三态六变及吸热放热图(液化石油气和液氮的原理居然这么简单粗暴)(1)

上两期,我们聊了关于气化那些事儿,它特指液体变为气体。既然液体可以变为气体,那气体也能变为液体吗?

那是必须的。

瓦特的蒸汽机就是靠变为液体的水蒸气驱动的。

注意:水蒸气看不见摸不着,无色无味,是气体。而蒸汽是漂浮的小水珠,是液体(详见《物态变化LV1》)。

两者区别在于前者的“气”字没有三点水,后者则有三点水。

气体变为液体主要受物质种类,压力和温度的影响(这里的压力指容器对气体的压力)。

这就叫液化。

液化

我们最熟悉的液化例子,莫过于路边小黑摊用液化石油气或液化天然气煮的土豆了吧?

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这玩意儿周围可是严禁烟火的。在常温常压下,它被点燃后是会爆炸的。

因为石油气是靠沸点增大来液化的。

现在,我们一般不靠温度这一特性液化气体——咋降温呀?降温的液氮?那液氮哪来?去太空降温?火箭也靠液氢液氧!我们说过,它们沸点和液氮差不多。

这就陷入先有鸡还是先有蛋的死循环了。

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所以只有用“压力”这一特性来液化气体。

俗话说得好:鸭梨山大。只要压力大,液化就不怕。

注意:这里液化气体不是使它的沸点变大,而是加压。

我们都知道一个科学原理:热胀冷缩(冰和少数物质除外,但是氮气不除外)。

这还要请出大色盲道尔顿的原子论。

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原子在各自位置上抖动。抖动越快,温度越大。

既然抖动的快,那一个原子所需的空间也就越大,物体自然就膨胀了。

这就是热胀冷缩的原理。

这可好了,既然冷会使物体变小,那使物体变小,温度就降低咯?

是的。

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就这样,我们压缩氮气,就得到了液氮。

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看上去简单粗暴,实际上非常实用。

现在液氮都是这么制造的。

保存液氮也是一个大问题。我们只有通过沸腾三大性质(液体种类,温度,气压)来解决问题。

液体种类我们没辙,气压?就是钻石也扛不住。那就只有降温了。

或者说保温

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这玩意儿是不能用保温杯装的,要用专业液氮罐装。

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外界向液氮传热只有两种途径:接触传播或热辐射。

接触传播必须有物质媒介传热。但我们有法来解决:抽真空!

那热辐射呢?太阳对地球就是通过它来传热。但由于外层热辐射太小了,几乎等于零,不会使它沸腾。

液氮罐中,颈管十分重要,它留了一定间隙使氮气不会积压,不会使液氮罐爆炸。

气化与液化的区别

关于这个,你就记住一句话:

气化吸热,液化放热。

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原理就是热胀冷缩。

  • 气化特指液体变为气体,分沸腾和蒸发。
  • 液化特指气体变为液体。
  • 沸腾条件:达到沸点,持续供热,内外同时进行。
  • 蒸发:液体表面进行。

气体液体之间可以相互转化,那冰融化又是咋回事?

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