蒸發與沸騰(evaporation and boiling)

蒸發與沸騰(evaporation and boiling)
台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

蒸發(evaporation)與沸騰(boiling)是物質由液態轉變為氣態的相變過程，在溫度未達到沸點之前，物質由液態轉變為氣態的相變過程稱為蒸發；每種液體僅當溫度升高到一定值(沸點)時才會沸騰，沸騰是在液體表面和內部同時進行的劇烈汽化過程。一般常將蒸發與沸騰此兩種現象合稱為汽化。　　

在一定溫度下，只有動能較大的液體分子能擺脫其他液體分子吸引，逸出液面。故溫度越高，蒸發越快，此外將液體的表面積加大、環境通風良好也有利於液體蒸發。蒸發的逆過程是凝結(condensation)，即氣相轉變為液相。在密閉容器中，例如有加蓋的杯子中置入一些水，當蒸發與凝結過程達到動態平衡時，氣－液兩相共存，此時的蒸氣壓稱為飽和蒸氣壓(saturated vapor pressure)。對同一物質，飽和蒸氣壓隨溫度升高而增大，在壓力－溫度圖上其間的關係叫蒸氣壓曲線，曲線上各點表示氣、液兩相平衡共存的溫度與壓力狀態。 　　

當飽和蒸氣壓增加到與外界壓力相同時，在液相中的氣泡體積驟然脹大，在浮力作用下迅速上升到液面並放出蒸氣。這種劇烈的汽化會造成液面翻騰現象，就稱為沸騰，此時溫度稱為沸點(boiling point)。當溫度到達沸點時，如果液體本身過於純淨，無法進行小氣泡的成核作用(nucleation)，則溫度高於沸點時仍不沸騰。這種液體稱為過熱(super-heated)液體。過熱液體也是一種過飽合現象，非常不穩定，稍有震動或雜質進入便立即誘發瞬間沸騰，以致沸水溢出而產生燙傷事件。

液體汽化時分子平均距離會增大、使體積急劇增大，此過程需克服分子間引力並反抗大氣壓力作功。因此，液體的汽化為吸熱反應。液體汽化所需吸收的熱量稱為汽化熱(heat of evaporation)，純物質的汽化熱也是一種物質重要的特性，汽化熱愈高則表示液體分子間的作用力愈大。例如水的汽化熱為40.8 kJ/mol，氦的汽化熱為0.0845 kJ/mol。

參考資料： http://encyclopedia.thefreedictionary.com/enthalpy+of+vaporization
                      http://encyclopedia.thefreedictionary.com/evaporation
                      http://baike.baidu.com/view/127126.htm