水的比熱容

物質常用狀態參數：溫度、壓力、比體積（密度）、內能、焓、熵。（只需知道其中兩參數）

比容和比體積概念完全相同。建議合并。單位質量的物質所占有的容積稱為比容，用符號"V"

表示。其數值是密度的倒數。

比熱容(specificheatcapacity)又稱比熱容量，簡稱比熱(specificheat)，是單位質量

的某種物質，在溫度升高時吸收的熱量與它的質量和升高的溫度乘積之比。比熱容是

表示物質熱性質的物理量。通常用符號c表示。比熱容與物質的狀態和物質的種類有

關。

三相點是指在熱力學里，可使一種物質三相（氣相，液相，固相）共存的一個溫度和壓力的

數值。舉例來說，水的三相點在0.01℃（273.16K）及611.73Pa出現；而汞的三相點

在?38.8344℃及0.2MPa出現。

臨界點：隨著壓力的增高，飽和水線與干飽和蒸汽線逐漸接近，當壓力增加到某一數值時，

二線相交即為臨界點。臨界點的各狀態參數稱為臨界參數，對水蒸汽來說：其臨界壓

力為22.11999035MPa，臨界溫度為：374.15℃，臨界比容0.003147m3/kg。

超臨界流體是處于臨界溫度和臨界壓力以上，介于氣體和液體之間的流體。由

于它兼有氣體和液體的雙重特性，即密度接近液體，粘度又與氣體相似，

擴散系數為液體的10~100倍，因而具有很強的溶解能力和良好的流動、輸

運性質。

當一事物到達相變前一刻時我們稱它臨界了,而臨界時的值則稱為臨界點。

臨界點狀態：飽和水或飽和蒸汽或濕蒸汽

在臨界點，增加壓強變為超臨界狀態；增加溫度變為過熱蒸汽狀態。

為什么在高壓下，低溫水也處于超臨界？（如23MP，200℃下水狀態為超臨界？）應該是軟

件編寫錯誤。

超臨界技術：

通常情況下，水以蒸汽、液態和冰三種常見的狀態存在，且是極性溶劑，可以溶

解包括鹽在內的大多數電解質，對氣體和大多數有機物則微溶或不溶。液態水的

密度幾乎不隨壓力升高而改變。但是如果將水的溫度和壓力升高到臨界點

（Tc=374.3℃，Pc=22.1MPa）以上，水的性質發生了極大變化，其密度、介電常

數、黏度、擴散系數、熱導率和溶解性等都不同于普通水。水的存在狀態如圖:

水的臨界壓力是:22.115MPa,臨界溫度是374.15℃；在這個壓力和溫度時，水和蒸汽的密度

是相同的，就叫水的臨界點.

例如，水在一個大氣壓和溫度低于飽和溫度100°C為不飽和。水在10個大氣

壓下飽和溫度為180°C，所以水在10個大氣壓和180°C以下為不飽和。

飽和水曲線顯示水在飽和溫度狀態下，描述的只是飽和狀態下水的性質。

濕蒸汽區域（也稱為兩相區域）描述在濕蒸汽條件下所有的值。它的分

界線是在飽和水和飽和蒸汽。

在任何濕蒸汽區域增加熱量都能使蒸汽變干，但是濕蒸汽一般在同樣的

溫度。濕蒸汽變干躁，它就靠近飽和蒸汽曲線。

干飽和蒸汽曲線顯示在飽和溫度狀態下，描述的只是干飽和狀態下蒸汽

的性質。

過熱蒸汽區域描述蒸汽在溫度高于飽和蒸汽溫度的狀態。保持壓力不變，

加熱飽和蒸汽，它的溫度會上升，就產生過熱蒸汽。

將飽和水繼續加熱，使其全部汽化成壓力為p，溫度為ts的干飽和蒸汽，汽化

過程加入的熱量稱為汽化潛熱。

100℃，1bar條件下，水的汽化潛熱為539Kcal/kg.℃

水的臨界點是溫度374．3℃、壓力22．05MPa，如果將水的溫度、壓力升高到臨

界點以上，即為超臨界水，其密度、粘度、電導率、介電常數等基本性能均與普

通水有很大差異，表現出類似于非極性有機化合物的性質。因此，超臨界水能與

非極性物質(如烴類)和其他有機物完全互溶，而無機物特別是鹽類，在超臨界水

中的電離常數和溶解度卻很低。同時，超臨界水可以和空氣、氧氣、氮氣和二氧

化碳等氣體完全互溶。

水汽溫度高于374.2℃時，氣態水便不能通過加壓轉化為液態水。

水的熱穩定性很強，水蒸氣加熱到2000K以上，也只有極少量離解為氫和氧，但水在通電的

條件下會離解為氫氣和水。具有很大的內聚力和表面張力，除汞以外，水的表面張力最大，

并能產生較明顯的毛細現象和吸附現象。純水有極微弱的導電能力，普通的水含有少量電解

質而有導電能力。

1.水是無色、無臭、無味液體，在淺薄時是清澈透明，深厚時呈藍綠色

3.水在4℃(精確值為3.98℃)時的體積最小、密度最大，D=1g/mL

(1)三相點：在真空容器中，純質的液相、固相、氣相以平衡狀態同時存在的溫度與壓力稱

之。

(2)臨界點（criticalpoint）之溫度為臨界溫度，壓力為臨界壓力。

1.臨界溫度：加壓力使氣體液化之最高溫度稱為臨界溫度。如水之臨界溫度為374℃，若溫

度高於374℃，則不可能加壓使水蒸氣液化

2.臨界壓力：在臨界溫度時，加壓力使氣體液化的最小壓力稱之。臨界壓力等於該液體在

臨界溫度之飽和蒸氣壓。

2.水分子中氫與氧都有同位素存在

(1)氫的同位素有三種

氫(或H)：占天然存在的氫之99.98％

氘[dāo](或D)：占天然存在的氫之0.04％

氚[chuān](或T)：具有放射性

氧化氘俗稱重水(heavywater)，廣用於核子反應器，作為中子的減速器

1、水的形態、冰點、沸點：

純凈的水是無色、無味、無臭的透明液體。水在1個大氣壓時（105Pa），溫度

在0℃以下為固體，0℃為水的冰點。從0℃-100℃之間為液體（通常情況下水

呈液態），100℃以上為氣體（氣態水），100℃為水的沸點。

2、水的比熱：

把單位質量的水升高1℃所吸收的熱量，叫做水的比熱容，簡稱比熱，水的比熱

為4.2x103[焦/克.℃)]。

3、水的汽化熱：

在一定溫度下單位質量的水完全變成同溫度的氣態水（水蒸氣）所需的熱量，叫

做水的汽化熱。（水從液態轉變為氣態的過程叫做汽化，水表面的汽化現象叫做

蒸發，蒸發在任何溫度下都能進行）4、冰（固態水）的溶解熱：

單位質量的冰在熔點時（0℃）完全溶解為同溫度的水所需的熱量，叫做冰的溶

解熱。

5、水的密度：

在一個大氣壓下（105Pa），溫度為4℃時，水的密度為最大（1g/cm3），當溫

度低于或高于4℃時，其密度均小于1g/cm3。

6、水的壓強：

水對容器底部和側壁都有壓強（單位面積上受的壓力叫做壓強）。水內部向各個

方向都有壓強；在同一深度，水向各個方向的壓強相等；深度增加，水壓強增大；

水的密度增大，水壓強也增大。

7、水的浮力：

水對物體向上和向下的壓力差就是水對物體的浮力。浮力總是豎直向上的。8、

水的硬度：

水的硬度是指水中含有的鈣、鎂、錳離子的數量（一般以碳酸鈣來計算）。

硬度單位：mg/L（毫克/升），mmol/L(毫克當量/升)，PPM（個/百萬），GPG

（格令/加侖）

9、pH值：

pH值是指水的酸堿度，表示水中H+和OH-的含量比例（范圍為0-14）。

人體對pH值的反應非常敏感，身體內大部分物質的pH值為6.8，血液和細胞

水的pH值為7.2-7.3。

10、固體溶解物含量（TDS）：

TDS是指水中溶解的所有固體物的含量，單位為mg/L或PPM。TDS越低，表

示水越純凈。

11、電導率（CND）：

水的電導率（CND）是指通過水的電流除以水兩邊的電壓差，表示水溶液傳導

電流的能力，其大小間接反應了水中溶解性鹽類的總量，也反映了水中礦物質的

總量。

12、范德華引力：

對一個水分子來說，它的正電荷中心偏在兩個氫原子的一方，而負電荷中心偏在

氧原子一方，從而構成極性分子。當水分子相互接近時，異極間的引力大于距離

較遠的同極間的斥力，這種分子間的相互吸引的靜電力稱為范德華引力。

13、水的表面張力：

水的表面存在著一種力，使水的表面有收縮的趨勢，這種水表面的力叫做表面張

力。

天然水有哪些特性

水在常溫下呈液態存在，具有一般液體的共性。與其它液體相比，又有許多獨特

的性質。

(1)水在0~4℃范圍內不是熱脹冷縮，而提冷脹熱縮，即溫度升高，體積縮小，

密度增大。

(2)在所有的液體中，水的比熱容最大，為4.18焦耳/克度。因此水可作為優質的

熱交換介質，用于冷卻、儲熱、傳熱等方面。

(3)常溫下（0~100℃），水可以出現固、液、氣三相變化，幫利用水的相熱轉換

能量是很方便的。

(4)在液體中，除了汞（Hg）以外，水的表面能最大。

(5)水溶解及反應能力極強。許多物質不但在水中有很大的溶解度，而且有最大

的電離度。

(6)水的導電性能是隨著水中含鹽量的增加而增大。

第五章工質的性質及水循環

一、水的性質

1、水的三種狀態

隨著溫度的不同，水會呈現液態、氣態、和固態、三種狀態。它們之間能夠互相轉化，鍋

爐中的水是通過加熱沸騰蒸發而成為蒸汽的。

2、水的常溫特性

水在一個大氣壓下,溫度為4℃時體積最小，密度最大，超過或低于4℃時，密度減小，

其體積均要膨脹。所以在冬季停用的鍋爐和管道內不要存水以防止結冰后體積膨脹，凍壞設

備。

3、水的不可壓縮性

水的可壓縮性很小，受到壓力時以相等大小的壓力向各個方向均勻傳遞。對鍋爐及其他受

壓容器作水壓試驗，就是利用這一原理，以檢查各個部分的強度和嚴密性。

4、水的傳遞性

在水的內部，向任何方向都有壓力，在同一高度，對各個方向的壓力都相等，距水平面高

度增加，壓力也增加。

5、水的平衡性

水在連通器(幾個容器底部互相連通的容器)內，當水面上的壓力相等時，各處的水面始終

保持在同一平面上。鍋爐上的水位表就是根據這個原理設置的，即水位表內的水面與鍋筒中

的水面是一致的。通過觀察水位表，就能知道鍋爐內水位的高低。

6、水的比熱容特性

水的比熱容為4.187kJ/(kg*℃),即每千克的水溫度每升高1℃時，所吸收的熱量。水的比熱

容較其它液體大，在相同情況下所吸收的熱量比其它液體多。加上水來源方便，所以通常利

用水作為冷卻或吸熱的介質。

二、水蒸汽的性質

1、飽和狀態

在水的汽化和水蒸氣的凝結過程中，單位時間內逸出液面與回到液面的分子數目相等而

汽液兩相平衡共存時的這種狀態稱為飽和狀態。飽和狀態下的蒸汽及水的壓力和溫度稱為飽

和壓力和飽和溫度，對于一定的飽和壓力有著唯一對應的飽和溫度。

處于飽和狀態下的水和蒸汽，分別稱為飽和水和飽和蒸汽。飽和水與飽和蒸汽的混合物

稱為汽水混合物，若汽水混合物中以蒸汽為主，而水占的比例較小時，則稱為濕飽和蒸汽。

不含水的純飽和蒸汽稱為干飽和蒸汽。

在汽水混合物中，蒸汽所占的質量份額叫做“干度”，用符號X表示。干飽和蒸汽的干度

為1，飽和水的干度為0，濕飽和蒸汽的干度在0與1之間。當蒸汽的溫度高于與其壓力所

對應的飽和溫度時，稱為過熱蒸汽，過熱蒸汽的溫度與飽和溫度之差稱為蒸汽的“過熱度”。

當水的溫度低于與其壓力所對應的飽和溫度時，這種水稱為欠熱水。飽和溫度與欠熱水

的溫度之差稱為水的“欠熱度”。

2、汽化過程

定壓過程

水在鍋爐中被加熱而汽化的過程可以近似地視為在定壓下進行的，因為水、

汽通過鍋爐所發生的壓力降低與其絕對壓力相比是很小的。

定壓下水的加熱和汽化分為三個階段：

①水的預熱：將欠熱水進行加熱，使之達到飽和溫度成為飽和水。1kg欠熱水變為飽和水所

需吸收的熱量稱為其“欠熱”。

②水的汽化：繼續加熱飽和水，就開始產生蒸汽，成為汽水混合物（濕飽和

蒸汽），汽化是在飽和壓力和飽和溫度下進行的，定壓、同時也是定溫過程。隨著汽化的進

行，汽水混合物的干度逐漸增大，最終變為干飽和蒸汽而結束汽化階段。1kg飽和水變成干

飽和蒸汽所需吸收的熱量稱為水的“汽化潛熱”，用符號Y表示，單位為kJ/kg。

③蒸汽的過熱：繼續加熱干飽和蒸汽，可使其溫度升高，成為過熱蒸汽。1kg干飽和蒸汽加

熱到某個過熱溫度所需吸收的熱量稱為過熱熱量。

3、臨界參數

水的臨界參數：水的飽和壓力與飽和溫度是單值函數關系，壓力增高，與之相對應的飽和

溫度也升高。不同飽和壓力下的汽化潛熱也是不同的，隨著壓力的增高，汽化潛熱逐漸減少。

當壓力達到22.12MPa，即臨界壓力時，汽化潛熱為零，水的汽化階段縮為一點，此時的溫

度374.15℃,則稱為臨界溫度。在臨界壓力以上，水和汽的熱力差別消失。

4、水蒸汽性質表（在工作中會經常用到，要會查，現有電子版表，較方便）。

注意：濕和干飽和蒸汽的區別，蒸汽里面含有水，稱為濕，不含水稱為干，既用氣的含量x

表示時，則飽和水x=0；濕飽和蒸汽x=0~1之間，干飽和蒸汽x=1.

欠熱水：

飽和水：

濕飽和蒸汽：

干飽和蒸汽：

過熱蒸汽：

蒸汽是比較特殊的介質，一般情況下所說的蒸汽是指過熱蒸汽。過熱蒸汽是常見的動力能源，

常用來帶動汽輪機旋轉，進而帶動發電機或離心式壓縮機工作。過熱蒸汽是由飽和蒸汽加熱

升溫獲得。其中絕不含液滴或液霧，屬于實際氣體。過熱蒸汽的溫度與壓力參數是兩個獨立

參數，其密度應由這兩個參數決定。