[科普中國]-液體

液體是三大物質(zhì)形態(tài)之一。它沒有確定的形狀，往往受容器 的影響。但它的體積在壓力及溫度不變的環(huán)境下，是固定不變的。液體分子間的距離較遠(yuǎn)，分子運(yùn)動(dòng)也較劇烈，分子間的吸引力較小。增溫或減壓一般能使液體汽化，成為氣體。

簡介液體是四大物質(zhì)形態(tài)之一。它是沒有確定的形狀，往往受容器影響。容器是什么形狀，注入液體，液體就呈什么形狀。但它的體積在壓力及溫度不變的環(huán)境下，是固定不變的。此外，液體對容器的邊施加壓力和其他物態(tài)一樣。這壓力傳送往四面八方，不但沒有減小并且與深度一起增加(這就是水越深，水壓越大的原因)。

增溫或減壓一般能使液體汽化，成為氣體，例如將水加溫成水蒸氣。加壓或降溫一般能使液體凝固，成為固體，例如將水降溫成冰。然而，僅加壓并不能使所有氣體液化，如氧、氫、氦等。1

特性一切物質(zhì)均有固態(tài)，液態(tài)和氣態(tài)三種存在形式。物質(zhì)在固態(tài)時(shí)，具有一定的體積與一定的形狀，物質(zhì)在液態(tài)時(shí)，具有一定的體積，而無一定的形狀；物質(zhì)在氣態(tài)時(shí)，既無一定的體積也無一定的形狀。和固態(tài)不同，液體分子間的距離較遠(yuǎn)，分子運(yùn)動(dòng)也較劇烈，分子間的吸引力較小，以致在實(shí)際上它對切力和拉力幾乎毫無抵抗能力，而只能抵抗它對壓縮的力量。這也就是說，在壓力的作用下，液體可以達(dá)到乎衡狀態(tài)。而在拉力或切力等的作用下，則液體極易變形，這就使液體顯示了固體所沒有而相似于氣體的“易流動(dòng)性”。因此，氣體和液體統(tǒng)稱為流體。從力學(xué)的觀點(diǎn)來看，易流動(dòng)性就是不論如何微小的切向作用力(或拉力)一經(jīng)作用在像水迭樣的靜止液體時(shí)，則液體原有的平衡狀態(tài)立即破壞，而表現(xiàn)為變形運(yùn)動(dòng)，即流動(dòng)。因此，液體的易流動(dòng)性也常被規(guī)定為液體在平衡時(shí)，不能抵抗切力(或拉力)的特性。2

與壓力溫度的關(guān)系液體的體積在壓力及溫度不變的環(huán)境下，是固定不變的。此外，液體對容器的邊施加壓力和和其他物態(tài)一樣。這壓力傳送往四面八方，不但沒有減少并且與深度一起增加（水越深，水壓越大的原因）。

增溫或減壓一般能使液體氣化，成為氣體，例如將水加溫成水蒸氣。加壓或降溫一般能使液體固化，成為固體，例如將水減溫成冰。然而，僅加壓并不能使所有氣體液化，如氧，氫，氦等。

液體蒸氣壓在一定溫度下，溶液中分子運(yùn)動(dòng)的速度及其具有的能量都不相同，液面上那些能量較大的分子可以克服液體分子間的引力而逸出液體表面，成為蒸氣分子。這一過程稱為蒸發(fā)。另一方面，其中的一些氣體分子撞擊液體表面被吸引重新返回液體。這個(gè)與液體蒸發(fā)現(xiàn)象相反的過程稱為凝聚。

起初，液體上方?jīng)]有氣體分子，凝聚的速度為零;隨著氣體分子越來越多，凝聚的速度也越來越快，當(dāng)凝聚速度和液體蒸發(fā)速度相等時(shí)，即單位時(shí)間內(nèi)，溢出液體表面的分子數(shù)等于返回液體變成液體的分子數(shù)，就達(dá)到了蒸發(fā)與凝聚的動(dòng)態(tài)平衡:

此時(shí)，在液面上方的氣體分子數(shù)不再改變，蒸氣的壓力就恒定了。在恒定的溫度下，與液體平衡的蒸氣稱為飽和蒸氣；飽和蒸氣的壓力就是該溫度下的飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓。

在一定溫度下,每種液體都有恒定的蒸氣壓，它是液體的一種特征，常用來表示液體在一定溫度下的揮發(fā)性。蒸氣壓大的物質(zhì)為易揮發(fā)物質(zhì)，反之為難揮發(fā)物質(zhì)。同物質(zhì)在不同溫度下有不同的蒸氣壓，并隨著溫度的升高而增大。3

液體的沸點(diǎn)液體的蒸氣壓隨溫度的升高而增大，當(dāng)液體的蒸氣壓等于外界大氣壓時(shí)，液體內(nèi)部產(chǎn)生大量氣泡并不斷逸出，在液體內(nèi)部和表面同時(shí)發(fā)生劇烈汽化的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱為沸騰，此時(shí)的溫度稱為該液體的沸點(diǎn)。以水為例，一個(gè)大氣壓下，若水溫達(dá)到100℃，此時(shí)水的蒸氣壓正好是1個(gè)大氣壓，水開始沸騰，100℃即是1個(gè)大氣壓下水的沸點(diǎn)。

液體的沸點(diǎn)和外部壓強(qiáng)有關(guān)。當(dāng)液體所受的壓強(qiáng)增大時(shí)，它的沸點(diǎn)升高；壓強(qiáng)減小時(shí)，沸點(diǎn)降低。例如，蒸氣鍋爐里的蒸氣壓強(qiáng)約有幾十個(gè)大氣壓，鍋爐里的水的沸點(diǎn)可在200℃以上。又如，在珠穆朗瑪峰上大氣壓為32kPa，水加熱到71℃就沸騰了，但飯不易煮熟。這是由于大氣壓隨地勢的升高而降低，水的沸點(diǎn)也隨高度的升高而逐漸下降。因此,提及液體的沸點(diǎn)時(shí)，必須同時(shí)指明外界壓力條件。習(xí)慣上把壓力為101.325kPa時(shí)的液體沸點(diǎn)作為正常沸點(diǎn)。

化工生產(chǎn)中經(jīng)常利用沸點(diǎn)和外界壓力的關(guān)系來處理生產(chǎn)中遇到的問題，常采用減壓蒸餾的方法來分離和提純高沸點(diǎn)化合物或在常壓下易分解的化合物。例如生活用的高壓鍋，就是利用升高液面的壓力使液體沸點(diǎn)升高，從而升高鍋內(nèi)的溫度,使食物更易煮熟。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李健 - 副教授 - 重慶郵電大學(xué)