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同学你好
我们今天来学习物质的亚稳状态
我们前面学习了弯曲液面的附加压力
和弯曲液面上的饱和蒸气压
我们知道与平面的液面相比
弯曲液面所具有的性质是不一致的
这也导致了物质具有亚稳状态
今天我们就来学习物质的三种亚稳状态
首先我们来看一个水的相图
对于水的相图而言
将一个水由A点
那么我们知道A点对应的是水的蒸气
将它进行降温
理论上降到了M点
应该变为液态的水
但是当我们的操作足够的好
你足够细心的时候
你会继续降温
继续降温
这个时候水依然是以气态的形式存在
到达B点的时候
应该是以液态水形式存在
而它以气态形式存在
那么我们就将这个时候的气体叫做过饱和蒸气
同样我们把一个在B点的液态水进行加热
当它加热到正常的沸点之后
应该由液态变成了气态
但同样如果水足够洁净
大家的操作足够的精良
那么达到了A点
应该以气态形式存在的水依然以液态形式存在
这个时候我们将此时的水叫做过热液体
同样我们将B点液态的水进行降温
当降到凝固点的时候
理论上应该变成了固态的冰
而水足够洁净
大家操作足够细心的话
即使达到了C点
本应该是以固态形式存在的水
依然是液态型的存在
这个时候我们就将此时的水称为过冷液体
下面我们就重点来讨论过饱和蒸气
过热液体
过冷液体三种亚稳状态
首先来看第一种
过饱和蒸气
什么是过饱和蒸汽
就是指正常相平衡条件下
应该凝结而为凝结的蒸气
前面我们已经讨论了
对于弯曲液面而言
它有很大的附加压力
同样它具有很大的饱和蒸气压
举个例子而言
在零度附近
水的蒸气压要达到
五倍于平衡蒸气压的压力才开始自动凝结
分析原因
这是因为由气态的水变为液态的水
最开始没有液态水生成的时候
当生成第一个小液滴的时候
它将具有很大的附加压力
同样将具有很高的饱和蒸气压
饱和蒸气压大意味着水不容易凝结
所以产生了过饱和蒸气
所以蒸气在冷却压缩过程当中
小液滴的附加压力要大于正常水的饱和蒸气压
这是导致过饱和蒸气存在的原因
下面我们来看两个具体的应用
比如说人工降雨
在人工降雨的过程当中
人们经常向空气中喷洒碘化银
其作用的实质便是提供了一个
曲率半径比较大的一个成核中心
让过饱和蒸气在碘化银盛容易凝结从而降雨
另外一方面大家可能会感觉到
下雨过后天气非常的晴朗
空气呢非常的清新
这是因为下雨的过程
是以空气中的灰尘为一个成核中心
让水让过饱和蒸气
在灰尘上进行了一个凝结
和雨水一起下落
所以雨后天朗气清
下面我们来看第二种亚稳状态过热液体
过热液体指的是平衡条件下
应当沸腾
而没有沸腾的液体
我们来分析一下它的原因
首先来看
当一个液体当中有一个很大的气泡时候
这个时候它的附加压力我们可以忽略不计
而当液体沸腾的时候
液体在沸点情况下
小气泡内部的压力和外界的压力一致
液体就沸腾了
那么对于没有小气泡的纯净液体而言
当液体要沸腾的时候
里边需要生成一个小气泡
从无到有的过程
大家可以想象
在最开始生成非常非常小气泡的这个阶段
它的曲率半径是非常小的
曲率半径小意味着附加压力大
附加压力大意味着
弯曲液面上的饱和蒸气压对应的非常大
所以当液体加热到了沸点
它依然没有沸腾
这就是我们本部分讲的过热液体
最后我们来看第三种亚稳状态
过冷液体
过冷液体指的是相平衡条件下
应当凝固而未凝固的液体
前面我们学习了开尔文方程
我们知道弯曲液面上的饱和蒸气压
是大于平面上的饱和蒸气压
下面我们分析过冷液体存在的原因
我们来看两条曲线
OA线和O’A’线
通过前面我们学习开尔文方程我们知道
弯曲液面上的饱和蒸气压
要大于平面液体上的饱和蒸气压
所以普通晶体的饱和蒸汽压是对应的是oa线
这条线
那么微小晶体的饱和蒸气压对应的是A’O’线
通过开尔文方程我们知道
弯曲液面上的饱和蒸气压
大于平面液面上的饱和蒸气压
所以O’A’线在OA线的上方
将这两条饱和蒸汽压线
和液体的饱和蒸汽压线相连接
我们对应得到了凝固点
那么我们可以知道
微小晶体的凝固点要低于普通晶体的凝固点
这便是过冷液体存在的原因
下面我们来看具体的例子
比如说纯净的水
有的时候你将它冷却到零下43度
它依然不结冰
依然以一种液态水的形式存在
所以在处理的过程当中
我们可以将过冷液体当中
加入微小的晶体作为新相种子
这个时候液体将迅速的凝结
将上面的三种亚稳状态进行总结
我们知道亚稳相的产生
实际是相变过程当中的一种滞后现象
它的共性便是由于新相的产生
需要提供非常大的界面能
这也是由于小颗粒物体表面的特殊性
造成了新相难以生成
从而形成了不稳定的状态
也就是我们说的亚稳状态
好本节课的内容讲到这里
-绪论
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--绪论
-1.1 原电池与电解池
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--原电池与电解池
-1.2 离子的迁移数与迁移速率
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-1.3 电导、电导率和摩尔电导率
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-1.4 离子独立移动定律
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--离子独立移动定律
-1.5 电导的测定及应用
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--电导的测定及应用
-1.6 强电解质溶液理论
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--强电解质溶液理论
-1.7 可逆电池
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--可逆电池
-1.8 电池设计
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--电池设计
-1.9 可逆电池热力学
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--可逆电池热力学
-1.10 电极电势和液体接界电势
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-1.11 电池电动势
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--电池电动势
-1.12 极化作用
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--极化作用
-1.13 金属的电化学腐蚀、防腐和钝化
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-1. 电化学--习题
-2.1 化学动力学概述
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--化学动力学概述
-2.2 化学速率，速率方程和反应级数
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-2.3 基元反应和质量作用定律
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-2.4 一级反应
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-- 一级反应
-2.5 二级反应
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--二级反应
-2.6 零级反应和n级反应
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-2.7 反应级数测定方法
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--反应级数测定方法
-2.8 温度对反应速率的影响
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-2.9 活化能和指前因子
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--活化能和指前因子
-2.10 典型复杂反应——平行反应
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-2.11 典型复杂反应——对峙反应
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-2.12 典型复杂反应——连锁反应
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-2.13 速率方程近似处理方法
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-2.14 气体反应碰撞理论
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--气体反应碰撞理论
-2.15 过渡态理论
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--过渡态理论
-2.16 链式反应
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--链式反应
-2.17 光化学反应（一）
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--光化学反应（一）
-2.18 光化学反应（二）
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--光化学反应（二）
-2.19 催化作用原理
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--催化作用原理
-2. 化学动力学--习题
-3.1 表面张力
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--表面张力
-3.2 弯曲表面上的附加压力
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-3.3 物质的亚稳状态
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--物质的亚稳状态
-3.4 液固界面
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--液固界面
-3.5 溶液表面的吸附
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--溶液表面的吸附
-3.6 表面活性剂
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--表面活性剂
-3.7 固体表面
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--固体表面
-3.8 表面吸附方程
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--表面吸附方程
-3.9 分散系统和胶体
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--分散系统和胶体
-3.10 胶体的性质（1）
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--胶体的性质（1）
-3.11 胶体的性质（2）
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--胶体的性质（2）
-3. 表面化学与胶体--习题
-4.1 概述
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-- 概述
-4.2 Boltzmann 统计
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-4.3 撷取最大项
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--撷取最大项
-4.4 最概然分布
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-- 最概然分布
-4.5 a, b值的推导
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--a, b值的推导
-4.6 Boltzmann 公式的讨论
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-4.7 配分函数
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--配分函数
-4.8 配分函数的分离
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-4.9 原子核配分函数
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-4.10 电子配分函数
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--电子配分函数
-4.11 平动配分函数
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--平动配分函数
-4.12 单原子理想气体热力学函数
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-4.13 转动配分函数
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-- 转动配分函数
-4.14 振动配分函数
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--振动配分函数
-4.15 分子的全配分函数
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--分子的全配分函数
