了却未能把食物煮熟的情况。

演示沸点与压力关系之简易实验

装于暂时封闭之针筒内之热水
拉开针筒后于低压环境中沸腾的热水

沸点因压力降低而下降之现象可以使用针筒作为工具,将90度以上之热水抽取至针筒中,并将针筒之开口封住,此时针筒内的热水并不会沸腾。拉开针筒使针筒内的压力急剧降低后可以看见针筒内之水开始起泡沸腾,显示低压下之沸点较低。若无法观察到明显的沸腾现象,请检查水温是否足够高温,操作此实验时请小心避免被热水烫伤。


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