刘军连在哪里出诊 http://baijiahao.baidu.com/s?id=1707879889412123085&wfr=spider&for=pc液化空气巨头新logo 源自百度图片
空气液化的实际情形比上述分析要复杂很多。下图是笔者从百度图片中下载的二氧化碳的三相图。由图可知,二氧化碳的三相点为(-56.6℃,5.11atm),气压低于5.11个标准大气压,二氧化碳只能以固态或气态的形式存在,不可能以液态形式存在。说一个标准大气压下二氧化碳的沸点为78.5℃,是非常不严谨的。科学的说法应当是,一个标准大气压下二氧化碳的升华点为78.5℃。
二氧化碳三相图 源自百度图片
空气中二氧化碳的体积比为0.03%。当空气压强为一个标准大气压时,空气中二氧化碳的分压才0.03atm。这样,在题设的降温的过程中,二氧化碳根本就不可能以液态的形式存在。由相图可大致判断出,在空气温度快降到-℃时,二氧化碳开始凝华。因为固态的二氧化碳会堵塞设备和气体管道,所以在实际液化空气的过程中,需先清除掉其中的二氧化碳。
清除掉二氧化碳后继续降温,也不会出现氧气凝结完后继续降温氮气才开始凝结的现象。这是因为从微观上看,凝结核显然对那些奔它而来的所有种类的分子都是欢迎的。各种分子中都有跑得慢的,因此凝结发生时,各类分子肯定多多少少会被俘获一点。只是因为不同分子“亲和力”不同,各类分子被俘获的比例与它们在空气中所占的比例并不相同。氧气分子“亲和力”大,开始凝结的液滴中氧的比例相对也就会较高(注:即使刚开始凝结的某一液滴中只有氧,那由氮气与氧气分子的相似性也可推知,在那样的低温下,液氧中氮气的溶解度肯定会是惊人的。这一点与凝结的水滴中只含有微量的氧气和氮气不同。)。继续放热降温,随着分子无规则运动越来越缓慢,液滴中氮和氩的比例慢慢升高,最终全部凝结。实验表明,一个标准大气压下,空气开始凝结的温度比题设中氧气的沸点要低,全部凝结时的温度要比题设中氮气的沸点要高。
总之,对于初中生来说,空气液化太过复杂,适当引导学生了解思考可以,作为考题就有点不适宜。