引用:
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作者FYI
您倒是點出了一個重點, 假設體積和質量都相等, 請問導熱係數大者為佳? 或者比熱大者為佳? 就以上情形為例, 假設三者皆已達沸點的情形下, 小弟不認為分子的速度(導熱係數)會是重點, 因為離不開導熱管, 反而是比熱和質量可能比較重要, 如果把問題簡化, 不妨把導熱管視為單一材質, 如果傳遞的熱量固定, 比熱大則溫度低, 比熱小則溫度高
話說小弟的熱力學只在及格邊緣, 以上言論也不代表小弟的老師的立場, 敬請不吝批評指教
乙醇，分子式C2H5OH，比重0.7893(20╱4°)。凝固點-117.3℃。沸點78.2℃
水，分子式H2O，比重1。凝固點0℃。沸點100℃
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沒關係我根本沒學過熱力學 , 當然也沒上過物化與量力 ; 不過還不是完全無知 .
熱管裡面的環境是精簡版的低壓蒸餾 (rotavap , 迴轉蒸發器) , 熱量被工作液體吸收後轉化為蒸氣分子的動能 , 熱蒸氣分子以高速飛行到冷端凝結後以毛細管現象輸送回熱端 .
除了比熱之外還要注意相變化吸收的潛熱 , 一個簡單的問題 : 蒸發 100 g, 25 ℃的水(沸點100 ℃)需要多少蒸發熱 , 蒸發 100 g, 25 ℃ 的乙醚 (沸點34.3 ℃) 需要多少蒸發熱 ? 25 ℃ 水的蒸氣壓 ? 25 ℃ 乙醚的蒸氣壓 ?
幾個問題必須考慮
0. 熱管物理形狀 ==> 直管 v.s. U型 / S型管 (想像一下蒸氣分子甩尾過 S 彎)
1. 熱管的倍徑比 (管長/口徑) ==> 細長 v.s. 粗短 (低壓力下有較長 [最短線性運動距離])
2. 熱管兩端操作溫度 ==> 溫差 , 冷端有多冷 , 熱端有多熱
3. 熱管工作液體在這兩個溫度之下的蒸氣壓 ==> 水 v.s. 乙醚
4. 工作液體的蒸發熱 ==> 水 v.s. 乙醚
5. 工作液體的蒸氣分子速度 水 v.s. 乙醚
6. 工作液體的黏度 水 v.s. 乙醚
7. 工作液體與毛細管材質的表面張力/親合度 (wet the surface or not) 水 v.s. 乙醚
8. 最重要的條件是冷端只有 25 ~ 35 ℃ 之下要用哪種工作液體比較好 ?
以前和同學說過二氯甲烷 (DCM, dichloromethane) 在低壓下會以高速蒸發 , 可以聽到蒸氣氣流打在冷凝器上發出高頻率的嘶嘶聲 (水流抽氣機加冰塊, 水溫 4 ℃抽至 15 mm Hg, 熱端水浴溫度 40 ℃, 冷端以乾冰丙酮冷卻至 -78 ℃ ) 結果根本沒人要理會 . 在上述條件(溫差 118 ℃, 恒壓 15 mm Hg) 當然是二氯甲烷/乙醚這類低沸點工作液體的傳熱速度比水快 , 因為 50 ℃ 水還沒開始快速蒸發 , 上述二種工作液體已經熱到快爆了 (rotovap 還真的爆到把燒瓶射進水浴 , 因為趕工忘了在丙酮裡面加乾冰) ,
答案是自己做一遍就懂了 .