消防燃烧学：液体特性及摩尔蒸发热

液体都有挥发性，在一定的温度条件下，液体都会由液态转变为气态。液体蒸发速度的快慢主要取决于液体的性质和温度。

将液体置于密闭的真空容器中，液体表面能量大的分子就会克服液面邻近分子的吸引力，脱离液面进入液面以上空间成为蒸气分子。进入空间的分子由于热运动，有一部分又可能撞到液体表面，被液面吸引而凝结。开始时，由于液面以上空间尚无蒸气分子，蒸发速度最大，凝结速度为零。随着蒸发过程的继续，蒸气分子浓度增加，凝结速度也增加，最后凝结速度和蒸发速度相等，液体（液相）和它的蒸气（气相）就会达到气液平衡状态。这种气液平衡是一种动态平衡，即液面分子仍在蒸发，蒸气分子仍在凝结，只是蒸发速度和凝结速度相等罢了，即

（一）蒸发热

在液体体系同外界环境没有热量交换的情况下，随着液体蒸发过程的进行，由于失掉了高能量分子而使液体分子的平均动能减小，液体温度逐渐降低。欲使液体保持原有温度，即维持液体分子的平均动能，必须从外界吸收热量。这就是说，要使液体在恒温恒压下蒸发，必须从周围环境吸收热量。这种使液体在恒温恒压下汽化或蒸发所必须吸收的热量，被称为液体的汽化热或蒸发热。该蒸发热一方面消耗于增加液体分子动能以克服分子间引力而使分子逸出液面进入蒸气状态，它又消耗于汽化时体积膨胀所做的功。

显然，不同液体因分子间引力不同，其蒸发热势必不同，即使是同一液体，当质量不等或温度不相同时，其蒸发热也不相同。因此，常在一定温度压力下取lmol液体的蒸发热作比较，这时的蒸发热叫摩尔蒸发热，以△H_V表示。一般地说，液体分子间引力越大，其蒸发热越大，液体越难蒸发。

（二）饱和蒸气压

在一定温度下，液体和它的蒸气处于平衡状态时，蒸气所具有的压力叫饱和蒸气压，简称蒸气压。液体的饱和蒸气压是液体的重要性质，它仅与液体本身和温度有关，而与液体的数量及液面上的体积无关。在相同温度下，液体分子之间的引力强，则液体分子难以克服引力而变为蒸气，蒸气压就低；反之，液体分子间引力弱，则蒸气压就高。对同一液体来说，升高温度，液体分子中能量大的数目增多，能克服液体表面引力变为蒸气的分子数目也就多，蒸气压就大；反之，若降低温度，则蒸气压就小。图7-1所示为几种液体在不同温度下蒸气压的变化情况。

图7-1 几种液体的蒸气压温度曲线

（三）液体的沸点

所谓液体的沸点，是指液体的饱和蒸气压与外界压力相等时的温度。在此温度时，汽化在整个液体中进行，称为沸腾；而在低于此温度时的汽化，则仅限于在液面上进行。这是在沸点以下和达到沸点时液体汽化的区别。

显然，液体沸点同外界气压密切相关。外界气压升高，液体的沸点也升高，外界气压降低，液体的沸点也降低。当外界压力为1.01325×10⁵Pa时，液体的沸点称为正常沸点。一些物质的沸点和蒸发热见表7-1。

表7-1 物质的沸点和蒸发热（△H_V）(www.xing528.com)

（四）液体饱和蒸气浓度

为了预防火灾和爆炸的发生，了解和掌握蒸气的浓度是很必要的。在空气中的蒸气有饱和不饱和之分。不饱和蒸气压是蒸发与凝聚未达到平衡时的蒸气压，其大小是不断变化的，其变化范围从零到饱和蒸气压。饱和蒸气压是液体的蒸发和蒸气的凝聚达到平衡时的蒸气压，其大小在一定温度下是一定的，饱和蒸气的浓度也是一定的。

根据道尔顿的分压定律，在混合气体中，各气体的压力分数，体积分数和摩尔分数是相等的，即

式中 P_A——体组分A的分压力（Pa）；

V_A——体组分A的分体积（m³）；

n_A——体组分A的物质的量（mol）；

P——混合气体的总压力（Pa）；

V——混合气体的总体积（m³）；

n——混合气体的总物质的量（mol）。

所以，组分A的体积分数浓度等于