当水的温度上升到它沸腾的状态,一些分子得到了足够的能量,具有了足够的动能和速度,这样就可以在掉回液体中之前从液体表面逸出,形成蒸汽。
继续加热使分子运动进一步加剧,大量的分子具有离开液面的动能,当水被加热到沸点时,气泡从水中逸出并在表面爆裂。
考虑到液体和气体的分子结构时,很显然蒸汽的密度比水低的多,因为蒸汽的分子之间距离要大的多,所以蒸汽会存在于水的表面以上的空间。
当离开液体表面的分子比那些重新进入液面的分子多的时候,水会自由蒸发。这时,它已经达到了它的沸点或饱和温度。
如果压力保持不变,增加更多的热量不会使水温上升,但会使水变成饱和蒸汽。同一系统的饱和水的温度和饱和蒸汽的温度是一样的,但是单位质量蒸汽中含有的热量要大的多。
在大气压力下饱和温度是100°℃,但是,如果压力上升,将会吸收更多的热量,饱和温度也将上升,但是并不发生相变。
因此,增加压力有效增加了水的烙值和饱和温度,饱和温度和压力之间的关系形成饱和蒸汽曲线,在该曲线上,水和蒸汽可以在任何压力下共存,即:均达到饱和温度时。饱和曲线以上的是过热蒸汽。
如果蒸汽从锅炉中以同样的速度产生,继续增加的热量仅简单的增加了产量;如果蒸汽离开锅炉时受到阻挡,继续增加的热量仍然是那么多,则流入锅炉的能量要比流出的能量多,这样多余的能量就使压力上升,由于饱和温度和压力是相关的,于是饱和温度上升。
蒸发烩或潜热(hfg)指的是在沸腾温度下水变成蒸汽需要吸收的热量,期间,水和蒸汽的混合物温度不上升,所有的能量用来把水由液态变为气态(饱和蒸汽)。
正如从冰到水的相变过程,蒸发的过程也是可逆的。当蒸汽遇到较低温度的表面时,蒸汽冷凝会放出同样多的热量。
这部分热量对于用蒸汽加热的用途来说,就是可以利用的热量,这些热量是蒸汽中所含有的热量当冷凝成水的时候被利用的一部分。
饱和蒸汽的烩值(或其它性质)可以很方便地通过查取蒸汽表来获得,蒸汽表是根据以前的实验结果制成表格而来的。
了解蒸汽的蒸发热量形成和组成,有利于高效利用蒸汽热量。
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