題:
當倒入碗中時,高壓儲存的液態氨的溫度,室溫下是否突然降至-33.35°C?
Hiiii
2017-03-18 21:05:04 UTC
view on stackexchange narkive permalink

氨的沸點為 $-33.35 \ \ mathrm {^ {\ circ} C} $ span>及其臨界溫度 $ 132.4 \ \ mathrm {^ {\ circ} C} $ span>遠遠高於室溫。因此,我們可以將氨氣壓縮到瓶中以將其液化,然後將其永久保存在室溫下。
(即使將瓶保持在室溫下,高壓也會使氨氣保持液態。)

希望我對上述想法是正確的。接下來,我打開瓶子,將一些液氨倒入碗中。由於這個碗的氣壓是1 atm,所以我希望會發生一些事情。 溫度是否突然下降到 $-33.35 \ \ mathrm {^ {\ circ} C} $ span>?如果是這樣,為什麼?

我正試圖將其與氣體的絕熱膨脹相關聯–氣體在膨脹並失去動能的情況下確實在周圍起作用,但是這裡存在氨當溫度下降到 $-33.35 \ \ mathrm {^ {\ circ} C} $ span>時處於液態。我看不到氨氣能完成任何工作,因此看不到溫度如何降低。我覺得我缺少一些重要的概念。

當壓力下降時,氨要蒸發。但是蒸發消耗的能量只能來自環境(由碗和氨組成)。現在你看到發生了什麼嗎?
在1個大氣壓和室溫下,碗中的氨氣遠高於其沸點。是的,它確實希望蒸發。蒸發所需的能量是否來自液氨本身?因此,冷卻液體!哇!謝謝 (:
嘿,只是一個小問題。液氨會由於蒸發而冷卻到其沸點以下嗎?我知道狀態更改期間溫度保持恆定。但似乎這裡的情況有所不同,我不明白為什麼它不能低於沸點。
溫度可能會很冷。這種情況不是處於平衡狀態,因此在狀態變化中溫度保持不變的簡單想法不適用。
@Hiiii液體之所以要蒸發,是因為周圍空氣中的蒸氣壓小於飽和蒸氣壓,而不是因為它與沸騰溫度有關。沸騰溫度只是飽和蒸氣壓等於環境大氣壓的情況。
一 回答:
matt_black
2017-03-18 22:27:22 UTC
view on stackexchange narkive permalink

了解發生的事情的關鍵是蒸發會消耗能量。

將液體的狀態更改為氣體需要輸入能量:這是基本的熱力學。除了與溫度變化相關的任何影響外,溫度變化還會消耗能量或釋放能量。

當液態氨蒸發成氣態氨時,需要從某個地方獲取能量。如果將室溫下的液氨倒入室溫下的碗中,它將在高於沸點時蒸發。但是這種蒸發需要能量的輸入。該能量將來自由碗和其餘液體組成的環境。提供能量的唯一方法是冷卻其餘的液體和便盆。這種情況很快發生,並且由於沒有足夠的時間來使液體的溫度與碗周圍的環境溫度保持平衡,因此溫度通常會局部降低到氨的沸點以下。 p>

最終結果是,您將在低於其沸點的溫度下得到一些液態氨和大量氣態氨(不要在通風櫥中這樣做)。

用於蒸發水的揮發性液體通過類似的過程被強制蒸發。例如,將一小碗水放在一大碗的乙醚中。將空氣吹到醚上,該醚將蒸發,並從其環境中吸收能量(包括剩餘的醚和一碗水)。如果您使用了足夠的乙醚,水將凍結。我不建議這樣做,因為醚非常易燃,但這曾經是化學課上對此過程的常見證明。

校正:液態氨會沸騰直到達到沸點為止。它不會降到沸點以下。而且,該過程將基本上瞬時發生,即在釋放壓力的閥中。
-1
為什麼我在這裡錯過這裡對焦耳-湯姆森效應的任何考慮?最初的問題是氨的臨界溫度為132攝氏度,並且有一個規則,即范德華樣氣體的焦耳-湯姆森反演溫度為臨界溫度的6.75倍(以K為單位),任何氨樣品最初在室溫和壓力下儲存的天然氣僅通過膨脹就已經“冷卻”了。如果樣品足夠大,並且系統保持絕熱...
@Buttonwood在這種情況下,看看這是否對冷卻非常重要。可能不是這樣,因為在沒有傳熱的絕熱系統中不會發生膨脹。
@Buttonwood聽起來像是一個單獨的答案...?請張貼,聽起來很有趣
@matt_black我同意這很有趣,因為推理假定樣品已經是氣體,而不是液體。為了指出焦耳-湯姆森效應,我最近剛讀到關於用作雪橇滑道冷卻劑的氨的想法,我就想到了,即使環境溫度穩定在20攝氏度左右(45噸氨水電路和四個250 kW的集合體...)
-1


該問答將自動從英語翻譯而來。原始內容可在stackexchange上找到,我們感謝它分發的cc by-sa 3.0許可。
Loading...