饱和气和未饱和气
生活经验告诉我们,液体盛放在敞口容器中,很容易蒸发掉。要保存液体,必须把它盛放在密闭容器中。这是因为液体分子始终在不停地运动, 其中速度较大的分子很容易冲出液体表面层进入空间;由于容器是敞口
的,已经冲出液面的分子中,只有极少数的分子会跟器壁碰撞或因分子间相互碰撞而重新回到液体中[图 2-31(a)]。在相同时间里,逸出液面的分子数大于重新回到液体的分子数,即液体的蒸发量大于气体的液化量,因此时间长了,敞口容器中的液体会全部蒸发掉。
如果液体盛放在密闭容器中,情况就不同了。蒸发形成的气体分子不可能跑到容器之外的空间去[图 2-31(b)],随着液体的不断蒸发,液面上方气的密度不断增大,由于碰撞而回到液体中的气体分子数也逐渐增 加,如果在相同时间里,回到液体中的分子数等于逸出液面的分子数,液面上方气的密度就不再增大,达到饱和状态;液体的量也不再减小,液体和气体之间达到了动态平衡。处于动态平衡下的气叫做饱和气。
未达到饱和状态的气,叫做未饱和气。通常盛有液体的敞口容器内, 液面上方的气是未饱和气。未饱和气具有和一般气体相同的性质。
实验表明,饱和气具有跟一般气体不同的性质:在体积一定时,由于温度升高,一方面分子运动加剧,饱和气压强将随温度升高而增大;另一方面液体蒸发加快,饱和气密度也将随温度升高而增大,所以饱和气压强将随温度升高而增大得更快。反之,当温度降低时,饱和气密度将随温度降低而减小,饱和气压强也将随温度降低而减小得更快。在温度一定时, 同种液体的饱和气密度是一定值,当体积增大时,有更多的液体将蒸发成气,当体积减小时,有更多的气分子将回到液体中,而饱和气压强将不随其体积的变化而变化。总之,不论是温度变化还是体积变化,都会使饱和气的质量发生相应的变化,因此,对于饱和气,气体实验定律是不适用的。