水的性质

水的热力学性质介绍(总6页)

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物质常用状态参数：温度、压力、比体积（密度）、内能、焓、熵。（只需知

道其中两参数）

比容和比体积概念完全相同。建议合并。单位质量的物质所占有的容积称为比

容，用符号"V"表示。其数值是密度的倒数。

比热容(specificheatcapacity)又称比热容量，简称比热(specificheat)，

是单位质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高

的温度乘积之比。比热容是表示物质热性质的物理量。通常用符号c表

示。比热容与物质的状态和物质的种类有关。

三相点是指在热力学里，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0.01℃（273.16K）及

611.73Pa出现；而汞的三相点在38.8344℃及0.2MPa出现。

临界点：随着压力的增高，饱和水线与干饱和蒸汽线逐渐接近，当压力增加到

某一数值时，二线相交即为临界点。临界点的各状态参数称为临界参数，

对水蒸汽来说：其临界压力为MPa，临界温度为：374.15℃，临界比容

0.003147m3/kg。

超临界流体是处于临界温度和临界压力以上，介于气体和液体之间的流体。由

于它兼有气体和液体的双重特性，即密度接近液体，粘度又与气体相

似，扩散系数为液体的10~100倍，因而具有很强的溶解能力和良好的流

动、输运性质。

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。

临界点状态：饱和水或饱和蒸汽或湿蒸汽

在临界点，增加压强变为超临界状态；增加温度变为过热蒸汽状态。

为什么在高压下，低温水也处于超临界（

如23MP，200℃下水状态为超临界）

应该是软件编写错误。

超临界技术：

通常情况下，水以蒸汽、液态和冰三种常见的状态存在，且是极性溶剂，可以

溶解包括盐在内的大多数电解质，对气体和大多数有机物则微溶或不溶。液态

水的密度几乎不随压力升高而改变。但是如果将水的温度和压力升高到临界点

（Tc=374.3℃，Pc=22.1MPa）以上，水的性质发生了极大变化，其密度、介电

常数、黏度、扩散系数、热导率和溶解性等都不同于普通水。水的存在状态如

图:

水的临界压力是:22.115MPa,临界温度是374.15℃；在这个压力和温度时，水

和蒸汽的密度是相同的，就叫水的临界点.

例如，水在一个大气压和温度低于饱和温度100°C为不饱和。水在10个大气

压下饱和温度为180°C，所以水在10个大气压和180°C以下为不饱和。

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饱和水曲线显示水在饱和温度状态下，描述的只是饱和状态下水的性质。

湿蒸汽区域（也称为两相区域）描述在湿蒸汽条件下所有的值。它的分界线

是在饱和水和饱和蒸汽。

在任何湿蒸汽区域增加热量都能使蒸汽变干，但是湿蒸汽一般在同样的温

度。湿蒸汽变干躁，它就靠近饱和蒸汽曲线。

干饱和蒸汽曲线显示在饱和温度状态下，描述的只是干饱和状态下蒸汽的性

质。

过热蒸汽区域描述蒸汽在温度高于饱和蒸汽温度的状态。保持压力不变，加

热饱和蒸汽，它的温度会上升，就产生过热蒸汽。

将饱和水继续加热，使其全部汽化成压力为p，温度为ts的干饱和蒸汽，汽化

过程加入的热量称为汽化潜热。

100℃，1bar条件下，水的汽化潜热为539Kcal/kg.℃

水的临界点是温度374．3℃、压力22．05MPa，如果将水的温度、压力升高到

临界点以上，即为超临界水，其密度、粘度、电导率、介电常数等基本性能均

与普通水有很大差异，表现出类似于非极性有机化合物的性质。因此，超临界

水能与非极性物质(如烃类)和其他有机物完全互溶，而无机物特别是盐类，在

超临界水中的电离常数和溶解度却很低。同时，超临界水可以和空气、氧气、

氮气和二氧化碳等气体完全互溶。

水汽温度高于374.2℃时，气态水便不能通过加压转化为液态水。

水的热稳定性很强，水蒸气加热到2000K以上，也只有极少量离解为氢和氧，

但水在通电的条件下会离解为氢气和水。具有很大的内聚力和表面张力，除汞

以外，水的表面张力最大，并能产生较明显的毛细现象和吸附现象。纯水有极

微弱的导电能力，普通的水含有少量电解质而有导电能力。

1.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

3.水在4℃(精确值为3.98℃)时的体积最小、密度最大，D=1g/mL

(1)三相点：在真空容器中，纯质的液相、固相、气相以平衡状态同时存在的温

度与压力称之。

(2)临界点（criticalpoint）之温度为临界温度，压力为临界压力。

1.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℃，若温度高於374℃，则不可能加压使水蒸气液化

2.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和蒸气压。

2.水分子中氢与氧都有同位素存在

(1)氢的同位素有三种

氢(或H)：占天然存在的氢之99.98％

氘[dāo](或D)：占天然存在的氢之0.04％

氚[chuān](或T)：具有放射性

氧化氘俗称重水(heavywater)，广用於核子反应器，作为中子的减速器

1、水的形态、冰点、沸点：

纯净的水是无色、无味、无臭的透明液体。水在1个大气压时（105Pa），温度

在0℃以下为固体，0℃为水的冰点。从0℃-100℃之间为液体（通常情况下水

呈液态），100℃以上为气体（气态水），100℃为水的沸点。

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2、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4.2x103[焦/克.℃)]。

3、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，水表面的汽化现象

叫做蒸发，蒸发在任何温度下都能进行）4、冰（固态水）的溶解热：

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。

5、水的密度：

在一个大气压下（105Pa），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。

6、水的压强：

水对容器底部和侧壁都有压强（单位面积上受的压力叫做压强）。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。

7、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。

8、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）

9、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值为7.2-7.3。

10、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

水越纯净。

11、电导率（CND）：

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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。

12、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。

13、水的表面张力：

水的表面存在着一种力，使水的表面有收缩的趋势，这种水表面的力叫做表面

张力。

天然水有哪些特性

水在常温下呈液态存在，具有一般液体的共性。与其它液体相比，又有许多独

特的性质。

(1)水在0~4℃范围内不是热胀冷缩，而提冷胀热缩，即温度升高，体积缩小，

密度增大。

(2)在所有的液体中，水的比热容最大，为4.18焦耳/克度。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。

(3)常温下（0~100℃），水可以出现固、液、气三相变化，帮利用水的相热转

换能量是很方便的。(4)在液体中，除了汞（Hg）以外，水的表面能最大。(5)

水溶解及反应能力极强。许多物质不但在水中有很大的溶解度，而且有最大的

电离度。(6)水的导电性能是随着水中含盐量的增加而增大。

第五章工质的性质及水循环

一、水的性质

1、水的三种状态

随着温度的不同，水会呈现液态、气态、和固态、三种状态。它们之间能够

互相转化，锅炉中的水是通过加热沸腾蒸发而成为蒸汽的。

2、水的常温特性

水在一个大气压下,温度为4℃时体积最小，密度最大，超过或低于4℃

时，密度减小，其体积均要膨胀。所以在冬季停用的锅炉和管道内不要存水以

防止结冰后体积膨胀，冻坏设备。

3、水的不可压缩性

水的可压缩性很小，受到压力时以相等大小的压力向各个方向均匀传递。对

锅炉及其他受压容器作水压试验，就是利用这一原理，以检查各个部分的强度

和严密性。

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4、水的传递性

在水的内部，向任何方向都有压力，在同一高度，对各个方向的压力都相

等，距水平面高度增加，压力也增加。

5、水的平衡性

水在连通器(几个容器底部互相连通的容器)内，当水面上的压力相等时，各

处的水面始终保持在同一平面上。锅炉上的水位表就是根据这个原理设置的，

即水位表内的水面与锅筒中的水面是一致的。通过观察水位表，就能知道锅炉

内水位的高低。

6、水的比热容特性

水的比热容为4.187kJ/(kg*℃),即每千克的水温度每升高1℃时，所吸收的

热量。水的比热容较其它液体大，在相同情况下所吸收的热量比其它液体多。

加上水来源方便，所以通常利用水作为冷却或吸热的介质。

二、水蒸汽的性质

1、饱和状态

在水的汽化和水蒸气的凝结过程中，单位时间内逸出液面与回到液面的分

子数目相等而汽液两相平衡共存时的这种状态称为饱和状态。饱和状态下的蒸

汽及水的压力和温度称为饱和压力和饱和温度，对于一定的饱和压力有着唯一

对应的饱和温度。

处于饱和状态下的水和蒸汽，分别称为饱和水和饱和蒸汽。饱和水与饱和蒸

汽的混合物称为汽水混合物，若汽水混合物中以蒸汽为主，而水占的比例较小

时，则称为湿饱和蒸汽。不含水的纯饱和蒸汽称为干饱和蒸汽。

在汽水混合物中，蒸汽所占的质量份额叫做“干度”，用符号X表示。干饱

和蒸汽的干度为1，饱和水的干度为0，湿饱和蒸汽的干度在0与1之间。当

蒸汽的温度高于与其压力所对应的饱和温度时，称为过热蒸汽，过热蒸汽的温

度与饱和温度之差称为蒸汽的“过热度”。

当水的温度低于与其压力所对应的饱和温度时，这种水称为欠热水。饱和温

度与欠热水的温度之差称为水的“欠热度”。

2、汽化过程

定压过程

水在锅炉中被加热而汽化的过程可以近似地视为在定压下进行的，因为

水、

汽通过锅炉所发生的压力降低与其绝对压力相比是很小的。

定压下水的加热和汽化分为三个阶段：

①水的预热：将欠热水进行加热，使之达到饱和温度成为饱和水。1kg欠热水

变为饱和水所需吸收的热量称为其“欠热”。

②水的汽化：继续加热饱和水，就开始产生蒸汽，成为汽水混合物（湿饱和

蒸汽），汽化是在饱和压力和饱和温度下进行的，定压、同时也是定温过程。

随着汽化的进行，汽水混合物的干度逐渐增大，最终变为干饱和蒸汽而结束汽

化阶段。1kg饱和水变成干饱和蒸汽所需吸收的热量称为水的“汽化潜热”，

用符号Y表示，单位为kJ/kg。

③蒸汽的过热：继续加热干饱和蒸汽，可使其温度升高，成为过热蒸汽。1kg

干饱和蒸汽加热到某个过热温度所需吸收的热量称为过热热量。

3、临界参数

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水的临界参数：水的饱和压力与饱和温度是单值函数关系，压力增高，与之

相对应的饱和温度也升高。不同饱和压力下的汽化潜热也是不同的，随着压力

的增高，汽化潜热逐渐减少。当压力达到22.12MPa，即临界压力时，汽化潜热

为零，水的汽化阶段缩为一点，此时的温度374.15℃,则称为临界温度。在临

界压力以上，水和汽的热力差别消失。

4、水蒸汽性质表（在工作中会经常用到，要会查，现有电子版表，较方便）。

注意：湿和干饱和蒸汽的区别，蒸汽里面含有水，称为湿，不含水称为干，既

用气的含量x表示时，则饱和水x=0；湿饱和蒸汽x=0~1之间，干饱和蒸汽x=1.

欠热水：

饱和水：

湿饱和蒸汽：

干饱和蒸汽：

过热蒸汽：

蒸汽是比较特殊的介质，一般情况下所说的蒸汽是指过热蒸汽。过热蒸汽是常

见的动力能源，

常用来带动汽轮机旋转，进而带动发电机或离心式压缩机工作。过热蒸汽是由

饱和蒸汽加热升温获得。其中绝不含液滴或液雾，属于实际气体。过热蒸汽的

温度与压力参数是两个独立参数，其密度应由这两个参数决定。