液体蒸发速率计算

液体的蒸发速率当液相和饱和蒸气相平衡共存时，在单位时间内从单位液体表面蒸发出去的分子的数目（蒸发的分子通量）应该和在单位时间内凝结到单位液体表面的分子的数目（凝结的分子通量）相等。如果忽略饱和蒸气分子碰到液体表面时的反射，认为碰到液体的分子都要凝结，就可以用饱和蒸气的分子通量J来表示在单位时间内凝结到单位液体表面的分子的数目（凝结的分子通量）。现在如果假定所有从液体表面蒸发出去的分子都立即被抽走，就不必再考虑刚刚蒸发出去的分子又可能因受到其他分子的碰撞而重新凝结，此时液体表面会下降，设液体表面下降的速率为u.u可以称为液体的蒸发速率，其实就是在单位时间内从单位液体表面蒸发出去的液体的体积，它等于蒸发的分子通量除以液体的分子数密度，也等于凝结的分子通量除以液体的分子数密度。设饱和蒸气可以视为理想气体，饱和蒸气的压强为p、热力学温度为T、分子的平均速率为v、分子数密度为ng、密度为g，分子的质量为m，摩尔质量为，液体的分子数密度为nl、密度为l，普适气体常量为R，圆周率为，则有u=J/nl=ngv/(4nl)=mngv/(4mnl)=gv/(4l)=[p/(RT)][8RT/()]1/2/(4l)=(p/l)[/(2RT)]1/2.对于20℃的水，已知T=293K，p=2.34103Pa，l=1.00103kgm-3，=18.010-3kgmol-1，R=8.31Jmol-1K-1.将这些数据代入上式得u=(p/l)[/(2RT)]1/2=(2.34103/1.00103)[18.010-3/(28.31293)]1/2ms-12.5410-3ms-115.2cmmin-1.这是在假定所有蒸气分子只要碰到液体表面时就会凝结、并且一切从液体表面蒸发出去的分子都立即被抽走的前提下，所求得的水的蒸发速率，平常所遇到的水的蒸发速率当然就要小得多。