开尔文公式计算蒸气冷凝与液体沸腾温度的误差及其分析

doi:10.3866/PKU.DXHX202002037

大学化学 >> 2021, Vol. 36 >> Issue (2): 2002037.doi: 10.3866/PKU.DXHX202002037

开尔文公式计算蒸气冷凝与液体沸腾温度的误差及其分析

陶智彬, 张树永()

山东大学化学与化工学院, 济南 250100

收稿日期:2020-02-20 录用日期:2020-03-30 发布日期:2020-04-13
通讯作者: 张树永 E-mail:syzhang@sdu.edu.cn
作者简介:张树永, Email: syzhang@sdu.edu.cn

Analysis of the Temperature Deviation for Boiling of Liquid and Condensation of Vapor Using Kelvin Equation

Zhibin Tao, Shuyong Zhang()

School of Chemistry and Chemical Engineering, Shandong University, Jinan 250100, China

Received:2020-02-20 Accepted:2020-03-30 Published:2020-04-13
Contact: Shuyong Zhang E-mail:syzhang@sdu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

讨论了利用开尔文公式计算液体沸腾与蒸气冷凝温度时的误差。指出这些误差是由于没有考虑温度变化对弯曲液面蒸气压和水平液面蒸气压之比等因素的影响，以及没有注意开尔文公式对小气泡的适用性导致的。指出了改善结果的方法，并进一步明确了开尔文公式的适用范围。

关键词: 开尔文公式, 弯曲液面, 蒸气压, 沸腾, 冷凝

Abstract:

The discrepancies for calculating condensation temperature and boiling temperature for droplet and small bubble using Kelvin equation were discussed. The discrepancies can be ascribed to the neglect of variation of the vapor pressure of curved surface to plain surface with temperature, and the misusing of Kelvin equation for small bubble during boiling. The way to reduce the discrepancy is introduced while the applicability of Kelvin equation is discussed.

Key words: Kelvin equation, Curved surface, Vapor pressure, Boiling, Condensing

陶智彬, 张树永. 开尔文公式计算蒸气冷凝与液体沸腾温度的误差及其分析[J]. 大学化学, 2021, 36(2): 2002037.

Zhibin Tao, Shuyong Zhang. Analysis of the Temperature Deviation for Boiling of Liquid and Condensation of Vapor Using Kelvin Equation[J]. University Chemistry, 2021, 36(2): 2002037.

链接本文: https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.DXHX202002037

https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/Y2021/V36/I2/2002037

图/表 3

参考文献 17

1	Haynes W. M. CRC Handbook of Chemistry and Physics 97th ed Boca Raton: CRC Press, 2017.
2	印永嘉; 奚正楷; 张树永. 物理化学简明教程, 第4版北京: 高等教育出版社, 2007, 286- 292.
3	重庆大学物理化学教研室. 物理化学, 重庆: 重庆大学出版社, 2008, 206- 210.
4	傅献彩; 沈文霞; 姚天扬; 侯文华. 物理化学, 第5版北京: 高等教育出版社, 2007, 323- 324.
5	李元高. 物理化学, 上海: 复旦大学出版社, 2013, 197- 202.
6	周鲁. 物理化学教程, 第4版北京: 科学出版社, 2017, 211- 220.
7	刘国杰; 黑恩成. 物理化学导读, 北京: 科学出版社, 2008, 294- 301.
8	刘国杰; 黑恩成. 物理化学释疑, 北京: 科学出版社, 2010, 133- 138.
9	孙朗克. 辽宁教育学院学报, 1996, (5), 67.
10	刘幸平. 物理化学习题集, 北京: 中国中医药出版社, 2005, 98- 107.
11	李支敏; 王保怀; 高盘良. 物理化学解题思路和方法, 北京: 北京大学出版社, 2002, 340- 342.
12	梁嘉树; 郭东升. 大学化学, 2019, 34 (2), 55.
13	邱如斌; 邹开煌. 福建教育学院学报, 2003, (4), 70.
14	李献文. 福建教育学院学报, 2004, (1), 44. doi: 10.3969/j.issn.1673-9884.2004.01.017
15	马淑清; 王鉴; 桑希勤; 李丽丽; 吴松. 化学教育, 2016, 37 (18), 75.
16	梁山; 崔玉红; 郭艳玲. 大学化学, 2013, 28 (4), 67.
17	王基镕. 大学物理, 2007, 26 (9), 4.

步数	T/℃	p_r/p^*	p^**/kPa	T’/℃
1	30.00	2.779	1.0698	7.956
2	7.956	3.155	0.9423	6.107
3	6.107	3.192	0.9314	5.939
4	5.939	3.195	0.9305	5.925
5	5.925	3.196	0.9302	5.920
6	5.920	3.196	0.9302	5.920

T/℃	p^*/kPa	σ/(mN?m^?1)	ρ/(kg?m^?3)
30.00	4.2470	71.19	995.61
7.956	1.0698	74.52	999.81
6.107	0.9423	74.78	999.90
5.939	0.9314	74.81	999.91
5.925	0.9305	74.81	999.91
5.920	0.9302	74.81	999.91

步数	T/℃	p_r/p^*	p^**/kPa	T’/℃
1	100.00	0.999	101.431	100.0034
2	100.0034	0.999	101.431	100.0034

[1]	颜美, 丰日达, 叶尔多斯∙托合塔尔汗, 龙彪, 周丽, 果崇申. 液体饱和蒸气压测定实验的拓展与延伸[J]. 大学化学, 2024, 39(3): 294 -301 .
[2]	林诗妍, 张雨豪, 李翀, 王青青, 张慧君, 魏爱琳, 吴丽娜. 青霉素V钾的有机半合成及其抑菌效果表征——推荐一个化学生物学综合实验[J]. 大学化学, 2023, 38(9): 252 -262 .
[3]	张三兵, 张莉, 李作鹏. 农科普通化学稀溶液依数性的情景教学实践与教学难点思考[J]. 大学化学, 2022, 37(8): 2112075 - .
[4]	李慎新, 王涛, 蒋维东, 李婷, 李玲玉, 梁小龙. 纯液体饱和蒸气压测定实验的改进[J]. 大学化学, 2020, 35(9): 115 -119 .
[5]	梁嘉树,郭东升. 关于等温循环方法推导开尔文公式的讨论[J]. 大学化学, 2019, 34(2): 55 -60 .
[6]	陈云华,龚楚清,张海波,邓立志,夏春兰. 饱和蒸气压测定实验中气流量调控装置的改进[J]. 大学化学, 2018, 33(12): 51 -55 .
[7]	龚楚清,邓媛,邓立志,夏春兰. 新型调压装置在液体饱和蒸气压测定实验中的应用[J]. 大学化学, 2016, 31(3): 49 -54 .
[8]	蒋风雷, 蔡雨萌, 邓立志, 邓媛, 龚楚清, 刘义. 静态法和动态法测量乙醇饱和蒸气压的比较[J]. 大学化学, 2015, 30(4): 47 -53 .
[9]	梁妍钰. 共沸点存在的充分条件[J]. 大学化学, 2015, 30(1): 82 -88 .
[10]	梁山, 崔玉红, 郭艳玲. 外压与凝聚态物质饱和蒸气压关系的讨论[J]. 大学化学, 2013, 28(4): 67 -69 .
[11]	李爱昌. 关于开尔文公式推导的讨论[J]. 大学化学, 2013, 28(2): 81 -84 .
[12]	乔艳红, 孙玉绣. 水的饱和蒸气压测定新方法——绿色化教学改革研究[J]. 大学化学, 2012, 27(4): 47 -50 .
[13]	刘国杰, 黑恩成. Kelvin公式适用于微小气泡吗？[J]. 大学化学, 2011, 26(3): 70 -74 .
[14]	金明善, 李文佐, 宫宝安, 索掌怀. Clausius-Clapeyron方程在解题中的应用[J]. 大学化学, 2011, 26(1): 79 -81 .

开尔文公式计算蒸气冷凝与液体沸腾温度的误差及其分析

Analysis of the Temperature Deviation for Boiling of Liquid and Condensation of Vapor Using Kelvin Equation

RichHTML

PDF

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 3

参考文献 17

相关文章 14

Metrics

推荐阅读 0