水在不同温度、不同压强下的蒸发速度分别如何计算？

Question

如题所述

Answer 1

除以水的蒸发潜热,就可以算出蒸发速率了。不要觉得真空下蒸发速度快,真空下只是水的沸点会降低而已。

纵轴的气压对于液相，是大气压（准确的说，静止液体表面压强等于气相总压强，液体内部还要考虑内压）。

对于气相，是蒸汽压（水蒸气的分压）。

明确这一点之后剩下两个问题都好解释了。

常温下，蒸发出来的水蒸汽的压强（蒸汽压，低于常温下的饱和蒸汽压）比液态水的压强（表面压强等于大气压（水蒸汽和空气的总压强），高于常温的饱和蒸汽压）要低的多，因此是满足相图的。

举个例子：

考虑一个恒定容积V的容器，装有一部分水，另一半是气压为P的空气。整个体系的温度为T并且保持不变。

水的汽化方式根据气相的总压强有两种情况：

若气相总压强（包括空气和水蒸气）小于该温度下的饱和蒸汽压，水会直接沸腾。（同时也有蒸发）

若大于饱和蒸气压，水只会缓慢蒸发，而不会沸腾。

体系最终的状态根据根据容器的容积也有两种情况：

若容积足够大，使得即使所有水都汽化后，蒸汽压也无法达到饱和蒸气压，那么所有的水都会变成水蒸气。

若容积不够大，当蒸汽压达到饱和蒸汽压后，体系达到气液两相平衡。

生活中常见的 常温常压敞开体系水的蒸发，就属于“气相压强较大，容积也足够大”的情况，水会不断蒸发直到全部变为气态。

盖紧瓶盖的热水瓶，就属于“气相压强较大，体积不够大”的情况，水不会沸腾，而持续蒸发使得气液两相平衡。