是否存在标准大气压下摄氏度就沸腾的液体?若存在能否利用这种物质造“蒸汽机”?

是否存在标准大气压下摄氏度就沸腾的液体?若存在能否利用这种物质造“蒸汽机”?,第1张

在一个标准大气压下,有些液体可以在30摄氏度沸腾,而且数量很多。常温下的气体都符合这样的要求。比如氧分子的沸点大约是零下183度,所以氧分子在30度沸腾,也就是气态。比如氟利昂,曾经广泛用作制冷剂空,沸点只有零下三四十度,所以在常温常压下会沸腾成气体。

如果我们说一种物质在1个标准大气压下的沸点是30度左右,这也是成立的。比如1-戊烯的沸点正好是30度,异戊烷的沸点大概是28度。此外,通过混合不同沸点的物质,可以调节所需沸点的混合物。

那么,这种低沸点物质可以用来做“蒸汽机”吗?

不太现实,就算能做出来也没什么利用价值。传统蒸汽机的原理是用热源加热水,产生高压蒸汽,带动活塞运动。之后,蒸汽被送入冷凝器,冷凝成液态水,然后循环利用。

如果使用在室温下可以沸腾的工作介质,首先,工作介质应该保持在低温下,使其成为液体。使用时,低沸点的工质被释放出来,从而产生高压蒸汽,能真正推动活塞运动。而沸点低的工质在常温下无法重新凝结成液体,因此无法回收利用。这种蒸汽机是不可持续的。

如果使用沸点略高于室温的工质,并利用热源加热工质,这样的蒸汽机确实可以工作。但实际上,蒸汽机的热效率与工质的沸点无关。根据热力学中的卡诺定理,热机的最大热效率只取决于低温热源(TC)和高温热源(TH)的温度。它们之间的差异越大,效率就越高,反之亦然。

此外,使用水作为蒸汽机的工作介质有许多优点,因为水非常便宜、稳定和安全。如果使用其他有机物作为工质,不仅价格昂贵,而且有毒,或者易燃易爆。

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