題:
水蒸氣如何不可見?
Okama Ksakas
2017-01-09 01:42:08 UTC
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此站點說看不到水蒸氣。

但是,看看這張照片:

visible water vapor

那不是水蒸氣嗎?

相關:http://physics.stackexchange.com/q/13977/2451
在高大的燒杯或玻璃罐中煮沸少量的水,並在微波爐中蓋上一個鬆動的蓋子,一旦將其加熱到一定溫度,裝滿罐中的水蒸氣就將消失。
關於隱形水蒸氣的真實故事。在當今的許多發電廠中,蒸汽用於驅動渦輪機(通過各種方式加熱)。在發生蒸汽洩漏的情況下,蒸汽處於極高的壓力和溫度下。這意味著15-20英尺或更長的蒸汽流不會開始形成可見的凝結。它也非常嘈雜,所以您聽不到洩漏在哪裡。當尋找這些洩漏時,一個人在它們前面揮舞著一把掃帚柄。他們知道何時發現洩漏,因為蒸汽實際上會將掃帚手柄切成兩半!**那是無形的水蒸氣!
+1我小時候總是遇到這個問題(當我不是這樣的孩子時……)。
當人們談論由水蒸氣構成的雲層時,這總是讓我感到煩惱。不,它們不是-如果您可以看到它們,則它們不是水蒸氣,因為水蒸氣是不可見的。
在此實驗中[用水點燃火柴](https://www.youtube.com/watch?v=f6QR2AN6_es),您將看到加熱到沸點的水和加熱到200的水蒸氣之間的水霧之間的區別度。
@CortAmmon,請告訴我在某個地方發生這種情況的視頻!
有,卡巴斯德提供了一個。
五 答案:
Gert
2017-01-09 01:54:14 UTC
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水蒸氣是一種透明無色的氣體,因此肉眼無法看到。

您在第二個鏈接中的照片中看到的(部分)是condensed水蒸氣,即(或薄霧)。霧中包含細小的離散水滴,光線以隨機方向從其表面反彈,從而產生可見性。

相比之下,水蒸氣僅包含自由分子,太小而不能反射光,因此像大多數氣體一樣,看不見純淨的水蒸氣(沒有任何冷凝物)(某些氣體是透明的但有色的像氯氣)。

評論不作進一步討論;此對話已[轉移為聊天](http://chat.stackexchange.com/rooms/51440/discussion-on-answer-by-gert-how-are-water-vapors-not-visible)。
格特,當您說光在水滴上反射時,是否全部是光波長?我的意思是,可見光譜明顯反彈,但是IR也會在水滴上散射嗎?
Crowley
2017-01-09 18:45:15 UTC
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故障是由物理學中和通用語言中的蒸汽和蒸氣定義引起的。

水蒸氣和蒸汽的物理定義是水的氣相。用通俗的語言來說,就是“鍋上有白水,到那裡冷的時候就用溫水”。

拿玻璃水壺放到爐子上,把水燒開。

您將看到底部的氣泡越來越多,而水量則消失了。這些氣泡僅包含水蒸氣。如果您達到整個體積的沸騰溫度,這些氣泡就會停止消失,並會在氣泡彈出的頂部運行。

您還將看到這些氣泡是無色的,而不是白色或灰色。這意味著它們充滿了(無形的)無色氣體-水蒸氣。

它們一旦彈出,蒸氣就會離開周圍的熱水,進入較冷的空氣,在那裡溶解直至達到飽和點,不再有水蒸氣可以溶解-從而凝結。在水壺上方形成“蒸汽”,在水壺外面形成霧和雲。它會凝結在其可能形成的任何界面上-蓋子,灰塵,水滴-並形成潮濕的空氣-水滴的混合物。這兩個階段都是無色的,但是由於折射的折射率不同,所以光線被散射在那裡,您可以看到白色(灰色)的蒸汽雲。

觀察水壺中產生的蒸汽,您會發現它消失了。這是由於高溫液滴到達不飽和空氣,再次蒸發並形成一種無色相-潮濕空氣引起的。


當(少量)液態水變成氣態時,氣泡形成,氣泡僅包含水。沒有氣體-裡面只有水蒸氣。當氣泡彈出時,氣泡中的蒸氣將釋放到稱為空氣的氣體混合物中,並在其中擴散(增加絕對濕度)。如果不是水而是液態氯,則氯氣會擴散(增加其在空氣中的濃度)。如果是乾冰塊,則二氧化碳氣體會釋放並溶解在空氣中。

當溫度低於露點(受濕度和壓力驅動)時,(過)飽和空氣中的水分會凝結。在開水的情況下,濕度會發生變化(增加),空氣中的水會凝結並形成白色不透明的蒸汽雲。如果是氯氣,您會看到黃色的透明雲。在乾冰的情況下,加熱模塊和蒸發二氧化碳所消耗的熱量導致周圍潮濕空氣的溫度降低。當溫度降到露點以下時,水會凝結,您會看到白色不透明的雲。

蒸汽雲是白色的,因為水不會吸收特定波長(顏色)的光。它是不透明的,因為有大量的圓形或隨機取向的小顆粒。因此,它們將光反射到隨機方向。由硫酸銅,$ CuSO_4 \ times5H_2O $組成的雲將是藍色的(由於選擇性的光吸收)和不透明的(由於光的散射)。

假設我們只有少量的熱水蒸氣,但周圍只有潮濕的冷空氣。

  • 溫度將通過散熱達到平衡。
  • 水蒸氣將在潮濕的空氣中擴散。

您將觀察到的內容很大程度上取決於溫度,壓力和體積。如果空氣濕度足夠低,水將溶解而沒有任何影響。如果濕度足夠大,水蒸氣和邊界附近的溫度可能會降到露點以下,並且由於過飽和狀態,蒸氣可能會凝結並釋放出另一種熱量(凝結焓)。這將形成可見的雲。然後,水滴在空氣中擴散,並可能蒸發(消耗的熱量與冷凝時釋放的熱量相同)或散發在其中。在這兩種情況下,其餘部分的雲都將變得難以區分。

那麼這些氣體變成氣泡,當它們彈出時變成水蒸氣?然後這些“看不見的熱”水蒸氣與空氣混合併形成霧?而且因為水是一種有光澤的表面,光從它上面散射了,我們可以看到霧了嗎?但是我有一個問題,如果少量的熱水蒸氣與冷空氣混合會怎樣?不管混合多少量的小水,因為光會散射水,仍然能夠顯示出小量嗎?
不,氣泡僅充滿水蒸氣。當它們爆裂時,蒸氣釋放到空氣中。
那就是我的意思。我的其他問題仍然適用。.您能回答嗎?謝謝。
-1
我建議將硫酸銅交換為實際上可以蒸發並具有彩色蒸氣的物質,例如碘I2。硫酸銅是一種在高溫下會分解的鹽。同樣,CuSO4·5H2O的藍色來自於$ Cu ^ {2 +} $的水合,無水CuSO4是無色的。通常,將液體(更不用說溶液)的顏色外推到氣體的顏色(不是很多人以液體和氣體形式對人眼無色的物質)推斷不是一個非常安全的選擇)。
@cbeleites好點了,但是我想到的是$ CuSO_4 \ cdot5H_2O $灰塵而不是氣體。提到有色氣體的情況是用氯。
Peter - Reinstate Monica
2017-01-09 20:41:31 UTC
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您的問題在某種程度上是語言問題。自然語言非常不精確和模棱兩可。這是所有科學發展自己的術語的根本原因。

不幸的是,在這種情況下,梅里亞姆-韋伯斯特蒸氣表的四個含義中的兩個幾乎彼此相反。

具體:

  • Yes,​​您看到的白雲在日常語言中正在“蒸發”,因為每個成年人都願意指出一個三歲的孩子。這是 Merriam-Webster在 vapor:

    條目中的第一個定義

    擴散的物質(如煙或霧)懸浮漂浮在空氣中並損害其透明度。

    這種“蒸氣”是霧,就像雲一樣:微小的液體液滴懸浮在空中。

  • No,您所看到的在科學意義上顯然不是“蒸發”。從科學上講,蒸氣定義為

    不同於液態或固態的氣態物質

    是Merriam-Webster州的 vapor 的第二個定義。為了知道什麼是氣體,我們可以看一下它的 Wikipedia文章:

    純淨氣體可能由單個原子組成(例如,稀有氣體 氖),由一種原子(例如,氧)製成的元素分子, 或由各種原子(例如碳 二氧化碳)。

    水蒸氣,即氣態水,因此由單個的水分子組成,由於它們的小尺寸,它們不會反射或(在此範圍內)不會明顯吸收或分散可見光。因為沸騰水之上的可見霧或云(在日常語言中被稱為“蒸氣”)由少量的 fluid (不是氣態!)水液滴組成,因此它們不是“蒸氣”。這種科學意義。矛盾的是,科學意義上的水蒸氣正是您看不到的圖片。
+1表示“語言非常準確且含糊不清”。這就是為什麼我們擁有lambda演算和數學等工具的原因。和律師。
@WalrustheCat ITYM *不精確*。
哈哈並容易出現用戶錯誤。
Hot Licks
2017-01-09 06:45:19 UTC
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幾乎每種氣體都可以在一定溫度下冷凝成液體,幾乎每種液體都可以作為氣體“沸騰” ※ sup>。只是有些在高溫下經歷這種轉變,而另一些在低溫下經歷。

水的轉變點(在海平面壓力下)為100攝氏度,因此您大多會以液體形式體驗它。另一方面,氧氣在−183°C時沸騰,因此只有在使用特殊設備冷凝後才能看到液體。

但是在其沸點以下,水仍然會以相對少量的量蒸發到空氣中,直到在給定的溫度和壓力下達到“飽和點”為止。 (這是氣象學家在談論“濕度百分比”時所說的。)當水接近飽和點(接近“ 100%濕度”)時,它會在液體和氣體之間來回切換,因此微小的水滴會最終懸浮在空中。這些霧滴是您在霧氣,雲朵,茶壺產生的“蒸汽”等中看到的。


※我之所以說“非常多”,是因為某些材料在達到“沸點”之前可能會經歷某種化學轉化。

壓力不是力量嗎?我不明白“對於給定的壓力(力)”是什麼意思?壓力如何影響飽和點?我知道在特定溫度下(例如100℃)會沸騰,而飽和點就是濕度百分數我從你那裡了解到,華爾如何懸浮在半空中,不是懸浮意味著混合?
好吧,在海邊,沸水在100°C時沸騰。在海拔8公里的喜馬拉雅山,水的沸騰溫度要低得多。飽和點意味著100%的相對濕度-您不能在氣相中添加更多的水蒸氣。如果您的相對濕度為50%,則意味著在給定的溫度和壓力下,空氣中的水蒸氣含量僅為其一半。溫度越高,容量越大,壓力越低,容量越大。
嗯,據我所知,濕度百分比是指氣體再次變為液體而液體變為氣體時達到的點,這意味著冷凝和蒸發的混合物,對嗎?以及它如何在液體和氣體之間來回切換?這是濕度百分比的設定規則嗎?我還不明白水與空氣的懸浮(混合)過程如何發生?你是說水蒸氣嗎?還是我的suspend定義有問題。很抱歉,如果存在,在Google上的定義確實比實際複雜得多。
@OkamaKsakas-考慮一下-當空氣中的某些氣態水凝結時,由於條件徘徊在100%的濕度附近,因此它首先會凝結成細小的水滴。發生這種情況時,水會散發出少量的熱量,因此相對濕度(部分取決於溫度)將被降低。因此,您只剩下空氣中的微小水滴,來回切換。最終,重力會將它們拉到地面,但是隨機的空氣運動(有些是由於散發出來的熱量)將傾向於使液滴保持懸浮狀態。想想“布朗運動”。
-1
@OkamaKsakas這在任何熱力學過程中都是如此,實際上-總是一條雙向路,我們只是調整哪一側佔據優勢。例如,我們可以將糖溶解在熱水中直到不能溶解為止-溶液已飽和。但是真正發生的是,各個“分子”以相同的速率不斷進出溶液。當水變冷時,“進入溶液”的速度變慢,糖開始從溶液中大量沉澱出來,形成晶體。
zirun
2017-01-09 18:38:49 UTC
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當水分子在理想環境下變成蒸氣時,肉眼看不見。 在凝結狀態下,分子通過彎曲原理反射光線,因此我們可以觀察到這種蒸汽凝結,如面紗煙霧效應



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