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是多少度? 我是初二的,老師說在一個標準大氣壓下,水高於100攝氏度為氣態,然後我就有這樣的疑問。如果高壓環境下沸騰的水瞬間放到一個標準大氣壓下還是150攝氏度的話,繼續加熱(一個標準大氣壓),會保持150攝氏度嗎?
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  • 1 # 章彥博

    如果水被加熱到150攝氏度不沸騰,在標準大氣壓下,只要有微小的擾動(例如加入雜質,或者震動),就會立刻爆炸。這被稱為「爆沸」(bumping)。

    爆沸非常危險,因為它比一般的沸騰要劇烈很多,同時液體溫度也非常高,接觸到人體的話,會造成嚴重的燙傷。但讀者可能會有疑問:水在100攝氏度的時候就會沸騰,為什麼能加熱到150攝氏度呢?題主提到在高壓環境下加熱,其實,還有一種方法,在常壓下就能將水加熱到150攝氏度的「過熱」狀態,這個文章最後會寫到。

    首先,為什麼水會沸騰呢?為什麼沸點與大氣壓強有關呢?這是由於水內部劇烈氣化,而且氣化產生的氣體壓強,恰好在100攝氏度的時候,與大氣壓強相同,這樣大氣壓就無法「控制住」這些氣體,就發生了沸騰。具體來說,沸騰時產生的氣體,基本全都是水蒸氣,而水蒸氣的壓強是與溫度有關的,即便壓縮水蒸氣,只要溫度不變,壓強也不會變化,只是多餘的水會液化。有這樣的性質,就導致了沸騰現象的出現。

    而爆沸,則是在超過沸點的時候,水中缺少擾動,沒有氣化核,使得水中沒有氣泡,從而無法發生沸騰。這樣的狀態的是非常不穩定的,稍有一點擾動,比如丟一塊糖到水裡,水就會立刻沸騰,而且這時沸騰時,內部氣體的溫度時150攝氏度,壓強要比大氣壓還要大不少。這樣就會導致劇烈的爆炸,非常危險。在常壓條件下,若將水放到微波爐里加熱,有機會產生「過熱水」,但請不要嘗試。

  • 2 # 裸猿的故事

    先給答案。不能保持。這位初二小題主試圖利用高壓先讓水在高於100攝氏度下沸騰,然後撤掉高壓,讓水繼續在同樣溫度下沸騰的簡單替換辦法不能成功。事實上,在這時候如果突然撤掉高壓,只會讓剩下的水更加迅速的氣化,即爆炸!非常危險,不要嘗試。

    但是,如果在高壓下升溫但不達到沸點,那麼對於理論上非常純淨的水和容器,在這時候撤掉高壓,是有可能繼續保持液態的,但這種狀態很不穩定(過熱水),環境中的任何小小干擾,都可能會讓水迅速氣化——爆炸或爆沸。非常危險,不要嘗試。實際上,微波爐乾淨杯子燒純淨水,就容易發生水溫超過100度而沒有沸騰,當人去取杯子時,由於晃動干擾了這種極其不穩定的狀態,發生爆沸傷人的事情。

    雖然如此,這位初二的題主倒是很有當發明家的潛質!

    只不過如果我們發現的是強自然規律,那就沒辦法繞開它或者“愚弄”它。我們不妨加深一下對沸點的理解。

    沸點是液體的飽和蒸氣壓與外界壓強相等時的溫度

    注意,液體的飽和蒸氣壓是一個隨著液體溫度不同而不斷變化的值。液體溫度越低其飽和蒸氣壓也就越低,反之則飽和蒸氣壓越高。那麼高低的上下限,由液體轉變為氣體或固體的溫度決定,而這個溫度本身又受到外界壓強的制約。外界壓強越大,變成固體越容易,變成氣體越困難,反之則變成氣體容易變成固體困難。這是因為在固液氣三種狀態下分子之間的距離通常是由最近到最遠變化的。而壓強越大分子就越容易捱得近。

    圖示:溫度&溼度計。注意下面的小圓弧,顯示的是溼度。而溼度指的就是百分比蒸氣壓,其最大值是100%,即達到飽和蒸氣壓。飽和蒸氣壓的大小和溫度密切相關!因此,室溫5攝氏度時的溼度50和夏天35攝氏度時的溼度50,空氣中水分子的個數差別很大。

    圖示:不同溫度下水的飽和蒸氣壓曲線。而沸點就是當飽和蒸氣壓=外界壓強的那個點。如果我們把這張曲線圖繼續畫下去,那麼在一個大氣壓時,當溫度達到100攝氏度之後,飽和蒸氣壓將無法繼續升高,因為飽和蒸氣壓無法超過外界的壓強,也就在這時候,會發生一個現象,即液體大量快速轉變為氣體的現象,我們將這個現象命名為沸騰,相應的溫度命名為沸點。

    因此,沸點並不是一個固定不變的值,是隨著外界壓強變化而變化的值。雖然高壓實驗很危險,但低壓實驗就相對安全。我們可以把一杯熱水放到可以抽氣的塑膠袋子(比如收納袋)中觀察,水在低於100攝氏度時沸騰的現象,來反覆體會這個定義的含義。或者更正規的如下圖所用的燒瓶。

    圖示:對半瓶熱水(80攝氏度)抽氣,隨著氣壓的降低,降低到等於大約80攝氏度的水的飽和蒸汽壓時,熱水就開始沸騰了,無需加熱,熱水變開水!

    我們還可以做一個更加反常識的實驗,用冷水把熱水變開水(即沸騰的水)

    先讓裝半滿的燒瓶充分沸騰,趕出瓶內空氣。然後停止加熱,水當然就停止沸騰,並用不漏氣的橡皮塞塞住瓶口。

    現在將燒瓶倒立過來,用一杯冷水澆在瓶底,當瓶底溫度下降時,導致瓶內氣壓下降,而下降的氣壓 = 瓶內的飽和蒸汽壓 ,好現在瓶內的水重新開始沸騰!所以,要維持沸騰有兩種辦法,一種持續加熱,另一種則是降壓。哈哈。

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