汽往冷处聚的物理说明（2）

张学文，20170324

在前博客，水往低处流，汽往冷处聚（1）：http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-1041165.html中我们从水往低处流反衬出汽（空气中的水汽）是往冷处聚的。现在我们讨论这种现象的物理原因。

l  气象学告诉我们空气中含有水汽，它是气体状态的水。但是物理学还指出气体状态的水分的数量（水汽密度，或者水汽压力）却是有上限的。而这个上限与当时的温度有关。或者说一定的温度下，一定体积内水汽的数量不能太多。超过一定临界值（体现为水汽压力或者密度）的水汽就要凝结为液体的雾滴、水滴、固态的雪花、冰或者凝结在冷的物体上（物体变湿、起雾，结露，结霜等等。这样气体状态的水汽压力、密度就不至于超过临界值。

l  下面的表给出在不同摄氏温度下的水汽（H₂O）最大压力和最大密度。它的基于饱和水汽压力的公式而算得

饱和水汽压力、密度与温度的关系表（对水面）

附带指出，如果水汽分子不是单分子的H₂0,而是几个水分子的团簇，那么其凝结的临界值还要更小。

l  如果水汽的数量没有达到该温度要求凝结的临界温度，那么水汽就是看不见的气体。如果水汽的压力或者密度超过物理学给的饱和压力或者密度的界限，多余的水汽就凝结出去（减少了水汽密度，增加了水，雪花等非水汽物质），以使气体的水汽密度或者压力不大于表中给出的临界值。

l  依据前面的表，如果有一团空气它的温度是25°C，而其中的水汽密度是20克/立方米。这时的水汽并没有饱和，也自然没有凝结现象。但是当它遇到（变成）更低的温度时（如15°C），则就有大约7克/立方米的水汽凝结出来。（待续）