水蒸氣在常溫下能存在嗎?
答:
水蒸氣在常溫下是能夠存在的!水有三態,分別是氣態、液態、固態。以下是水的相圖,請看
如圖所示,影響水的狀態的兩個主要因素就是溫度和壓強,給定溫度下,壓強增大,水會變得緻密,即由氣態轉為液態或固態,同理,給定壓強下,降低溫度,也可以實現水的相變。
由相圖可知,一個標準大氣壓下,室溫的水穩定狀態應該是液態,但室溫下空氣中仍然有水蒸氣存在,這是因為室溫下水可以蒸發。
水的蒸發發生在水的表面,表面水分子不斷運動,如果某個水分子動能較高,則有可能脫離水面的束縛,逸出到空氣中,另一方面,空氣中的水分子也有可能運動到水面附近,被水面束縛,成為液態水。當水分子逸出的機率高於被束縛的時,宏觀上來看就是蒸發現象了。當空氣中的水蒸氣分壓低於水的飽和蒸氣壓時,水的蒸發就可以一直進行,而水的飽和蒸氣壓就對應相圖中水的氣液分界線。細心的讀者可能發現,室溫下水的飽和蒸氣壓是低於大氣壓的,那為什麼還有蒸發呢?這是因為我們的飽和蒸氣壓指的是水蒸氣的分壓,由於空氣中水蒸氣的體積分數很小,因此空氣中水蒸氣分壓很小,低於飽和蒸氣壓,我們把空氣中水蒸氣分壓與飽和蒸氣壓的比值稱為相對溼度。因此,相對溼度低於100%時,水的蒸發可以一直進行,當然,蒸發僅限於表面。當達到飽和蒸氣壓後,水的逸出與被束縛就會達到動態平衡,水也就不再蒸發了。
因此我們可以看到,儘管常溫常壓下,水的穩定相是液相,但由於水的蒸發,空氣中還是會有水蒸氣,事實上,從寒冷的南極到炎熱的非洲,大氣中都有水蒸氣,也是同樣的道理。
by 有衡