汽化熱

單位質量的液體在溫度保持不變的情況下轉化為氣體時所吸收的熱量。也等於在一定的壓強下 (如在1大氣壓下) 單位質量的氣態物質在這一溫度下轉化為液態時所放出的熱量。

汽化熱隨液體種類和汽化時的溫度不同而異。水在100℃時的汽化熱為539卡/克。

基本介紹

• 中文名：汽化熱
• 外文名：heat of vaporization
• 又稱：汽化焓、蒸發熱
• 隸屬：物理概念
• 特點：隨溫度的升高而降低
• 理論：熱力學熱壓理論

術語簡介

在一定壓強下，單位質量液體變為同溫度的氣體時所需要的熱量。由於汽化熱只改變物質的相而不改變物質的溫度，因此又稱其為汽化潛熱。

從微觀上看，氣體中比液體中分子間的平均距離大得多，液體分子間有較強的吸引力，物質從液態變為氣態時，一方面必須克服分子間的引力而作功，另一方面在汽化過程中體積增大時，必須反抗外界壓力而作功。作功就需要消耗能量。

汽化時要保持物質的溫度不變，因而就必須從外界輸入能量。這就是液體汽化時需要汽化熱的原因。如果汽化時不從外界補充能量，而使液體絕熱蒸發，那么液體的溫度就要降低，這是獲得低溫的一種方法。例如，利用液氦的絕熱蒸發，可獲得約0.7K的低溫。

汽化熱與物質的種類、汽化時的溫度和壓強都有關。由於溫度升高時，液體分子的平均動能增大，液態與氣態間的差別隨之縮小，液體從外界獲得較少的能量就能汽化。

當溫度達到臨界溫度時，氣態與液態間的差別完全消失。因此，汽化熱隨溫度的升高而減小，到臨界溫度時，汽化熱為零。

常用單位為千焦/摩爾（或稱千焦耳/摩爾)，千焦/千克亦有使用。其他仍在使用的單位包括 Btu/lb（英制單位，Btu為British Thermal Unit，lb為磅）、J/kg（焦耳/千克）、J/g（焦耳/克），由於歷史原因，至今有些書上仍用cal/g（卡/克）作量度單位。

由於汽化熱只改變物質的相而不改變物質的溫度，所以又稱汽化潛熱。

影響因素

汽化熱與汽化時的溫度和壓強有關。溫度升高時汽化熱減小，到臨界溫度時變為0。

汽化熱示意圖

這是由於隨著溫度的升高，液體分子將具有較大的動能，氣相與液相之間的差別逐漸減小，液體只需要從外界獲得較少的能量就能汽化。

而在臨界溫度下，物質處於臨界態，氣相與液相之間的差別消失了，因此汽化熱為0。

水汽化熱

100℃時水的汽化熱為40.8千焦/摩爾，相當於2260千焦/千克。一般地：使水在其沸點蒸發所需要的熱量是把等量水從1℃加熱到100℃所需要的熱量的5倍。

以下是水在不同溫度下的汽化熱表。

水在不同溫度下的汽化熱

溫度/℃	汽化熱/(kJ·kg-1)	溫度/℃	汽化熱/(kJ·kg-1)
0	2501.0	300	1403.0
50	2382.5	350	893.2
100	2257.2	360	722.6
150	2114.1	370	439.5
200	1939.0	374	111.5
250	1713.7

汽化熱值

部分物質在1.01325×10帕下的沸點和汽化熱

物質	沸點/℃	汽化熱/(kJ·kg-1)
氫; 氮; 氧; 水銀; 硫; 鉛; 銀; 金; 銅	-252.89; -195.81; -182.97; 357; 444.60; 1750; 2193; 2660; 1187	452; 199.3; 213.5; 272; 326; 871; 2336; 1578; 5069
鈉; 鋅; 氖; 氬; 氟; 氯; 氨	883; 907; -245.96; -185.8; -188; -34.5; -33.5	3970; 1776; 104.7; 157.4; 159.1; 401; 1369
甲烷; 乙烷; 酒精; 醋酸; 乙醚	-162; -88; 78.3; 118.3; 34.6	548; 540; 855; 405; 352

套用

單位質量的蒸氣凝結為同溫度的液體時放出的熱量稱為凝結熱。在同樣的外界條件下，凝結熱與汽化熱數值相等。

液體汽化吸熱現象的套用很廣。例如，在醫學上用乙醚的迅速汽化進行冷凍麻醉;在冷凍技術中用容易汽化的液態的氨、二氧化碳、二氧化硫等進行冷藏和制人造冰；在低溫技術中，利用液態空氣、液態氫、液態氦等的汽化來獲得很低的溫度;許多熱血動物的體溫控制也與汽化熱有關。當下丘腦探測到血液溫度略有升高時，就激活汗腺。汗的主要成分是水，當汗從身體表面蒸發時，汗就以汽化熱的形式從動物身體帶走了熱量，血管系統中的血再把熱量帶到皮膚表面。