相图 是什么

相图是两根轴的地图，横是温度，竖是压力。拖动点在平面上走，点落在的区域就告诉你那个条件下物质是什么相。左上又冷又高压的一边是固体，中间是液体，右下又热又低压的一边是气体。只升高温度固体也会化，只降低压力液体也会沸，要紧的是相不在物质的种类，而在条件。同样的水在高山上不到 100 度就沸，是因为山上的低压力把相图上的沸腾边界挪了。反过来高压锅把盖子关紧，提高里面的压力，让水必须超过 100 度才沸，用更热的水把食物煮得更快。

这次看分开区域的边界线。用按钮一条一条选边界，固体和液体之间的熔解线上冰和水在一起，液体和气体之间的汽化线上水和水蒸气在一起。还有固体和气体直接相遇的升华线，干冰不化、直接变成气，就是这个。边界线上两种相保持平衡、一起存在，三条边界线在一点相遇的地方是三相点，那里固体、液体和气体同时好好共存。每种物质这个三相点的温度和压力都定成一个。水的三相点无论何时何地量都一样准，再现三相点的密封池被用来当校正温度计的基准点。

这次是用压力和体积画的 P-v 图。中间鼓起一个穹顶，穹顶里面是饱和区，也就是液体和气体混在一起的一段。用滑块加大体积，穹顶左边外面是压缩液体，穹顶里面是液体和蒸气一起的混合物，穹顶右边外面是过热蒸气。穹顶里面蒸气占的比例叫做干度，左端干度是 0，刚开始沸的饱和液，右端干度是 1，完全蒸发的饱和蒸气。穹顶左边的曲线和右边的曲线相遇的顶是临界点，那放到最后一场。这个穹顶和干度在电厂里特别要紧，还留着液滴的湿蒸气干度低，会啃汽轮机叶片，所以技术人员盯着这个干度。

看沸腾的时候发生什么。锅里的水沸腾时，火开得再大，水的温度也不再从 100 度往上升，用滑块拖动蒸发进行的程度，液体渐渐变成蒸气，温度和压力却照旧。加进去的热不是用来升温度，而是整块用来把分子从液体里拉开、变成气体，这叫做潜热。所以相在变的时候既等温又等压，只有体积大大增加，在 P-v 图上这个过程是横穿穹顶里面的一条平线。沸水全部蒸发之前温度计不动，原因就在这里。靠这份潜热，汗也能给人降温，汗蒸发的时候从皮肤拿走那么多潜热，所以觉得凉。

最后是穹顶的顶，也就是临界点。用滑块升高温度，温度越高，横穿穹顶的平的一段，也就是液体和气体分开的一段，就越短，到了临界温度就缩成一个点。这个点就是临界点。超过这个温度和压力，液体和气体的分别干脆消失，这是惊人的事。没有沸腾的边界，也说不出哪里是液体、哪里开始是气体，这个状态叫做超临界流体，像液体一样密，又像气体一样自由地散开。所以临界点也是相图上沸腾边界结束的地方。这个超临界状态实际也用，超临界二氧化碳像气体一样钻进咖啡豆，又像液体一样溶出咖啡因，用来去掉咖啡的咖啡因。