ความดันบรรยากาศอยู่ที่ 101 กิโลปาสคาล ซึ่งเท่ากับความดันไออิ่มตัวของน้ำที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส มีความเชื่อมโยงกันอย่างไรระหว่างค่าทั้งสองนี้? ！
Thread Content
ที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส ความดันไออิ่มตัวของน้ำอยู่ที่ 101324.72 ปาสคาล ซึ่งมีค่าใกล้เคียงกับความดันบรรยากาศที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศ แล้วทั้งสองมีความเกี่ยวข้องกันอย่างไร? ！ ขอบคุณ! ！
ความดันบรรยากาศแตกต่างกัน อุณหภูมิไออิ่มตัวของน้ำก็จะแตกต่างกันไป ตัวอย่างเช่น การหุงข้าวบนที่ราบสูงที่มีความสูงหลายพันเมตรนั้นจะทำให้ข้าวไม่สุก เพราะอุณหภูมิของน้ำร้อนอยู่ที่ต่ำกว่า 100 องศาเซลเซียส
โพสต์นี้ถูกแก้ไขครั้งสุดท้ายโดย ylb913 เมื่อวันที่ 2016-12-15 เวลา 12:53 น. นี่คือคำนิยามของอุณหภูมิ 100℃ ซึ่งก็คืออุณหภูมิที่น้ำเดือดภายใต้ความดันบรรยากาศมาตรฐานนั่นเอง หากความดันอากาศจริงสูงกว่าความดันอากาศมาตรฐาน น้ำก็จะไม่เดือดที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส ในทางกลับกัน หากความดันอากาศต่ำกว่าความดันอากาศมาตรฐาน น้ำก็จะเดือดก่อนที่จะถึงอุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส
เรื่องนี้ผมรู้ครับ สิ่งที่ผมอยากถามคือ ความดันบรรยากาศในชั้นบรรยากาศของโลกกับน้ำมีความเกี่ยวข้องกันมากไหมครับ? ！
ในสภาพที่ปิดสนิท ณ อุณหภูมิหนึ่งๆ ความดันของไอที่อยู่ในภาวะสมดุลกับของแข็งหรือของเหลว เรียกว่า ความดันไออิ่มตัว หากอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เปิด ความดันไออิ่มตัวก็คือความดันของไอในสถานะก๊าซของสารนั้น ณ อุณหภูมิหนึ่ง ในขณะที่เกิดสภาวะสมดุลระหว่างของเหลวกับไอบนพื้นผิวของของเหลวนั้น ตัวอย่างเช่น ที่อุณหภูมิ 30°C ความดันไออิ่มตัวของน้ำคือ 4245.5 Pa นั่นหมายความว่า หากในภาชนะที่ปิดสนิทมีเพียงน้ำเท่านั้น ความดันของก๊าซภายในภาชนะก็จะเท่ากับ 4245.5 Pa แต่ถ้าเป็นสภาพแวดล้อมที่เปิดอยู่ ความดันเหนือผิวน้ำก็จะเท่ากับความดันบรรยากาศ ซึ่งก็คือ 101 KPa แต่ความดันไอของน้ำเหนือผิวน้ำก็ยังคงเท่ากับ 4245.5 Pa เช่นเดิม ส่วนความดันของอากาศก็จะเป็นค่าอื่นไป ส่วนค่าความดันไออิ่มตัวของน้ำที่อุณหภูมิ 100°C นั้นอยู่ที่ 101324.72 Pa ซึ่งเท่ากับความดันบรรยากาศ นั่นหมายความว่าความดันไอของน้ำที่ผิวน้ำก็คือ 101324.72 Pa เช่นกัน ไม่มีอากาศอื่นๆ อยู่ด้วย แต่เนื่องจากเป็นสภาพที่เปิดอยู่ อากาศจึงสามารถแพร่เข้ามาที่ผิวของของเหลวได้ ดังนั้นน้ำในสถานะของเหลวจึงจำเป็นต้องระเหยออกมาอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้ความดันไอของน้ำที่ผิวน้ำยังคงอยู่ที่ 101324.72 Pa แต่ในสภาพที่เปิดอยู่ ความดันที่ผิวน้ำจะไม่สูงกว่าความดันบรรยากาศ ดังนั้นอุณหภูมิของน้ำจึงไม่สามารถสูงขึ้นได้อีก นั่นก็คืออุณหภูมินี้คือจุดเดือดของน้ำนั่นเอง. ดังนั้น ที่อุณหภูมิจุดเดือดของก๊าซในสภาพบรรยากาศมาตรฐาน ความดันไออิ่มตัวของของเหลวนั้นจะเท่ากับความดันบรรยากาศ ความดันไออิ่มตัวของเอทานอลที่อุณหภูมิ 78.3℃ คือ 101.33 kPa ซึ่งก็คือความดันบรรยากาศนั่นเอง ดังนั้น อุณหภูมิ 100℃ ที่คุณกล่าวถึงนั้น เป็นเพียงจุดเดือดของน้ำภายใต้ความดันบรรยากาศมาตรฐานเท่านั้นเอง. หากความดันบรรยากาศอยู่ที่ 4245.5 Pa แล้ว ความดันไอน้ำสุดท้ายของน้ำที่อุณหภูมิ 100°C ก็ยังคงอยู่ที่ 101324.72 Pa เช่นเดิม แต่อุณหภูมิที่น้ำจะเดือดในกรณีนี้จะอยู่ที่ 30°C แทน อย่างไรก็ตาม หากเพิ่มความร้อนให้น้ำโดยไม่ปิดฝา น้ำก็จะไม่มีทางถึงอุณหภูมิ 100°C ได้เลย
““ถ้าเปิดฝาขวดน้ำร้อนไว้ น้ำก็จะไม่มีทางร้อนถึง 100°C เลย” แต่ถ้าฉันเปิดฝาขวดน้ำร้อนแล้วต้มน้ำ น้ำก็สามารถเดือดได้นะ! ！
พูดกับคุณมากมายขนาดนี้ก็เสียเวลาเปล่าจริงๆ สิ่งที่ผมอยากจะบอกก็คือ หากความดันบรรยากาศอยู่ที่ 4245.5 Pa ล่ะก็…
การต้มให้เดือดก็ไม่จำเป็นต้องอยู่ที่ 100 เสมอไป℃
กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือ ที่อุณหภูมิที่น้ำเดือด ความดันไออิ่มตัวของน้ำจะเท่ากับความดันบรรยากาศ สาเหตุที่คุณรู้สึกว่าความดันบรรยากาศมีความเกี่ยวข้องกับความดันไออิ่มตัวก็เพราะว่าเมื่อคุณให้ความร้อนกับน้ำในสภาพที่ไม่มีฝาปิด ความดันที่ผิวน้ำจะไม่สูงกว่าความดันบรรยากาศ เนื่องจากความแตกต่างของความดันระหว่างชั้นบรรยากาศกับพื้นที่เหนือน้ำที่คุณให้ความร้อนนั้นมีมากเกินไป หากเปลี่ยนมาใช้หม้ออัดแรงดัน โดยการให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิ 100°C แรงดันภายในหม้อจะเท่ากับความดันไอน้ำที่อยู่ในสถานะอิ่มตัว ซึ่งก็คือความดันบรรยากาศ หากเพิ่มอุณหภูมิต่อไป แรงดันภายในหม้อจะเท่ากับหรือมากกว่าความดันไอน้ำที่อยู่ในสถานะอิ่มตัว (โดยไม่คำนึงถึงอากาศเล็กน้อยที่อยู่ภายในหม้อซึ่งมีความดันเพียงเล็กน้อยเท่านั้น) กลับมาที่คำถามของคุณนะครับ ความดันบรรยากาศอยู่ที่ 101 KPa ซึ่งเท่ากับความดันไออิ่มตัวของน้ำที่อุณหภูมิ 100°C นั่นเอง เพียงแต่เนื่องจากอุณหภูมิที่น้ำเดือดภายใต้ความดันปกติคือ 100°C ดังนั้นความดันไออิ่มตัวของสารใดๆ ภายใต้ความดันปกติ ณ อุณหภูมิที่สารนั้นเดือด ก็จะเท่ากับความดันบรรยากาศนั่นเองครับ. ก็เพราะว่าน้ำเป็นสิ่งที่พบได้บ่อยที่สุด และจุดเดือดของน้ำก็คือ 100°C เท่านั้นเอง. สำหรับส่วนผสมของเอทานอลกับน้ำในภาชนะที่ปิดสนิท ที่อุณหภูมิหนึ่งๆ ความดันไอของสารทั้งสองในสถานะก๊าซภายในภาชนะก็คือความดันไออิ่มตัวของแต่ละสารที่อุณหภูมินั้นนั่นเอง