主题:【原创】水的沸点是多少? -- 橡树村
水的沸点是多少?去大街上问问小学生,小学生们就会告诉你:100度!为什么正么巧是100度呢?人定义的。
Celsius
1742年,瑞典科学家Celsius公布了一套温度的定义,就把水的凝固点定义为100度,把水在海平面大气压下的沸点定义为0度。这样的体系,就是现在的摄氏度体系的雏形。摄氏,就是取的Celsius的音。1744年,Celsius去世,瑞典植物学家Linnaeus就把这个刻度倒了过来,于是,水的沸点就是100度了。另外一套常用的温度体系是华氏度,那个体系下,水的沸点就是212度了。
摄氏度与华氏度的换算
但是水的沸点真的就是100度吗?早在18世纪,人们就注意到了,水在不同的地方,沸点是有区别的。后来人们发现,导致这个区别的,是大气压。气压高的地方,比如海平面,水的沸点就高一点,而在气压低的地方,比如高山上,水的沸点就低,比如我在的地方是约翰内斯堡,海拔1700米的样子,大气压只有海平面的80%,所以呢,水的沸点就低,只有九十几度。于是,要定义这个摄氏度,就需要指定一个压力,所以Celsius定义温度刻度的时候,就指定了需要在海平面的其他下,这个压力现在被称作标准大气压。
这个事情听起来和普通人没什么关系,但是很多人经常会用到这个原理,什么呢?高压锅。炖肉的时候,温度高了,肉容易烂。但是用水加热,使用普通锅,水的温度最高了也就是100度,而在海拔高的地方,水的温度最高才九十几度,这样炖肉就比较慢。怎么办呢?就有人发明了高压锅。提高了压力,水的温度就能提高不少,这样炖肉就快多了。当然了,有人说小火慢炖最入味,那就是另外一回事了。
卡斯特罗推销高压锅
压力增加,沸点就提高,是不是没有限度呢?不是。气体和液体的一个区别,就是分子间的平均距离不一样,气体分子间的距离大,液体就小多了。压力增高,气体就会被压缩,这样气体分子间距离就变小。到了一定的压力下呢,气体之间的分子距离就很小,和液体一样了,这个时候,就分不清楚是气态还是液态了。这个状态,有一个名词,就叫做超临界。听起来很高科技是不是?超临界有很多特殊的应用,现在的确有一些手段需要在超临界下进行。
当水的温度超过了374摄氏度,或者压力超过了218个大气压的时候,就是超临界了。374摄氏度,218个大气压这个点,就叫做临界点。
超临界发电,现在还有超超临界发电,不过就是商业概念了
水的沸点受到压力的影响,凝固点呢?在18世纪,人们认为凝固点不受压力的影响。但是这是因为人们当时的测量精度不够,所能够得到的压力也有限。实际上,水的凝固点也受压力影响,只不过这个影响很小。压力增高,水的凝固点也会略微降低。
压力低到一定程度,温度低到一定程度的时候,气体可以不经过液态成为固体,这个过程叫凝华。这个凝华的温度,是压力越高,凝华温度越高。
把各个不同的压力下水的凝固点,沸点,凝华点画出来,就是水的相图。
水的相图,横坐标是温度,纵坐标是压力。红色区域是固态,浅绿色区域是气态,浅蓝色区域是液态
相图里面有三条线,最下角的那条线是不同压力下的凝华点,随着压力升高上升。上方的是凝固点线,随着压力升高略微下降。右边是沸点线,随着压力升高沸点升高。注意这条线在右上角就中止了,超过了临界点,就是超临界状态了。对了,这两个坐标不是线性的,是对数的。
发现没有,三条线正好交在了一起。这意味着什么呢?这意味着在这个条件下,气液固三相是平衡的,就是说,气体,液体,固体可以同时稳定存在。这个点,就是三相点。水的三相点,是0.01摄氏度,压力611.73帕斯卡。
这个三相点,是水的本身性质决定的,只要保证水的纯度,就不会随着其他的条件变化。这个点也是可以测准的,于是呢,人们就用水的这个三相点来定义温度,取代了原来的温度定义。这样呢,水的三相点的温度就被定义成了273.16开尔文。开尔文是科学工程界使用的温度单位,刻度大小和摄氏度一样,但是零点规定不一样。开尔文表示的温度数值,正好比摄氏度高了273.15度。有意义的温度,用开尔文表示的时候,就肯定是正的。开尔文0度就是绝对零度,所有的物质都不运动的温度。温度不能再低了,所以当年韩寒的某个小说,说冷冻到零下几千度来着,就属于没好好学物理闹的笑话了。
本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)
- 相关回复 上下关系8
🙂【原创】水的沸点是多少?
🙂真不错,先花,再头撞 1 程不悔 字0 2010-09-05 14:08:26
🙂科普知识 1 大西洋14 字20 2010-07-24 17:30:22
😜想起了著名的 走进科学 揭开川大开水房的秘密 1 藏猫猫 字131 2010-07-23 04:16:33
🙂村长啊,请教个问题 2 纹石 字263 2010-07-22 07:03:06
🙂没听说过这个东西 2 橡树村 字181 2010-07-23 01:15:21
🙂貌似现在的电压力锅就是这个原理 2 SeanZ 字216 2010-08-28 03:27:45
🙂花、谢。 纹石 字0 2010-07-23 15:09:55