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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 基础物理 » 请问，为什么在室温，1个atm下，空气中会有水蒸气存在？
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yaoyongl

至尊木虫 (著名写手)

善良的屠夫

【答案】应助回帖

计算吉布斯自由能的标准状态应该指的是水蒸气的分压 而不是总压
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11楼2013-01-19 20:37:33
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byin

铜虫 (正式写手)
引用回帖:
9楼: Originally posted by gongxd325 at 2013-01-19 20:32:21
因为在室温和1个atm下，水的蒸气压不等于0，因此会蒸发

谢谢回复！

蒸发这件事情么，我觉的有点奇怪。我们考虑，delta_t时间内，在发蒸发过程中，由水变为水蒸气的那一小部分物质。
1，从水滴的角度看，其状态p=1 atm, T=300 K，故应处于水的状态。
2，从水蒸气的角度看，其状态p<<1 atm（蒸汽压，且空气未饱和）, T=300K，故应处于水蒸气的状态。

那么，那一小部分物质该如何选择？或者说，现实中，它为什么选择了第2种？

谢谢！
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12楼2013-01-19 20:50:41
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byin

铜虫 (正式写手)
引用回帖:
11楼: Originally posted by yaoyongl at 2013-01-19 20:37:33
计算吉布斯自由能的标准状态应该指的是水蒸气的分压 而不是总压

谢谢！我想明白了。
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13楼2013-01-19 20:51:24
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tienan0412

金虫 (正式写手)
引用回帖:
5楼: Originally posted by byin at 2013-01-19 20:27:53
该状态下，水蒸气的化学式低于水的化学势，为什么水蒸气不相变成水？...

如果是1atm的水蒸气，此时水蒸气的化学势比水的高，不过随着水蒸气不断凝结，分压不断降低，当分压降至该温度下的饱和蒸汽压时，水蒸气与水的化学势相同，达到平衡，所以空气中还会有一部分水蒸气。
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14楼2013-01-20 13:46:39
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byin

铜虫 (正式写手)
引用回帖:
14楼: Originally posted by tienan0412 at 2013-01-20 13:46:39
如果是1atm的水蒸气，此时水蒸气的化学势比水的高，不过随着水蒸气不断凝结，分压不断降低，当分压降至该温度下的饱和蒸汽压时，水蒸气与水的化学势相同，达到平衡，所以空气中还会有一部分水蒸气。...

Exactly！
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15楼2013-01-20 14:22:51
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霁雪

木虫 (正式写手)
引用回帖:
15楼: Originally posted by byin at 2013-01-20 14:22:51
Exactly！...

这么精彩的问题啊，可惜这几天，刚好陪老朋友去考察热带瀑布了。

14楼的回到，已经很到位，但是我还要补充一些。

首先，水蒸气的存在和大气的存在没有任何关系。如果地球没有这个以氧气和氮气为主的大气层，水汽依然存在于地球的周围。一点也不会多，一点也不会少和现在一样是处于一种平衡态。

其次，水蒸气和水的化学势的高低，仅去决于他们的温度状态。所以只要水蒸气的温度（实际上是分压力）低于水的温度，水就是处于蒸发的状态过程。只有水的温度低于水蒸气的温度是时候，水蒸汽就是处于凝结状态过程。

所以（2，从水蒸气的角度看，其状态p<<1 atm（蒸汽压，且空气未饱和）, T=300K，故应处于水蒸气的状态。）中空气未饱和的说法是不存在的。除非在密闭的容器里加热，否则在通常的情况下，你无法得到为饱和的空气。
第四，请看一下我的关于：“气相水分子团簇——（水蒸气之谜之一）” 的发帖。实际上现在被使用的所有种类的湿度仪并不是一些正确的测量仪器，误差之大，令人难以相信。
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黑暗是光明的缺乏，但是在纯粹的光明中也和黑暗中一样，什么也看不到！
16楼2013-01-28 03:26:24
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jameking

铁杆木虫 (著名写手)
一个简单的解释是：只要不处于绝对零度，物质仍然有分子（热）运动。水的密度大于水蒸气，所以由水这种高密度的热运动向低密度的蒸汽形态转变是自发的扩散。
提高压力，可以压制这种扩散（蒸发）的速度和范围
提高温度，可以加速这种扩散（蒸发）的速度和范围
当压力和温度的相互作用达到平衡时在局部密闭环境中的水、汽质量比（饱和水、汽平衡）

我认为，对物理学的原理性理解不能用数学形式来左右客观世界的存在。这就是我们这个世界还
需要物理学存在的理由。
数学多少是人脑对世界的规律的总结和抽象，但世界并不因为人脑的存在而存在！
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17楼2013-01-28 09:06:55
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byin

铜虫 (正式写手)
引用回帖:
16楼: Originally posted by 霁雪 at 2013-01-28 03:26:24
这么精彩的问题啊，可惜这几天，刚好陪老朋友去考察热带瀑布了。

14楼的回到，已经很到位，但是我还要补充一些。

首先，水蒸气的存在和大气的存在没有任何关系。如果地球没有这个以氧气和氮气为主的大气层， ...

十分感谢如此细致的回复！
我想再和您讨论一下：

1，若没有空气，那水蒸气的压力状态和水的压力状态应该是一样的，那么现实状态就应该是“气液共存”线上的一点，那就肯定不是300K，1atm了。

2，为什么“水蒸气和水的化学势的高低，仅去决于他们的温度状态”？H2O单一物质在单相有两个自由度，T，p，所以我觉得化学势取决于两个量吧。

3，我们不是经常会遇到相对湿度100％的情况吗，这不就是饱和空气吗？

期待回复，谢谢！
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18楼2013-01-28 16:05:58
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霁雪

木虫 (正式写手)
引用回帖:
18楼: Originally posted by byin at 2013-01-28 16:05:58
十分感谢如此细致的回复！
我想再和您讨论一下：

1，若没有空气，那水蒸气的压力状态和水的压力状态应该是一样的，那么现实状态就应该是“气液共存”线上的一点，那就肯定不是300K，1atm了。

2，为什么“水 ...

1. Exactly，水汽分压是1atm的时候应该是373K，300K的时候水汽分压只能是2880帕斯卡。不可能超过。不是有压力锅和真空干燥器吗？
2.因为是“两相线上的一点。T和P不能自由变化。所以只要用一个量表示就可以了。说是取决于压力也是一样的。同时取两个量，超出两相线之外，不管是上或下，其实都是有附加条件的。
3.这个不好意思，输入的时候把“未”错输入为“为”了（我用的是双拼）。我说的是在实际地球大气环境里你无法找到“水汽未饱和”的空间。
理由很简单，就是你的化学势的高低，必然趋向于相等。
如果你说是经常遇到30%相对湿度的情况。那我们就有的讨论了。

谢谢你的“化学势”，我以前一直是从水蒸气的分压力与饱和气压的压差来讨论蒸发和饱和的过程的。其实是一回事，但是你的考虑方法更容易说服别人一点。能具体的介绍一点该在那里找到这方面内容的教材吗？

17楼的话很对我的胃口“我认为，对物理学的原理性理解不能用数学形式来左右客观世界的存在。这就是我们这个世界还需要物理学存在的理由。数学多少是人脑对世界的规律的总结和抽象，但世界并不因为人脑的存在而存在！”     但是物理学，还是必须深入然后更深入的观察事物的实际过程，不能满足于以往的观察结论之上。显然任何错误的观察结论都能通过数学形式的演绎而总结出一系列的错误的物理学公式来。

愿意与大侠继续讨论下去。
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黑暗是光明的缺乏，但是在纯粹的光明中也和黑暗中一样，什么也看不到！
19楼2013-01-29 04:22:29
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byin

铜虫 (正式写手)
引用回帖:
19楼: Originally posted by 霁雪 at 2013-01-29 04:22:29
1. Exactly，水汽分压是1atm的时候应该是373K，300K的时候水汽分压只能是2880帕斯卡。不可能超过。不是有压力锅和真空干燥器吗？
2.因为是“两相线上的一点。T和P不能自由变化。所以只要用一个量表示就可以了。说 ...

呵呵，谢谢讨论！

“同时取两个量，超出两相线之外，不管是上或下，其实都是有附加条件的。”
这里附加条件指什么，我一直以为是两个的独立变量。

“在实际地球大气环境里你无法找到“水汽未饱和”的空间”
此称述成立的条件我觉得是，稳态。而现实大气是在不断运动的，比如海洋表面在不断蒸发，但是在水汽未饱和的情况下可能就吹到陆地，这不就有“不饱和蒸汽”了吗。

化学式的概念，我是在热力学的树上考到的，呵呵
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20楼2013-01-30 19:26:40
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