水蒸气是水(H2O)的气态形式,它在海平面标准大气压下的沸点为100°C(或212°F/373.15K)。水蒸气无色无味,具有较高的比热容,且在空气中可导致温室效应。水蒸气的分子间距比液态水和固态冰要大。当水在沸点以下时,也可以缓慢蒸发成水蒸气。在极低压环境下,冰会直接升华成水蒸气。
与液态水和固态冰相比,水蒸气的不同之处主要体现在分子间距、密度、能量状态和物理性质上。液态水分子间距较近,分子间存在较强的氢键作用,这使得液态水具有固定的体积和形状,且能在容器中流动。固态冰则具有规则的晶体结构,分子间通过氢键固定在一定的位置,导致冰的密度低于液态水,因此冰在水上漂浮。
水蒸气在动力工程中通常不符合理想气体的假设,其物理特性如压力、密度、比热容等会随温度变化而变化。例如,水蒸气在0°C时的密度为0.0007693 kg/m³,而在100°C时的密度为0.5987 kg/m³。水蒸气的一个重要特性是饱和状态,在此状态下水蒸气与液态水或固态冰共存而不会进一步蒸发或凝结。
水蒸气在大气中是无色的,并且是大气的一个组成部分,对天气模式和气候变化有重要影响。水蒸气可能会造成温室效应,是一种温室气体。此外,水蒸气不是能源,也不是二次能源或再生能源,它只是水以气态方式存在的一种表现。
以下是一些与水蒸气相关的图片,展示了水蒸气在不同条件下的状态和转换过程:
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