-
1 # 鐵面閻羅
-
2 # 火星一號
在1個標準大氣壓下,30攝氏度就能沸騰的液體是有的,而且有的是。常溫下的氣體都是符合這樣的要求,例如,氧分子的沸點約為零下183度,所以氧分子在30度時就是沸騰的狀態,即呈現為氣態。再比如,曾經被廣泛用於空調製冷劑的氟利昂,其沸點一般只有零下三四十度,所以它在常溫常壓下會沸騰成為氣體。
如果要說在1個標準大氣壓下,沸點大約為30度的物質,這也是有的。例如,1-戊烯的沸點正好是30度,異戊烷的沸點約為28度。另外,透過混合不同沸點的物質,可以調節出所需沸點的混合物。
那麼,這種低沸點的物質能否用來製造“蒸汽機”呢?
不大現實,即便能造出來也沒有什麼使用價值。傳統蒸汽機的原理是用熱源加熱水產生高壓的水蒸氣,由此推動活塞運動,之後水蒸氣被送入冷凝器中,遇冷凝結為液態水,然後迴圈使用。
如果用室溫下就能沸騰的工質,那麼,最開始的時候首先要把工質低溫儲存,使其呈現為液態。在使用的時候,把低沸點工質釋放出來,由此產生高壓蒸汽,這確實能夠推動活塞運動。然而,低沸點工質此後在室溫中無法重新冷凝為液體,所以就無法迴圈使用,這種蒸汽機是不可持續的。
如果用沸點略高於室溫的工質,並且用熱源來加熱工質,這樣的蒸汽機確實能夠工作。但事實上,蒸汽機的熱效率與工質的沸點沒有什麼關係。根據熱力學中的卡諾定理,熱機的最大熱效率只取決於低溫熱源(TC)和高溫熱源(TH)的溫度,兩者相差越大,其效率也就越高,反之亦然。
另外,使用水作為蒸汽機的工質有很多優點,因為水非常廉價,而且穩定性又好,安全性高。而如果用其他有機物作為工質,不但成本昂貴,而且它們可能有毒,或者易燃易爆。
-
3 # 靠譜答案
沸騰是一種在液體內部和表面同時進行的劇烈的汽化現象,液體沸騰時的溫度叫做沸點。問題中的液體(應改問“常溫常壓下沸騰的液體”好些)是用來製作蒸汽機工質的物質。工質是實現熱能和機械能相互轉化的媒介物質,依靠它在熱機中的變化(如膨脹)才能做功。
1標準大氣壓下,沸點在常溫以下的液體有很多(見下表)。如液態氨,其沸點為-33℃,乙醚,沸點為35℃,液態氧沸點為-183℃等。可能有不少人疑惑不解,1標準大氣壓下有液態氧嗎?答案是肯定的,少見不等於沒有,1標準大氣壓下的乙醚液體你總該見過或聽說過吧?從表中資料可以看出,它們中有不少沸點在常溫以下。那麼它們能否用來製造"蒸汽機"?回答之前,我們先來看看傳統蒸汽機是怎麼工作的:
上圖是一個簡單的傳統蒸汽機構造圖,蒸汽機屬熱機,其工作原理是將熱能轉換為機械能。從上圖可見,蒸汽機在鍋爐室內把水加熱至沸騰,水汽化變成水蒸汽從進氣閥進入氣缸後體積膨脹,依靠巨大的氣壓來推動活塞向上運動做功,將熱能轉化成機械能,這一過程排氣閥是關閉的,當活塞運動到最上端時,進氣閥關閉,排氣閥開啟,活塞向下運動將氣缸內廢氣排到冷凝器中冷卻後再排出;而鍋爐室內,進氣閥關閉後,水的沸點因鍋爐室內水蒸汽氣壓增大而升高,導致水停止沸騰,隨後鍋爐室內水蒸汽的氣壓減小,水的沸點降低,水又再次沸騰,如此週而復始產生的水蒸汽帶動活塞及連桿做往復運動,以此來帶動其它裝置工作。
由上可見,充當蒸汽機工質最基本的條件是:要有良好的流動性和受熱後有顯著的膨脹性,並有較大的熱容量及安全性、穩定性。水除了具備以上條件外,還因為水無毒、廉價,隨處可得,可迴圈利用,不存在資源短缺等特點,故水是製作蒸汽機工質的首選物質。
之所以不用沸點在常溫以下的其它液體來製作工質,只要是①其沸點在常溫下,須採用低溫儲存或加壓儲存,操作難度大,安全效能差,易燃易爆;②有毒或不環保(廢氣經冷凝後需往外排),③比熱容低(水的比熱容較大,常用作冷凝劑);④材料來源難,成本高,無法持續投入大批次生產。所以說,用1標準大氣壓下沸點在常溫下的物質製作蒸汽機工質不可取。
回覆列表
基礎的東西都搞不懂,基礎性邏輯也有問題。日常用的製冷劑、冷媒都是。常溫下氣態的東西沸點必然低於常溫。那麼:常溫下既然會沸騰,那麼他有什麼理由已液態存在於自然環境中呢?