水的基本物理化学性质冰水汽.docx

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水的基本物理化学性质冰水汽

水的基本物理化学性质（冰水汽）

水的基本物理化学性质

一.水的物理性质（形态、冰点、沸点）：

常温下（0~100℃），水可以出现固、液、气三相变化，利用水的相热转换能量是很方便的。

纯净的水是无色、无味、无臭的透明液体。

水在1个大气压时（105Pa），温度

1）在0℃以下为固体，0℃为水的冰点。

2）从0℃-100℃之间为液体（通常情况下水呈液态）。

3）100℃以上为气体（气态水），100℃为水的沸点。

4）水是无色、无臭、无味液体，在浅薄时是清澈透明，深厚时呈蓝绿色。

5）在1atm时，水的凝固点（f.p.）为0℃，沸点（b.p.）为100℃。

6）水在0℃的凝固热为5.99kJ/mole（或80cal/g）。

7）水在100℃的汽化热为40.6kJ/mole（或540cal/g）。

8）由於水分子间具有氢键，故沸点高、莫耳汽化热大，蒸气压小。

9）沸点：

（1）沸点：

液体的饱和蒸气压等於液面上大气压之温度，此时液体各点均呈剧烈汽化现象，且液气相可共存若液面上为1atm（76mmHg）时，则该沸点称为「正常沸点」，水的正常沸点为100℃。

（2）若液面的气压加大，则液体需更高的蒸气压才可沸腾；而更高的温度使得更高的蒸气压，故液体的沸点会上升。

液面上蒸气压愈大，液体的沸点会愈高。

（3）反之，若液面上气压变小，则液面的沸点将会下降。

10）水在4℃（精确值为3.98℃）时的体积最小、密度最大，D=1g/mL。

11）三相点：

指在热力学里，可使一种物质三相（气相，液相，固相）共存的一个温度和压力的数值。

举例来说，水的三相点在0.01℃（273.16K）及611.73Pa出现。

12）临界点（criticalpoint）：

物理学中因为能量的不同而会有相的改变（例如：

冰→水→水蒸气）,相的改变代表界的不同,故当一事物到达相变前一刻时我们称它临界了,而临界时的值则称为临界点。

之温度为临界温度，压力为临界压力。

13）临界温度：

加压力使气体液化之最高温度称为临界温度。

如水之临界温度为374℃，若温度高於374℃，则不可能加压使水蒸气液化。

14）临界压力：

在临界温度时，加压力使气体液化的最小压力称之。

临界压力等於该液体在临界温度之饱和蒸气压。

二.水的比热：

把单位质量的水升高1℃所吸收的热量，叫做水的比热容，简称比热，水的比热为4.18xKJ/Kg.K。

在所有的液体中，水的比热容最大。

因此水可作为优质的热交换介质，用于冷却、储热、传热等方面。

三.水的汽化热：

在一定温度下单位质量的水完全变成同温度的气态水（水蒸气）所需的热量，叫做水的汽化热。

水从液态转变为气态的过程叫做汽化，水表面的汽化现象叫做蒸发，蒸发在任何温度下都能进行。

水的汽化热为2257KJ/Kg。

一般地：

使水在其沸点蒸发所需要的热量五倍于把等量水从1℃加热到100℃所需要的热量。

四.冰（固态水）的溶解热：

溶解热指在一定温度及压力下（通常是温度为298K，压力为100kPa的标准状态），单位质量的冰在熔点时（0℃）完全溶解为同温度的水所需的热量，叫做冰的溶解热。

在等压状态下，溶解热等同于焓值的变化，因此也被称为溶解焓。

冰的溶解热是334KJ/Kg

冰的比热是2.1x103KJ/Kg.K

五.水的密度：

在一个大气压下（0.1MPa），温度为4℃时，水的密度为最大（1g/cm3），当温度低于或高于4℃时，其密度均小于1g/cm3。

水在0~4℃范围内不是热胀冷缩，而是冷胀热缩，即温度升高，体积缩小，密度增大。

六.水的压强：

水对容器底部和侧壁都有压强。

水内部向各个方向都有压强；在同一深度，水向各个方向的压强相等；深度增加，水压强增大；水的密度增大，水压强也增大。

七.水的浮力：

水对物体向上和向下的压力差就是水对物体的浮力。

浮力总是竖直向上的。

八.水的硬度：

水的硬度是指水中含有的钙、镁、锰离子的数量（一般以碳酸钙来计算）。

硬度单位：

mg/L（毫克/升），

mmol/L（毫克当量/升），

PPM（个/百万），

GPG（格令/加仑）。

九.pH值：

pH值是指水的酸碱度，表示水中H+和OH-的含量比例（范围为0-14）。

人体对pH值的反应非常敏感，身体内大部分物质的pH值为6.8，血液和细胞水的pH值为7.2-7.3。

一十.固体溶解物含量（TDS）：

TDS是指水中溶解的所有固体物的含量，单位为mg/L或PPM。

TDS越低，表示水越纯净。

一十一.电导率（CND）：

水的电导率（CND）是指通过水的电流除以水两边的电压差，表示水溶液传导电流的能力，其大小间接反应了水中溶解性盐类的总量，也反映了水中矿物质的总量。

一十二.范德华引力：

对一个水分子来说，它的正电荷中心偏在两个氢原子的一方，而负电荷中心偏在氧原子一方，从而构成极性分子。

当水分子相互接近时，异极间的引力大于距离较远的同极间的斥力，这种分子间的相互吸引的静电力称为范德华引力。

一十三.水的表面张力：

水的表面存在着一种力，使水的表面有收缩的趋势，这种水表面的力叫做表面张力。

一十四.冷吨：

　　制冷学单位，冷吨又名冷冻吨。

冷冻吨是指将一吨水冷冻为冰所需要的能量。

（注：

1冷吨就是使1吨0℃的水在24小时内变为0℃的冰所需要的制冷量。

）1吨0摄氏度的水，在24小时内转换成0摄氏度的冰的能力，

　　冷冻吨表示冷冻机的制冷能力。

单位换算

1美国冷吨=3024千卡/小时（kcal/h）=3.517千瓦（KW）

1日本冷吨=3320千卡/小时（kcal/h）=3.861千瓦（KW）

1冷吨=［1000（kg）*80（k）*4.18（kJ/kg*k）］/［24（h）*3600（s/h）］=3.87kw

1冷吨=［1000kg*334kJ/kg］/［24（h）*3600（s/h）］=3.87kw

　　1马力（或1匹马功率）=735.5瓦（W）=0.7355千瓦（KW）

　　1千卡/小时（kcal/h）=1.163瓦（W）

　　摄氏温度℃=（华氏°F-32）5/9

　　1P=2.5KW=735.5W：

注：

2.5kw对应的是制冷量，而735.5w对应的是电功率

　　◎首先要搞清楚热量的单位,热能也是能量的一种,在国际上功和能的单位是焦耳,焦耳相当于一牛顿的力（N）,其作用点在力的方向上移动一米的距离所做的功.焦耳的符号为J.我国法定热量单位为J.

　　在标准大气压下,将1g的水加热或冷却,其温度升高或降低1度时,所加进或放出的热量称为1卡,以cal表示.工程上常以卡的1000倍来表示热量,称为千卡或大卡,以kcal表示.

在标准大气压下,将11b（磅）（11b=0.454kg）水加热或者冷却,其温度升高或者降低华氏温度1度时,所加进或者除去的热量称为一个英热单位,符号为Btu.

常用换算公式

1kJ（千焦耳）=0.239kcal（千卡）

　　1kcal（千卡）=4.19kJ（千焦耳）

　　1kcal=3.969Btu

　　1Btu=0.252kcal

　　1kcal=427kg.m

　　1kw=860kcal/h

　　1美国冷吨=3024kcal/h=3.51kw

　　1日本冷吨=3320kcal/h=3.86kw

　　例如一台40kw的空调,其制冷量为40*860=3.44万大卡

民用空调喜欢以P为单位，1P=0.735kw,一般能效比为3.2，及制冷量为2352w，算成大卡为2022大卡左右。

可以说,1P的空调制冷量为2000大卡

水在不同压力下的饱和蒸汽温度

压力

温度

压力

温度

压力

温度

压力

温度

MPa

℃

MPa

℃

MPa

℃

MPa

℃

-0.099

6.5

-0.058

76.0

0.000

99.5

0.175

130.5

-0.098

17.0

-0.056

77.5

0.005

101.0

0.180

131.0

-0.097

23.5

-0.054

78.5

0.010

102.0

0.185

131.5

-0.096

28.5

-0.052

80.0

0.015

103.5

0.190

132.0

-0.095

32.5

-0.050

81.0

0.020

104.5

0.195

132.5

-0.094

35.5

-0.048

82.0

0.025

105.5

0.200

133.5

-0.093

39.0

-0.046

83.0

0.030

107.0

0.210

134.5

-0.092

41.5

-0.044

84.0

0.035

108.0

0.220

135.5

-0.091

43.5

-0.042

84.5

0.040

109.0

0.230

136.5

-0.090

45.5

-0.040

85.5

0.045

110.0

0.240

137.5

-0.089

47.0

-0.038

87.0

0.050

111.0

0.250

139.0

-0.088

48.5

-0.036

88.0

0.055

112.0

0.260

139.5

-0.087

50.0

-0.034

88.5

0.060

113.0

0.270

140.5

-0.086

52.0

-0.032

89.0

0.065

114.0

0.280

141.5

-0.085

53.5

-0.030

90.0

0.070

115.0

0.290

142.5

-0.084

55.0

-0.028

90.5

0.075

115.5

0.300

143.5

-0.083

56.0

-0.026

91.0

0.080

116.5

0.310

144.5

-0.082

57.5

-0.024

92.0

0.085

118.0

0.320

145.0

-0.081

59.0

-0.022

92.5

0.090

119.0

0.330

146.0

-0.080

60.0

-0.020

93.0

0.095

119.5

0.340

147.0

-0.078

62.0

-0.018

94.0

0.100

120.0

0.350

147.5

-0.076

63.0

-0.016

94.5

0.105

121.0

0.360

148.5

-0.074

64.0

-0.014

95.0

0.110

121.5

0.370

149.5

-0.072

65.0

-0.012

96.0

0.115

122.5

0.380

150.0

-0.070

66.5

-0.010

96.5

0.120

123.0

0.390

151.0

-0.068

68.0

-0.008

97.0

0.125

123.5

0.400

151.5

-0.066

70.0

-0.006

97.5

0.130

124.5

0.420

153.0

-0.064

71.5

-0.004

98.5

0.135

125.0

0.440

154.5

-0.062

73.5

-0.002

99.0

0.140

126.0

0.460

156.0

-0.060

75.0

0.000

99.5

0.145

126.5

0.480

157.5

0.150

127.0

0.500

158.5

摘自：

《化工工艺设计手册》下册,1986年第一版

0.155

128.0

0.520

160.0

0.160

128.5

0.540

161.0

0.165

129.0

0.560

162.5

加热室温度差=壳层压力（真空度）相应温度-加热室料液温度

0.170

129.5

0.580

163.5

   蒸汽过热度=蒸汽温度-饱和蒸汽压力相应温度

0.600

164.5

水在不同温度下的饱和蒸汽压力

温度→（绝对）压力

80→0.46794

81→0.48722

82→0.50715

83→0.52776

84→0.54908

85→0.5711

86→0.59386

87→0.61738

88→0.64167

89→0.66675

90→0.69264

91→0.71937

92→0.74695

93→0.7754

94→0.80475

95→0.83502

96→0.86623

97→0.8984

98→0.93156

99→0.96572

100→1.0009

101→1.0372

102→1.0745

103→1.1129

104→1.1525

105→1.1932

106→1.2351

107→1.2782

108→1.3226

109→1.3682

110→1.415

111→1.4632

112→1.5128

113→1.5637

114→1.616

115→1.6697

116→1.7249

117→1.7816

118→1.8397

119→1.8995

120→1.9608

水在不同温度下的压力饱和蒸汽压力和汽化热

温度（c）→压力（atm）→汽化热（kj/kg）

100→1.0009→2256.43

105→1.1932→2243.13

110→1.4150→2229.68

115→1.6697→2216.01

120→1.9608→2202.09

125→2.2920→2188.03

130→2.6675→2173.72

135→3.0913→2159.16

140→3.5681→2144.24

145→4.1025→2129.16

150→4.6994→2113.72

155→5.3639→2098.01

160→6.1015→2081.93

165→6.9177→2065.56

170→7.8183→2048.82

175→8.8093→2031.68

180→9.8970→2014.15

185→11.088→1996.21

190→12.388→1977.87

195→13.805→1959.01

200→15.346→1939.73

压力与沸点的关系，可近似地由下式推导出：

logP=A+（B/T）

式中P为蒸汽压，T为绝对温度，A、B为常数。

压力与沸点两者为正比,可用插值换算或

画出曲线图进行对应查询。

压力（kPa）沸点（°C）

101.419100

47.41280

38.59275

31.19870

25.04065

19.94460

15.759755

12.349950

9.593245

7.383540

5.627835

4.246030

3.169225

2.338820

水临界温度和临界压力

　　水的临界温度374℃，临界压力是227

水的临界压力是227.98×105Pa（225大气压），该值以上的压力称为超临界压力，172.25×105Pa（170～210大气压）一般称为亚临界压力。

水的压力越高，水的沸点（也称饱和温度）也越高。

在临界压力下，水加热到沸点374℃（称临界温度）时，一下子全部变成饱和蒸汽。

此时，饱和蒸汽和饱和水的比重相同，两种状态没有任何区别。

水在加热过程中会汽化，一个饱和压力下必然对应一个饱和温度。

在水的定压加热过程中，每个压力下，水都将经历一个未饱和水（o）点，饱和水（a）点，湿饱和蒸汽（x）点，干饱和蒸汽（b）点，直至过热蒸汽（e）点。

随着压力的增高，a点有向右移动的趋势，b点有向左移动的趋势，汽化阶段随着压力的增高而逐渐缩短，当a点和b点重合时，这点就是水的临界点，此时饱和水和饱和蒸汽已经没有任何差别。

因此，水的临界点P=22.129MPa，T=374.12℃

亚临界火电机组蒸汽参数：

P=16~19MPa，T=538℃/538℃或T=540℃/540℃。

  当蒸汽参数超过水临界状态点的参数，统称为超临界机组，（Supercritical）以（SC）表示。

一般超临界机组的蒸汽压力为24~26MPa，其典型参数：

P=24.1MPa、538℃/538℃；我国正在建造的600MW超临界机组的参数为：

P=25.4MPa、538℃/566℃；或P=25.4MPa、566℃/566℃。

  超超临界机组实际上是在超临界机组参数的基础上进一步提高蒸汽压力和温度，国际上通常把主蒸汽压力在24.1~31MPa、主蒸汽/再热蒸汽温度为580℃~600℃/580℃~610℃机组定义为高效超临界机组，即通常所说的超超临界（USC）机组。

国内正在建设的超超临界机组（USC）的主蒸汽P=25~26.5MPa、T=600℃/600℃。

超临界是物质的一种特殊状态，当环境温度、压力达到物质的临界点时，气液两相的相界面消失，成为均相体系。

当温度压力进一步提高，即超过临界点时，物质就处于超临界状态，成为超临界流体。

超临界水是一种重要超临界流体，在超临界状态下，水具有类似于气体的良好流动性，又具有远高于气体的密度。

超临界水是一种很好的反应介质，具有独特的理化性质，例如扩散系数高、传质速率高、粘度低、混合性好、介电常数低、与有机物、气体组分完全互溶；对无机物溶解度低，利于固体分离，反应性高、分解力高；超临界水本身可参与自由基和离子反应等等。

亚临界锅炉：

主蒸汽出口压力15.7~19.6MPa。

超临界锅炉：

主蒸汽出口压力≥22MPa。

超超临界锅炉：

：

商业性称谓，不具备明确的物理定义，仅表示技术参数或技术发展的一个阶段，表示更高的压力和温度，起始点定义不同

1.日本：

大于24.2MPa，或达到593℃

2.丹麦：

大于27.5MPa

3.西门子：

从材料的等级来区分

4.我国电力百科全书：

高于27MPa