凍干技術基礎知識⑴
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上海東富龍科技有限公司 張耀平
第一節 物態的變化
在物質世界之中，我們周圍的一切，如空氣、水、鐵等都是物質，一切物質均在不斷地發生變化。
一般物質存在三種形態：氣態、液態和固態，即使同一種物質也有三種形態。例如水，在0℃時能結成冰變成固態。而在100℃時則變成蒸氣而成氣態，在0～100℃之間則是液態。可見在一定的條件下，物質的形態能夠互相轉化。物質是由分子組成的，在物質的三種形態變化中，物質的本質并沒有發生變化。物質的氣態、液態和固態三者的主要區別在于物質分子間的距離和作用力的大小不同，這些僅是程度上的差別，本質上是相同的。氣態物質分子間的距離較大，分子之間的相互作用力較小，以致氣態物質不能單獨地維持自已的形狀和體積，總是充滿在容納它的物質之中。液態物質分子間的距離較氣態小，作用力較大，因此液態物質只能單獨地保持其體積而不能保持其形狀。
固態物質分子間的距離小，作用力大，因此固態物質能保持自已的獨立形狀和體積。物質在發生形態的變化時，伴隨著熱量的變化。如冰熔化要加熱，水變成汽也要加熱，說明它們吸收熱量；相反，水結成冰要移去熱量，汽變成水也要移去熱量，說明它們放出熱量。一般地說，從固態變液態，液態變氣態，固態直接變成氣態的過程是從分子排列密、相互作用力大的狀態，變為分子排列疏、作用力小的狀態。這一過程要從外界吸取熱量；而相反的過程則向外界傳遞（放出）熱量。
由固態變成液態的過程叫熔化。將固態加熱，當升高到一定的溫度時固體即變成液體。固體物質熔化時的這個溫度稱為熔點。固體熔化時內能增加，因此需要從外界吸收熱量。一些物質的熔點見表一。單位質量的物質，由固體變為同溫度的液體所需要吸收的熱量叫做該物質的熔化熱。物質的熔點和熔化熱隨壓強的變化而變化。一些物質的熔化熱見表二，單位：cal/g 表一 一些物質的熔點℃ 物質名稱 熔點℃ 物質名稱 熔點℃ 冰 0 玻璃 460～800 氨 －77.7 銅 1083 R12 －155 鋁 658 R22 －160 鋼鐵 1300～1400 水銀 －39 錫 232 酒精 －114 鎢 3410 表二 一些物質的熔化熱(cal/g) 物質名稱 熔化熱 物質名稱 熔化熱 冰 79.4 錫 14.5 水銀 2.8 鋁 92.4 氯化鈉 123.5 銅 51 由液體變為固體的過程叫做凝固。它是熔化的逆過程。物體由液體變為固體時要放出熱量。放出的熱量與該物質的熔化熱相等。凝固是在與熔化相同的溫度下進行的，所以同一物質的熔點和凝固點是一樣的。物質由液態變成氣態或固態直接變成氣態的過程都稱為汽化過程，它可分為蒸發、沸騰和升華三種情況。蒸發是指在任何溫度下（只要低于臨界溫度）液體表面的汽化過程。
在制冷技術中，“蒸發”通常代表液體的沸騰過程。將液體加熱到一定的溫度，液體逐漸變成蒸氣；當蒸汽的形成不僅來自液體表面，而且來自液體內部，且形成許多小汽泡上升至液面上方空間時，這一現象稱為沸騰。也就是溫度升高到液體的蒸汽壓力與周圍的空間壓力相等時，液體即開始沸騰。液體開始沸騰時的溫度叫做沸點。沸騰也是同時發生在液體內部和表面的汽化現象。一些物質的沸點見表三。表三 一些物質的沸點℃ 物質名稱 沸點℃ 物質名稱 沸點℃ 鐵 2840 氮 －196 鋁 1755 氧 －183 水銀 357 氨 －33.4 水 100 R12 －29.8 酒精 78 R22 －40.8 某些固體不經過液態而直接變成氣態的汽化現象叫做升華。升華是固體的直接汽化過程，容易升華的固體叫揮發性固體。物質在汽化時要吸收熱量，單位質量的液體變成同溫度的汽體所吸收的熱量叫做汽化熱，因為也是蒸發時所吸收的熱量，所以也可叫做蒸發熱。熔化熱和汽化熱都叫做物體的潛熱。一些物質的汽化熱見表四，單位：cal/g。表四 一些物質的汽化熱(cal/g) 物質名稱 汽化熱 物質名稱 汽化熱 水 536.5 氨 327.3 酒精 216.4 R12 40 水銀 68.7 R22 56 在溫度和壓力都要小于臨界值的條件下，將蒸汽冷卻或與壓縮同時進行時，使蒸汽轉變為液體的過程叫做液化。單位重量的蒸汽變成同溫度的液體所移去的熱量稱為冷凝熱。冷凝時的溫度叫做冷凝溫度，冷凝溫度在冷凝過程中保持不變。它與冷凝蒸汽的壓力有關。當蒸汽遇到比該蒸汽物質的凝固溫度低的物體時，則蒸汽不經過液體能直接凝固成固體而附在低溫物體的表面，叫做凝華。例如水蒸汽遇到比水的冰點低的物體時，它就在低溫物體的表面結成冰霜，它實際上是升華的逆過程，這一過程顯然是要放出熱量的。這一現象在制冷和冷凍干燥中是經常遇到的。
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第一節 物態的變化
在物質世界之中，我們周圍的一切，如空氣、水、鐵等都是物質，一切物質均在不斷地發生變化。
一般物質存在三種形態：氣態、液態和固態，即使同一種物質也有三種形態。例如水，在0℃時能結成冰變成固態。而在100℃時則變成蒸氣而成氣態，在0～100℃之間則是液態。可見在一定的條件下，物質的形態能夠互相轉化。物質是由分子組成的，在物質的三種形態變化中，物質的本質并沒有發生變化。物質的氣態、液態和固態三者的主要區別在于物質分子間的距離和作用力的大小不同，這些僅是程度上的差別，本質上是相同的。氣態物質分子間的距離較大，分子之間的相互作用力較小，以致氣態物質不能單獨地維持自已的形狀和體積，總是充滿在容納它的物質之中。液態物質分子間的距離較氣態小，作用力較大，因此液態物質只能單獨地保持其體積而不能保持其形狀。
固態物質分子間的距離小，作用力大，因此固態物質能保持自已的獨立形狀和體積。物質在發生形態的變化時，伴隨著熱量的變化。如冰熔化要加熱，水變成汽也要加熱，說明它們吸收熱量；相反，水結成冰要移去熱量，汽變成水也要移去熱量，說明它們放出熱量。一般地說，從固態變液態，液態變氣態，固態直接變成氣態的過程是從分子排列密、相互作用力大的狀態，變為分子排列疏、作用力小的狀態。這一過程要從外界吸取熱量；而相反的過程則向外界傳遞（放出）熱量。
由固態變成液態的過程叫熔化。將固態加熱，當升高到一定的溫度時固體即變成液體。固體物質熔化時的這個溫度稱為熔點。固體熔化時內能增加，因此需要從外界吸收熱量。一些物質的熔點見表一。單位質量的物質，由固體變為同溫度的液體所需要吸收的熱量叫做該物質的熔化熱。物質的熔點和熔化熱隨壓強的變化而變化。一些物質的熔化熱見表二，單位：cal/g 表一 一些物質的熔點℃ 物質名稱 熔點℃ 物質名稱 熔點℃ 冰 0 玻璃 460～800 氨 －77.7 銅 1083 R12 －155 鋁 658 R22 －160 鋼鐵 1300～1400 水銀 －39 錫 232 酒精 －114 鎢 3410 表二 一些物質的熔化熱(cal/g) 物質名稱 熔化熱 物質名稱 熔化熱 冰 79.4 錫 14.5 水銀 2.8 鋁 92.4 氯化鈉 123.5 銅 51 由液體變為固體的過程叫做凝固。它是熔化的逆過程。物體由液體變為固體時要放出熱量。放出的熱量與該物質的熔化熱相等。凝固是在與熔化相同的溫度下進行的，所以同一物質的熔點和凝固點是一樣的。物質由液態變成氣態或固態直接變成氣態的過程都稱為汽化過程，它可分為蒸發、沸騰和升華三種情況。蒸發是指在任何溫度下（只要低于臨界溫度）液體表面的汽化過程。
在制冷技術中，“蒸發”通常代表液體的沸騰過程。將液體加熱到一定的溫度，液體逐漸變成蒸氣；當蒸汽的形成不僅來自液體表面，而且來自液體內部，且形成許多小汽泡上升至液面上方空間時，這一現象稱為沸騰。也就是溫度升高到液體的蒸汽壓力與周圍的空間壓力相等時，液體即開始沸騰。液體開始沸騰時的溫度叫做沸點。沸騰也是同時發生在液體內部和表面的汽化現象。一些物質的沸點見表三。表三 一些物質的沸點℃ 物質名稱 沸點℃ 物質名稱 沸點℃ 鐵 2840 氮 －196 鋁 1755 氧 －183 水銀 357 氨 －33.4 水 100 R12 －29.8 酒精 78 R22 －40.8 某些固體不經過液態而直接變成氣態的汽化現象叫做升華。升華是固體的直接汽化過程，容易升華的固體叫揮發性固體。物質在汽化時要吸收熱量，單位質量的液體變成同溫度的汽體所吸收的熱量叫做汽化熱，因為也是蒸發時所吸收的熱量，所以也可叫做蒸發熱。熔化熱和汽化熱都叫做物體的潛熱。一些物質的汽化熱見表四，單位：cal/g。表四 一些物質的汽化熱(cal/g) 物質名稱 汽化熱 物質名稱 汽化熱 水 536.5 氨 327.3 酒精 216.4 R12 40 水銀 68.7 R22 56 在溫度和壓力都要小于臨界值的條件下，將蒸汽冷卻或與壓縮同時進行時，使蒸汽轉變為液體的過程叫做液化。單位重量的蒸汽變成同溫度的液體所移去的熱量稱為冷凝熱。冷凝時的溫度叫做冷凝溫度，冷凝溫度在冷凝過程中保持不變。它與冷凝蒸汽的壓力有關。當蒸汽遇到比該蒸汽物質的凝固溫度低的物體時，則蒸汽不經過液體能直接凝固成固體而附在低溫物體的表面，叫做凝華。例如水蒸汽遇到比水的冰點低的物體時，它就在低溫物體的表面結成冰霜，它實際上是升華的逆過程，這一過程顯然是要放出熱量的。這一現象在制冷和冷凍干燥中是經常遇到的。
