2022年水的基本物理化学性质 .pdf

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1、1 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 0100，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。纯洁的水是无色、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5.99 kJ/mole(或 80 cal/g)。7)水在 100的汽化热为40.6

2、 kJ/mole(或 540 cal/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，且液气相可共存假设液面上为1 atm(76 mmHg) 时，则该沸点称为正常沸点，水的正常沸点为100。(2) 假设液面的气压加大，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，假设液面上气压变小，则液面的沸点将会下降。10) 水在 4 ( 精确值为) 时的体积最小、密度最大，D = 1g/mL 。11) 三相点：指

3、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273.16K 及 611.73Pa 出现。12) 临界点critical point：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，假设温度高於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

4、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，水外表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。精选学习资料 - -

5、 - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页2 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 3KJ/Kg.K 五 . 水的密度：在一个大气压下Pa，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 04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

6、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

7、值为7.2-7.3。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，表示水越纯洁。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。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。十三 . 水的外表张力：精选学习资料 - - - - -

8、- - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页3 水的外表存在着一种力，使水的外表有收缩的趋势，这种水外表的力叫做外表张力。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 =千瓦 KW 1 日本冷吨=3320 千卡 /小时 kcal/h =千瓦 KW 1 冷吨 = 1000kg 1 马力或1 匹马功率

9、=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 k

10、cal 表示 . 在标准大气压下,将 11b(磅 )(11b=) 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，

11、 ，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 大卡精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页4 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MPaMPaMPaMPa-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 2

12、8.5 -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 8

13、5.5 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 11

14、5.5 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 14

15、8.5 -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 7

16、3.5 -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 精选学习资料 -

17、 - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页5 水在不同温度下的饱和蒸汽压力温度 (绝对 )压力80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 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)100 105 1.1932 110 1.4150 115 1.6697

18、120 1.9608 125 2.2920 130 2.6675 135 3.0913 140 3.5681 145 4.1025 150 4.6994 155 5.3639 160 6.1015 165 6.9177 170 7.8183 175 8.8093 180 9.8970 185 11.088 190 12.388 195 13.805 200 15.346 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) 101.41

19、9 100 47.412 80 38.592 75 31.198 70 25.040 65 19.944 60 15.7597 55 12.3499 50 9.5932 45 7.3835 40 5.6278 35 4.2460 30 3.1692 25 2.3388 20 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页6 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

20、105Pa 170210 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异。因此，水的临界点

21、P=22.129MPa ， T=374.12 亚临界火电机组蒸汽参数：P=1619MPa ，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2426MPa ，其典型参数：P=24.1 MPa 、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，

22、国际上通常把主蒸汽压力在24.131MPa 、主蒸汽 /再热蒸汽温度为580600 / 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= 2526.5MPa 、T= 600 / 600 。超临界是物质的一种特殊状态，当环境温度、压力到达物质的临界点时，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、

23、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，利于固体别离，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15.719.6MPa 。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 ，或到达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 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页