塑料瓶与白气

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/14 17:20:37
把装了一些水的塑料瓶子从中间扭曲,使内部压力变大,再瞬间搓开瓶盖,会发出“砰”的一声。为什么这时瓶内会冒出白气?

首先,根据热力学第一定律——系统内能的改变量E = 外界向系统传递的热量Q + 外界对系统作的机械功W:本题中的系统主要就是被瓶子封闭的那一段空气以及其中的水蒸气。瓶内的压缩空气在突然开盖时急剧膨胀,这时外界的大气压力是阻碍膨胀的,亦即系统中各质点的受力方向(由外向内)与其位移方向(由内向外)是相反的,所以,外界对系统作负功——W<0。因为膨胀过程迅速,可认为热量还来不及在系统和外界之间传递——Q=0。因此,E=Q+W=0+W=W<0——系统内能的改变量为负,即系统内能减小,于是,那段气体及其中的水蒸气都要降温。(当初在挤压瓶子时,外界对内做功,会使瓶中升温,但因时间相对较长,来得及与周围交换热量,所以,大部分增加的内能都散失掉了。)

其次,水蒸气的饱和蒸汽压随温度的下降而急剧下降,开始基本是室温的封闭空气里的水蒸气的实际压强比那时的水蒸气的饱和蒸汽压小,所以仍以气体水分子的状态存在;开盖急速膨胀而降温时,尽管此时空气里的水蒸气的实际压强也随着膨胀而降低,但此时的水蒸气的饱和蒸汽压下降得更快,以至于水蒸气的实际压力超过了饱和蒸汽压,于是其中的部分气态的水分子必然要凝结成液态(直到实际压强降到与饱和蒸汽压相等),这样就形成了小水珠。为数众多的细小的小水珠看起来就是白色的烟雾。

再次,气体急速膨胀时本身也有了向外冲的惯性,这会使得瓶中水面上的气压有一小段时间比大气压还低,这就增大了水的蒸发量,使得空气中的气态水分子的量更多些,这样水蒸气的实际压强就会更高些,就更容易超过此时的饱和蒸汽压,形成的白雾也会相应更多些。

另外,周围接近瓶口的空气中的水蒸气也会在喷出的冷气的作用下降温凝结,这也是白气的一部分。

把装了一些水的塑料瓶子从中间扭曲,使瓶内压强增大从而使水汽化,瞬间搓开瓶盖使压强减小,使水液化成小液滴附着在空气中,"白气"则为小水滴.

空气内能转化为机械能,内能减少,降温

空气内能转化为机械能,内能减少,水蒸气液化

压强瞬间减小,使表面的水气化,一般在秋冬才有吧