空間中的蒸汽分子返回到液體內(nèi)去的過(guò)程叫做凝結(jié)。蒸汽的凝結(jié)率W[kg/(m²·s)]，即單位時(shí)間內(nèi)在單位面積液面上凝結(jié)的蒸汽質(zhì)量，可借助(20)式計(jì)算(23)
    式中α為凝結(jié)系數(shù)，p_v為蒸汽的分壓力。

    凝結(jié)的逆過(guò)程，即液體分子飛到空間變成蒸汽的現(xiàn)象，叫蒸發(fā)。單位時(shí)間通過(guò)單位面積液面蒸發(fā)的質(zhì)量叫蒸發(fā)率Gv[kg/(m²·s)]在汽、液共存的條件下，蒸發(fā)和凝結(jié)現(xiàn)象同時(shí)存在，若蒸發(fā)率大于凝結(jié)率，則宏觀上表現(xiàn)為液體的蒸發(fā)；若蒸發(fā)率小于凝結(jié)率，則宏觀上表現(xiàn)為蒸汽的凝結(jié)；二者相等時(shí)，則處于飽和狀態(tài)，此時(shí)空間蒸汽的壓力稱為對(duì)應(yīng)平衡溫度下的飽和蒸汽壓p_s。物質(zhì)的飽和蒸汽壓隨著溫度的升高而增大。液體的蒸發(fā)率與對(duì)應(yīng)溫度下的飽和蒸汽壓間的關(guān)系為 (24)

    此式常用于蒸發(fā)鍍膜中金屬蒸發(fā)量的計(jì)算。
    一種蒸汽的實(shí)際壓力p_v與其對(duì)應(yīng)溫度下的飽和蒸汽壓p_s之比，稱為蒸汽當(dāng)時(shí)的飽和度。作為最常用的一項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)，常把空氣中水蒸汽的飽和度定義為空氣的相對(duì)溫度，相對(duì)溫度(%) = p_vH₂0/p_sH₂0 × 100％ (25)

    例如：工程中定義標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件為溫度20^oC，相對(duì)濕度65%，大氣壓力101325Pa。已知水蒸汽在20^oC時(shí)的飽和蒸汽壓為2333Pa(17．5托)，則可計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下大氣中水的分壓力為0.65 × 2333 = 1516Pa(11.375托)。

    飽和蒸汽壓的存在，是蒸汽有別于理想氣體模型的根本之處，也是我們要將蒸汽的性質(zhì)單獨(dú)作為一節(jié)討論的原因。在真空工程中，在蒸汽沒(méi)有達(dá)到飽和之前，即飽和度<1時(shí)，我們可以使用前面介紹的理想氣體定律和公式來(lái)描述蒸汽的性質(zhì)；而蒸汽一旦達(dá)到飽和，情況卻大不相同，如果我們對(duì)飽和蒸汽繼續(xù)作等溫壓縮，蒸汽壓力將不再升高而是維持飽和蒸汽壓的值不變，即不再服從波義耳--馬略特定律，為多余部分的蒸汽將凝聚為液態(tài)或固態(tài)；反之，在飽和蒸汽與其凝聚相(液態(tài)或固態(tài))平衡共存的情況下，對(duì)蒸汽作等溫膨脹，蒸汽的壓力也不會(huì)降低，而是其凝聚相不斷蒸發(fā)或升華來(lái)補(bǔ)充蒸汽，直至全部變成蒸汽為止。飽和蒸汽與其凝聚相間的這種等溫相變，尤其是水蒸汽的存在，在真空工程中有著不容忽視的影響。

    從上面的分析可知；在相聯(lián)通的真空系統(tǒng)中，如果某一處存在有揮發(fā)性較強(qiáng)的固體或液體，那么此處就相當(dāng)于系統(tǒng)中的一個(gè)放氣源，使該物質(zhì)在系統(tǒng)中的分壓力始終為對(duì)應(yīng)溫度下的飽和蒸汽壓，這常常會(huì)限制系統(tǒng)極限真空度的提高；如果相聯(lián)通的真空系統(tǒng)各部分溫度不同，那么整個(gè)系統(tǒng)中蒸汽的分壓力都將與最低溫度所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓相等，多余的蒸汽物質(zhì)最后都將凝聚在具有最低溫度的表面上，這正是低溫冷阱可以提高系統(tǒng)真空度的原理。

    飽和蒸汽受壓縮時(shí)發(fā)生液化這一性質(zhì)常給變?nèi)菔秸婵毡玫某闅鈳��?lái)困難，最突出的就是水蒸汽的抽除問(wèn)題。以最常見(jiàn)的旋片泵為例：一個(gè)抽氣周期包括進(jìn)氣腔膨脹吸氣、隔離和排氣腔壓縮排氣三步驟。如果吸入的氣體中水蒸汽的比例較大，在水蒸汽和永久氣體被壓縮達(dá)到排氣壓力之前，水蒸汽的分壓力已經(jīng)達(dá)到飽和蒸汽壓，那么繼續(xù)壓縮的過(guò)程中，就會(huì)有一部分水蒸汽發(fā)生液化而混入泵油中，無(wú)法排出泵外，并且回到膨脹腔后還會(huì)在低壓下重新汽化成蒸汽，增大吸氣側(cè)的水蒸汽比例和壓力，導(dǎo)致泵的抽氣能力和極限真空的下降。若要保證水蒸汽能夠全部排出泵外而不發(fā)生液化，那么吸入的水蒸汽分壓力p_v、永久氣體分壓力p_p、對(duì)應(yīng)泵溫下的水蒸汽飽和蒸汽壓A和泵的排氣壓力Pe間應(yīng)滿足如下關(guān)系：

p_v / p_v+p_p＜p_s / p_e 或 p_v / p_p ＜ p_s / p_e-p_s     (26)

    例如：取泵的排氣壓強(qiáng)p_e =1.1×lO⁵Pa，泵溫70^oC時(shí)水的飽和蒸汽壓聲，p_s=3.125×10⁴Pa，則水蒸汽占吸入氣體的比例必須小于p_s / p_e=28.3％。在抽氣后期，尤其是空氣濕度較大時(shí)，這一條件很難達(dá)到。因?yàn)榇藭r(shí)被抽容器內(nèi)的永久氣體成份已經(jīng)很少，但容器內(nèi)表面凝結(jié)的水蒸汽卻不斷放出，所占比例就變得很大。解決這一問(wèn)題的一個(gè)傳統(tǒng)方法是加氣鎮(zhèn)，即向壓縮腔內(nèi)充入永久氣體成份以降低水蒸汽所占的比例，使其在達(dá)到飽和前便被排出。

    水蒸汽的存在也會(huì)影響到壓縮式真空計(jì)(麥?zhǔn)嫌?jì))的精確使用。測(cè)量讀數(shù)時(shí)，如果測(cè)量管內(nèi)經(jīng)過(guò)壓縮的氣體中，水蒸汽的分壓力尚低于當(dāng)時(shí)飽和蒸汽壓，那么讀數(shù)表示的是水蒸汽和永久氣體的全壓力；若水蒸汽已經(jīng)達(dá)到飽和發(fā)生液化，那么讀數(shù)會(huì)比永久氣體的分壓力高一些，但無(wú)法得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。為消除水蒸汽對(duì)測(cè)量的干擾，常在麥?zhǔn)嫌?jì)前安一低溫冷講，這樣測(cè)得的就只是永久氣體的分壓力。

    液體(或固體)在真空中蒸發(fā)(或升華)變成蒸汽時(shí)需要吸收熱量，稱為汽化熱。物質(zhì)的汽化熱隨著汽化溫度的升高而略有降低。比如lmol水，在50^oC汽化，汽化熱為42780J，而在100^oC汽化，汽化熱為40680J。蔬菜真空保鮮工藝中，讓蔬菜的一部分水份在真空中蒸發(fā)抽除，這些水蒸發(fā)時(shí)要從蔬菜體內(nèi)吸取汽化熱，從而使蔬菜在脫水同時(shí)降溫，正是利用了水蒸發(fā)吸熱的原理；這種現(xiàn)象有時(shí)也會(huì)給真空操作帶來(lái)問(wèn)題，比如在大型真空裝置中積存一些水，抽真空后一部分水蒸發(fā)成蒸汽排除，而這部分水吸收汽化熱使其余的水降溫直至結(jié)冰，余下的水就只能以升華的方式緩慢蒸發(fā)，從而延長(zhǎng)抽真空的時(shí)間。

• 理想氣體定律
• 氣體分子運(yùn)動(dòng)論基礎(chǔ)
• 蒸汽(又稱可凝性氣體)
• 氣體的吸附現(xiàn)象
• 氣體的流動(dòng)