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【已解决】 一杯水放在-5摄氏度的密闭环境中,水最终什么状态存在?

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最佳答案 2025-02-27 00:00

在密闭环境中,当一杯水被置于-5摄氏度时,其最终状态取决于相平衡和压力变化。以下是关键分析步骤:

  1. 相变基础:在标准大气压下,水的冰点为0°C。当温度低于0°C时,水通常会结冰。然而,密闭环境会导致压力变化,可能影响相态。

  2. 体积膨胀与压力:水结冰时体积膨胀约9%。在密闭容器中,体积膨胀会导致内部压力升高。根据克拉佩龙方程,压力增加会降低冰的熔点。但在普通容器中,压力难以达到使冰在-5°C融化的程度(约需683.5 bar)。

  3. 蒸气压平衡:在-5°C时,冰的饱和蒸气压约为401.7帕(约0.004 atm)。密闭环境中,水蒸气会逐渐达到此平衡压力,与冰共存。

  4. 液态水的稳定性:温度低于冰点且压力不足以维持液态水存在时,液态水无法稳定存在。即使初始有液态水,最终会完全结冰,同时蒸气压力由冰的蒸气压决定。

结论:在-5°C的密闭环境中,水最终会以固态冰和气态水蒸气共存的状态存在。液态水因温度低于冰点且压力不足而完全转化为冰,同时冰的饱和蒸气压维持微量水蒸气。

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  • 匿名 提出于 2025-02-24 09:09

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