摘要在一个标准大气压下液化空气的过程中，空气中的二氧化碳不会发生液化，只会发生凝华。进一步降温，先凝结的也不是纯氧。研究考察物态变化，最基本的工具是相图。
关键词空气液化分压三相图
在物态变化教学中，时常碰到这样的一道习题：
已知液态氧气、氮气和二氧化碳，在一个标准大气压下的沸点是-℃、-℃和-78.5℃。如果在一个标准大气压下用降温的办法，从空气中提取这些气体，那么温度下降时首先液化被分离出来的是：（）
A.氧气B.氮气C.二氧化碳D.整个空气同时液化无分离
参考答案是C，学生一般也会选C。
学生普遍认为，在一个标准大气压下，当空气的温度降至-78.5℃时，二氧化碳就开始凝结；当温度降至-℃时，氧气就开始凝结。
然而，实际情形会如此吗？
一个与之相矛盾的非常明显的事实是，虽然地表附近气温远低于一个标准大气压下水的沸点（实际气压虽然一般会略低于一个标准大气压，但水的沸点也会远比地表附近气温高），但在通常情形下空气中却仍有大量的水蒸气。按照上述逻辑，地表附近空气中的水蒸气都应当凝结才是。
从分子运动论看，水蒸气是否凝结，不是取决于大气压，而是取决于大气压中水蒸气的分压。由饱和蒸气压的定义可知，如果水蒸气的分压大于当时气温下空气中小小水滴的饱和蒸气压，那水分子被凝结核俘获的速度就会比水分子从凝结核逃逸的速度大，水蒸气就会凝结。反过来，如果水蒸气的分压小于悬浮于空气中雾水的饱和蒸气压时，那雾水向空气输送水分子的速度就会比雾水从空气中俘获水分子的速度大，雾水就会慢慢汽化消失。
水的饱和蒸气压（部分） 源自百度图片如果空气中二氧化碳等气体的凝结与水蒸气同理，那仅从题目给定的条件显然是无法作出正确判断的。题设中不仅没有给出空气中各组分所占的份额，而且也没给出各组分饱和蒸气压与温度的关系。需要注意的是，一个标准大气压下氧气在-℃时放热凝结，是指纯氧气的气压达到液氧在-℃时的饱和蒸气压——1个标准大气压时放热凝结。