過飽和蒸氣

過飽和蒸氣就是在一定溫度下超過飽和蒸氣應有的密度而仍不液化或凝華的蒸氣。由於蒸氣中總是充滿了塵埃和雜質等小微粒，它們起著凝結核的作用。過飽和蒸氣的狀態非常不穩定，一旦遇到凝結核，部分蒸氣就會凝結成液體，其餘蒸氣就會回到原來的飽和蒸氣狀態。在一些文獻中對於過飽和蒸氣的討論總是在系統與大氣隔絕的條件下進行的，即液滴周圍只有液體的蒸汽，並且液滴周圍的蒸汽壓比較小，然而這些情況只能是在一些非常特殊的實驗條件下才能得以實現，過於理想化，顯然這一研究不具代表性。而在日常生活和大多數生產實踐活動中，液滴是處在自然環境下的液滴，是和大氣相接觸的，因此，在自然環境下研究過飽和氣體是具有現實意義的。

在一定溫度下，超過飽和蒸氣應有的密度而仍不液化或凝華的蒸汽。即在蒸氣凝結的初期，由於形成的液滴很小，相應的飽和蒸氣壓就很大。因此，有時蒸氣壓超過平面上飽和蒸氣壓幾倍以上也不凝結，這種現象叫過飽和，這種蒸氣叫“過飽和蒸氣”。處於過飽和狀態的蒸氣，極不穩定，一旦出現凝結核，部分蒸氣就會凝結成液體，其餘蒸氣就回到了飽和蒸氣的狀態。由於蒸氣中充滿了塵埃和雜質等小微粒，它們起著凝結核的作用。當這些微粒表面凝上一層液體后，便形成半徑相當大的液滴，凝結就容易發生。在有凝結核時，蒸氣壓只要超過飽和蒸氣壓，即可形成液滴帶電的粒子和離子都是很好的凝結核，靜電吸引力使蒸汽分子聚集在它的周圍而形成液滴。高能量帶電基本粒子在其運動過程中會形成離子，這些離子就成為凝結核。雲室中的過飽和水蒸氣凝結在它上面，而形成霧狀蹤跡，由此可觀察粒子的軌跡，因而過飽和蒸氣在高能物理的研究方面有重要的作用。

(1)要考慮以大氣分界面為平面的液體(以下簡稱液體);

(2)要考慮大氣中的液體蒸氣(以下簡稱蒸氣);

(3)要考慮漲落，從而使得蒸氣以大氣中灰塵顆粒為核，形成凝結的液滴(以下簡稱液滴);

(4)要考慮液體與蒸氣的平衡條件和液滴與蒸氣的平衡條件;

(5)遠離液體的蒸氣，如果壓強大於飽和蒸氣壓而不能向液滴凝結，則處在過飽和狀態;

(6)在一定溫度下，與液滴平衡的蒸氣壓強大於與液體平衡的蒸汽壓強，這是產生過飽和蒸汽的原因。

如果大氣中灰塵多、顆粒大，遠離液體的蒸氣由於漲落將會形成以灰塵顆粒為核的液滴，並且此液滴的半徑比較大。此時，在遠離液體的蒸氣壓強和飽和蒸氣壓差別比較小時，就可以使中肯半徑大於液滴半徑;反之，如果大氣中灰塵少、顆粒小，遠離液體的蒸氣以灰塵顆粒為核所形成的液滴半徑就比較小，只有在遠離液體的蒸氣壓強和飽和蒸氣壓差別比較大時，才能使中肯半徑小於液滴半徑。因此，大氣中灰塵越少、顆粒越小，遠離液體處在過飽和狀態的蒸氣壓強就越大。

在自然環境下討論了過飽和蒸氣，並與一些文獻作對比，其研究既具有一般性，又避免了其他文獻中一些繁瑣的討論過程。利用相平衡條件，通過公式推導，研究大氣中的液滴的生長和消失的原因，並得出結論:大氣中灰塵越少、顆粒越小，遠離液體處在過飽和狀態的蒸氣壓強就越大。以水為例驗證此結論正確。因此，討論自然環境下的過飽和蒸氣有益於理解、分析和解決實際問題。