水的熔點和沸點
在一個大氣壓下,水的熔點是0℃,沸點是100℃。
物質的熔點(melting point),即在一定壓力下,純物質的固態和液態呈平衡時的溫度,也就是說在該壓力和熔點溫度下,純物質呈固態的化學勢和呈液態的化學勢相等,而對於分散度極大的純物質固態體系(奈米體系)來說,表面部分不能忽視,其化學勢則不僅是溫度和壓力的函式,而且還與固體顆粒的粒徑有關,屬於熱力學一級相變過程。
當液體沸騰時,在其內部所形成的氣泡中的飽和蒸汽壓必須與外界施予的壓強相等,氣泡才有可能長大並上升,所以,沸點也就是液體的飽和蒸汽壓等於外界壓強時的溫度。液體的沸點跟外部壓強有關。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,蒸汽鍋爐裡的蒸汽壓強,約有幾十個大氣壓,鍋爐裡的水的沸點可在200℃以上。又如,在高山上煮飯,水易沸騰,但飯不易熟。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。(在海拔1900米處,大氣壓約為79800帕(600毫米汞柱),水的沸點是93.5℃),沸點低的一般先汽化,而沸點高的一般較難汽化。在相同的大氣壓下,不同種類液體的沸點亦不相同。這是因為飽和汽壓和液體種類有關。在一定的溫度下,各種液體的飽和汽壓亦一定。例如,乙醚在20℃時飽和氣壓為5865.2帕(44釐米汞柱)低於大氣壓,溫度稍有升高,使乙醚的飽和汽壓與大氣壓強相等,將乙醚加熱到35℃即可沸騰。液體中若含有雜質,則對液體的沸點亦有影響。液體中含有溶質後它的沸點要比純淨的液體高,這是由於存在溶質後,液體分子之間的引力增加了,液體不易汽化,飽和汽壓也較小。要使飽和汽壓與大氣壓相同,必須提高沸點。不同液體在同一外界壓強下,沸點不同。沸點隨壓強而變化的關係可由克勞修斯方程式得到。
眾所周知,水是生命之源,是萬物之基。正是由於地球上覆蓋著百分之七十左右的海洋,オ孕育了我們所熟知的大千世界和萬物眾生。可以說,地球之所以成為太陽系中目前已知的具有高度文明的生命家園,正是由於地球上具有巨大的水量。
正常大氣壓下,水電凝固點(即熔點)是0℃,沸點是100℃。
但是,特殊情況下低於冰點的水可以不結冰:過冷是指當水被降溫到冰點 (大氣壓下0℃) 以下,卻仍不結冰的現象。這發生在水中可作為凝結核的雜質極少時。但當溫度繼續降低直至水的成核溫度(-42℃),整個水體又會迅速結冰。
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