沸點計算器

使用克勞修斯-克拉佩龍方程式,估算液體沸騰溫度如何隨壓力改變。

計算新壓力下的沸點
輸入一個已知沸點、對應壓力、目標壓力,以及液體的汽化焓。

關於沸點與壓力

當液體的蒸氣壓等於周遭壓力時,液體就會沸騰。參考表中常見的沸點通常是正常沸點,也就是在一大氣壓下測得的沸點。它並非在所有條件下都固定不變。降低外部壓力,分子在較低溫度下即可逸入氣相;提高壓力則需要更高溫度。因此,高海拔地區的水在低於 100 °C 時就會沸騰,而壓力鍋的運作溫度可高於 100 °C。 本沸點計算器使用積分形式的克勞修斯-克拉佩龍方程式,估算這種由壓力引起的變化。計算以已知沸騰溫度及壓力為基準,再結合目標壓力與莫耳汽化焓。所有溫度都會在內部轉換為克耳文,以千焦耳每莫耳輸入的焓值則轉換為焦耳每莫耳,以符合通用氣體常數的單位。壓力單位會在比值中相消,但兩個壓力值必須一致使用畫面標示的單位。 此方法假設蒸氣近似理想氣體、液體的莫耳體積遠小於蒸氣體積,而且汽化焓在該溫度區間內保持不變。這些假設適用於變化不大的壓力與溫度範圍。在臨界點附近、跨越相變,或目標壓力與基準壓力相差很大時,準確度會下降。工程設計、安全計算或高度非理想混合物,應使用實測蒸氣壓資料或合適的狀態方程式。 請針對目標物質與溫度範圍,選擇可靠的輸入資料。汽化焓會隨溫度改變,並在臨界點附近趨近於零,因此採用接近基準沸點處測得的數值,估算效果最佳。混合物的組成會隨沸騰過程改變,單一純組分計算未必能描述其泡點與露點。即使有這些限制,本計算器仍能為實驗規劃、海拔比較、真空蒸發、蒸餾研究與化學作業提供清楚且快速的估算。

沸點計算範例

輸入估算結果說明
水:101.325 kPa 下為 100 °C;目標壓力 80 kPa;40.65 kJ/mol約 93.4 °C降低壓力會降低水的沸騰溫度。
乙醇:101.325 kPa 下為 78.37 °C;目標壓力 90 kPa;38.56 kJ/mol約 74.9 °C壓力小幅降低,會使沸點小幅下降。
水:101.325 kPa 下為 100 °C;目標壓力 150 kPa;40.65 kJ/mol約 111.3 °C壓力升高會提高估算沸點。

如何計算沸點

  1. 輸入液體的一個已知沸騰溫度。
  2. 輸入該已知沸點對應的壓力。
  3. 輸入目標壓力與液體的汽化焓。
  4. 選取「計算沸點」,查看依壓力調整後的估算值。

沸點計算器常見問題

為什麼沸點會隨壓力改變?

當液體蒸氣壓與外部壓力相等時,就會開始沸騰。外部壓力較低時,較低溫度即可達到此條件;壓力較高時,則需要進一步加熱。

可以使用其他壓力單位嗎?

方程式使用壓力比,因此只要兩個數值單位相同,任何壓力單位都適用。本計算器將兩個欄位都標示為 kPa,以避免不小心混用單位。

哪裡可以查到汽化焓?

化學手冊、安全資料與可信的熱力學資料庫會提供莫耳汽化焓。請盡可能使用接近基準溫度處測得的數值。

適用於混合物嗎?

本工具適用於具有一個代表性焓值的單一物質。混合物的泡點與露點可能隨組成改變,因此較適合使用嚴謹的混合物模型。

克勞修斯-克拉佩龍估算有多準確?

在焓變化不大、蒸氣行為接近理想氣體的適中範圍內,通常具有實用價值。範圍較大或接近物質臨界點時,準確度會下降。