沸點

沸點(Boiling point)
國立彰化高級中學賴文哲教師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

沸點是指物質沸騰時的溫度，也就是液體蒸氣壓和液面氣體壓力相等時的溫度，稱之為液體的沸點(boiling point)。此時液體不管是表面或內部只要獲得能量，足以破壞分子間的作用力（如偶極吸引力、氫鍵、凡德瓦力），便能加大分子間的距離而變成氣體。此時分子動能並不增加，溫度維持固定。

液體在未達到沸點溫度時也會以蒸發的方式變成氣體。蒸發是一種表面的現象，因分子群體未達沸點溫度時，仍有部份分子動能相當高，這些分子到達液體表面即會逸出進入氣態。蒸發是一種液體表面的現象，也就是說只有液體表面的分子才會蒸發。沸騰則是在液體的整個部分發生的變化。

改變液體表面的氣壓會造成沸點變化，若液面的氣壓加大，則液體需更高的蒸氣壓才可沸騰；而更高的蒸氣壓需要更高的溫度，故液體的沸點會上升。例如壓力鍋內可達約 $$1.5~atm$$，而使水的沸點升至 $$110^\circ C$$ 以上，如此高溫的水煮起東西會比平常更快。

壓力/溫度換算表

若外界壓力持續增加，則會達到臨界溫度，加壓力使氣體液化之最高溫度稱為臨界溫度，當在臨界溫度時，恰好還能使水保持液態的壓力稱作水的「臨界壓力」。水之臨界溫度為 $$374.2^\circ C$$，臨界壓力為 $$22.1~MPa$$，若溫度高於 $$374.2^\circ C$$，則不可能加壓使水蒸氣液化。當溫度和壓力超過臨界點時，則稱為超臨界水（$$\text{Super Critical Water Oxidation, SCWO}$$，或簡稱 $$\text{SCW}$$）。

反之，若液面上氣壓變小，則液面的沸點將會下降，在世界最高峰聖母峰上，大氣壓力為 $$260~mb$$，水的沸點是 $$69^\circ C$$，因此會出現水滾了卻未能把食物煮熟的情況。但可應用低溫時沸騰的特性用來脫水。沸點下降直至三相點為液體可沸騰的最低溫度與壓力，物體的沸點不能降低到三相點以下。若溫度降至三相點以下則物相僅在固體與氣體間作昇華。

註：$$1~atm=1.013\times 10^5~Pa$$

參考資料

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Boiling_point