金門地區第 61 屆中小學科學展覽會 作品說明書
科 別：化學科 組 別：國中組
作品名稱：水蒸氣『壓』成水珠 關 鍵 詞：蒸發、凝結、水溶液
編 號：
1
水蒸氣『壓』成水珠
摘要
研究中的水蒸氣凝結成水珠的過程中與水量多少及溫度高低有關，開放系統的實驗數據 顯示水量越多蒸散量增加了，但以微觀角度來說增加量減少了，就是說水分子脫離液體表面 的困難度增加了。在密閉系統 58℃、68℃實驗中就表現出水量 180ml 的蒸散量較 270ml 及 225m 的蒸散量高；而非揮發性溶質食鹽水溶液可得之水蒸氣的附壁效應及高溫(88℃)時，低濃度低 水量的凝結蒸發量較高；高濃度高水量的凝結蒸發量則較高的現象，而糖水溶液可以證實分 子相互吸引力的作用(氫鍵)；反觀揮發性溶液(酒精溶液)符合拉午耳定律的正偏差，比純水更 容易脫離金屬表面，但在 50%酒精溶液出現蒸發量的低點，這項研究若能更仔細的探究將提 供相關產業一些資訊。
壹、研究動機:
每次打開熱水杯時發現杯蓋內側都有水珠附著在上面，當然很清楚是水蒸發所凝結在上 面，每隔一段時間打開會發現水珠越來越大，最後有一部分流回杯內，另外發現水量越 小水珠形成的速度變慢，心想如果是水溶液的話，是否與水量多少所形成水珠一樣，於 是抱著疑問的心態展開研究。
貳、.研究目的:
一、探討不同水量與溫度的蒸發情況。
二、了解固態溶於水後的蒸發情況。
三、了解液態溶於水後的蒸發情況。
四、探討水與不同溶液在同溫、同質量的情況下凝結與蒸發的差異。
參、研究流程、藥品與儀器、參考資料 一、 研究藥品與儀器
紅糖(C12H22O11)、食鹽(NaCl)、酒精(C2H5OH)、保溫杯、溫度計、酒精燈、陶瓷纖維網與 三腳架、電子秤、紙與筆等(如下圖)
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二、 研究流程
三、參考資料
溶液的狀態與性質 (一)、 溶液的蒸氣壓
1. 揮發性液體表面的分子，較容易掙脫束縛逃逸到空氣中，此一過程稱為蒸發，
因蒸發的蒸氣產生的壓力稱為蒸氣壓。
2. 液體在任何溫度下都會發生蒸發現象，而且不同溫度之下都有不同的蒸氣壓。
密閉系統中，液體不斷地蒸發為蒸氣，而蒸氣也因不斷地碰撞又凝結成液體，
當蒸發速率與凝結速率相等時，蒸氣壓力達到該液體在該溫度下之蒸氣壓，稱 為飽和蒸氣壓。任何溫度下，液體之蒸氣壓不會大於飽和蒸氣壓。
3. 當蒸氣壓等於外界壓力時，蒸發的現象不再侷限於液體表面，而是擴大至全部
的液體，蒸發現象變得非常激烈，稱為沸騰。純液體在固定的壓力下沸騰的溫 蒸發速率
水溶液
純水
食鹽水溶液、糖水溶液
不同水量、
不同溫度、
不同濃度
酒精水溶液 數據分析
空白實驗
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度(沸點)是固定的。通常同溫同壓下，飽和蒸氣壓較小者，其沸點較高。
4. 影響蒸氣壓的因素：(a) 分子間的作用力：分子間的作用力愈大，表面分子愈不 易脫離液體形成蒸氣，故液體的蒸氣壓愈小。 (b) 溫度愈高，液體分子所獲得 的動能愈大，表面分子愈容易脫離液體形成蒸氣，故蒸氣壓愈大。
(二)、 溶液的蒸氣壓： 拉午耳(F. M. Roult)定律
1. 當 A 液體中加入非揮發的 B 溶質形成稀薄溶液時，因溶質不揮發而使溶液的 蒸氣壓下降。 溶質為非發性,非電解質之溶液蒸氣壓與溶劑的莫耳分率成正比 公式：P=xA×PA0
P：溶液蒸氣壓；PA0
：純溶劑蒸氣壓；xA：溶劑之莫耳分率
<Note>蒸氣壓下降量△P=PA0×xB
2. 當兩種液體混合成理想溶液時，定義：二種揮發性液體 A 與 B 混和形成溶液, 溶液上方之蒸氣相中必定含有 A，B 兩種分子，因此溶液之蒸氣壓為 A 與 B 分 壓之總和(道耳吞分壓定律)，而 A 液體與 B 液體都完全遵守拉午耳定律時,此溶 液稱為理想溶液
P=PA+PB=XAPA0
+XBPB0
<一般以 A 表溶劑，B 表溶質>
3. 所謂理想溶液是指溶質與溶劑分子間作用力和溶劑間分子作用力幾乎相同，不
論是溶質－溶質、溶劑－溶劑或溶質－溶劑間的引力。因此溶液的體積具有加 成性，符合 1 + 1 = 2 原則，不因溶劑－溶質間吸引力不同而出現 1 + 1 不等於 2 的情形。不同溶劑之間分子間引力的強弱。一般將實驗結果分為「正偏差（Positive Deviation）」和「負偏差（Negative Deviation）」如下圖。如果測量得到的蒸汽壓 低於理論值，這代表不同分子之間的引力大於同種分子之間的引力，也就是說 在溶劑混合之後有足夠的能量而可以脫離液體的分子變少了，此為負偏差，舉 例來說，氯仿和丙酮間會生成氫鍵使兩者混合後之溶液更難揮發。反之，如果 測量得到的蒸汽壓高於理論值，可以脫離液體的分子變多了，將會導致混合後 的溶液比混合前的溶液還要容易揮發，因為不同分子之間的引力以小於同種分
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子之間的引力，此為正偏差，會產生正偏差的混合溶液有苯與甲醇、二硫化碳 與丙酮及氯仿和甲醇。
(三)、 理想氣體方程式
1. 所謂理想氣體方程式是指理想氣體的壓力 (P)、體積 (V)、莫爾數 (n) 與絕對溫 度 (T) 的關係滿足 PV=nRT 的簡單關係式，其中，R 為理想氣體常數 =0.082 atm-L/mole-K 或 8.31 J/mole-K。理想氣體方程式是根據波以爾定律(Boyle’s law) 與查理定律(Charles’s law)結合而來。
2. 理想氣體與真實氣體的差別，在於理想氣體不考慮氣體分子本身所佔的體積，
只考慮氣體分子運動的體積。因為氣體本身所佔的體積並不考慮，所以理想氣 體分子間的相互作用力也不考慮。相對地，對於真實氣體而言，氣體分子間相 互作用力不可忽略，稱為凡德瓦力(Van der Waals force)。因為上述的種種性質，
當真實氣體的凡德瓦力較小時，比較接近理想氣體，因此在高溫與低壓時，真 實氣體接近理想氣體，比較接近理想氣體方程式的規範。
3. 所謂波以爾定律是指定量定溫的理想氣體，壓力與體積成反比，也就是說:壓力
愈大體積反而愈小，亦即 P1V1=P2V2；所謂定壓查理定律是指定量定壓的理想氣
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體，體積與絕對溫度成正比，也就是說:溫度越高體積愈大，亦即 V1/V2=T1/T2， 在實際應用時，可以做成定壓氣體溫度計，可以利用燒瓶加一根玻璃管與色柱 所做成。氣體溫度計相較於其他溫度計靈敏，故可作為實際使用的溫度計。
肆、實驗步驟:
一、不同水量與溫度的蒸發情況，步驟如下。
(一)、 將保溫杯放在電子秤上，分別記錄杯蓋與杯身重量並記錄之。
(二)、 分別取 50ml、90ml、135ml、180ml、225ml、270ml 的水並加熱到 88℃進行空白實驗，
測驗不加杯蓋的蒸發量。
開放系統下水溶液的蒸發情況參考圖
(三)、 分別取 58℃、68℃、88℃的不同水量(50ml、90ml、135ml、180ml、225ml、270ml)放 入水杯中並蓋上杯蓋，經過 10 秒、30 秒、、、、一一紀錄至杯蓋重量無明顯變化為 止。(密閉系統水溶液蒸發凝結參考圖如下)
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液體的蒸發速率(1)只有蒸發速率(2)蒸發速率＞凝結速率(3)蒸發速率＝凝結速率 (四)、 將測量數據整理成表格將資料整理成圖表以利判讀。
二、固態溶於水後的蒸發情況，步驟如下。
(一)、 配置不同濃度的糖水及食鹽水溶液。
(二)、 將水杯放在電子秤上，分別記錄杯蓋與杯身重量並記錄之。
(三)、 分別取 68℃、88℃的不同濃度的糖水及食鹽水溶液放入水杯中並蓋上杯蓋，經過 10 秒、30 秒、、、、一一紀錄至杯蓋重量無明顯變化為止。
(四)、 將測量數據整理成表格將資料整理成圖表以利判讀。
三、液態溶於水後的蒸發情況，步驟如下。
(一)、 配置不同濃度(13.6%、26.3%、38.5%、50%、69.2%)的酒精水溶液。
13.5%＝25/(160＋25)、26.3%＝50/(140＋50)、38.5%＝(120＋75)、
50%＝100/(100＋100)、69.20%＝225/(100＋225)
(二)、 將水杯放在電子秤上，分別記錄杯蓋與杯身重量並記錄之。
(三)、 分別加熱不同濃度的酒精水溶液量有放入水杯中並蓋上杯蓋進行 58℃、68℃的蒸發 實驗，經過 10 秒、30 秒、、、、一一紀錄至杯蓋重量無明顯變化為止。
(四)、 將測量數據整理成表格將資料整理成圖表以利判讀。
四、為了了解同溫、同質量的情況下水與不同溶液在蒸發上的差異性，其做法如下 (一)、 將上述實驗所得到的資料取同溫、同質量的數據加以整理。
(二)、 數據歸類後作圖分析。
伍、 實驗結果:
一、 不同水量在不同溫度的蒸發情況。
(一)、 在保溫杯不加蓋時，相同水量在不同溫度的蒸發情況如下(室溫 24.5℃)。
1. 50ml、90ml、135ml 從 88℃降到室溫的溫度變化與蒸發量
50ml88℃ 90ml88℃ 135ml88℃
時間(分) 蒸發量(g) 溫度(℃) 蒸發量(g) 溫度(℃) 蒸發量(g) 溫度(℃) 0.5 1.03 84.0 0.37 86.5 0.22 85.5
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1 1.38 78.5 0.77 83.0 0.61 83.0 2 1.88 72.0 1.42 77.5 1.30 79.0 3 2.28 65.5 2.41 73.0 1.90 76.0 4 2.56 61.5 2.76 69.5 2.39 73.0 5 2.77 58.0 2.95 67.0 2.83 70.5 6 2.80 57.0 3.07 66.5 3.21 68.5 7 3.12 52.5 3.32 62.0 3.56 66.5 8 3.24 50.0 3.54 60.0 3.87 65.0 9 3.32 48.0 3.71 58.0 4.15 63.2 10 3.40 46.5 3.91 56.2 4.42 61.8 11 3.48 45.0 4.08 54.5 4.65 60.5 12 3.54 43.7 4.25 53.3 4.86 59.0 13 3.58 42.5 4.36 52.0 5.03 58.0 14 3.63 41.2 4.46 51.0 5.21 56.5 15 3.69 40.2 4.57 50.0 5.39 55.2 16 3.71 39.5 4.66 48.5 5.53 54.5 17 3.75 38.2 4.73 47.5 5.67 53.3 18 3.94 37.9 4.82 46.6 5.78 52.5 19 3.97 37.0 4.86 45.8 5.88 51.8 20 3.99 36.5 5.03 45.0 5.99 51.0 25 4.18 33.6 5.37 41.8 6.56 47.0 35 4.40 30.0 5.81 37.0 7.28 42.0 40 4.42 29.0 5.99 35.0 7.54 40.0 50 4.57 27.3 6.18 32.3 7.96 36.5 60 4.65 26.0 6.40 30.5 8.16 34.0
8
70 4.70 25.4 6.50 29.0 8.49 32.0 80 4.74 25.2 6.60 28.0 8.70 30.5 100 4.77 24.9 6.78 26.1 8.86 28.3 120 4.83 24.8 6.91 25.5 9.09 27.0 150 4.89 24.6 7.09 25.5 9.37 26.0 200 5.03 24.5 7.17 24.8 9.61 25.0 2. 180ml、225ml、270ml 從 88℃降到室溫的溫度變化與蒸發量
180ml88℃ 225ml88℃ 270ml88℃
時間(分) 蒸發量(g) 溫度(℃) 蒸發量(g) 溫度(℃) 蒸發量(g) 溫度(℃) 0.5 0.48 83.5 0.46 86.0 0.41 83.0
1 0.90 80.0 0.85 85.0 0.94 81.2 2 1.67 78.0 1.61 82.0 1.64 79.0 3 2.34 75.0 2.27 79.5 2.28 77.0 4 2.92 73.0 2.88 77.5 2.80 75.0 5 3.46 71.2 3.41 76.0 3.35 74.2 6 3.91 69.5 3.90 74.0 3.83 72.0 7 4.33 68.0 4.36 72.3 4.35 70.5 8 4.71 66.0 4.76 71.0 4.77 69.0 9 5.06 64.5 5.15 69.5 5.15 68.0 10 5.39 63.0 5.53 68.0 5.52 66.5 11 5.70 62.0 5.84 67.0 5.83 65.5 12 5.99 61.0 6.16 66.0 6.15 64.5 13 6.25 59.8 6.44 65.0 6.46 63.2 14 6.47 58.8 6.74 64.0 6.72 62.2 15 6.70 57.0 7.00 63.0 7.12 61.2
9
16 6.87 56.5 7.24 62.0 7.45 60.0 17 7.09 55.8 7.47 61.0 7.81 58.5 18 7.28 55.0 7.69 60.0 8.13 57.2 19 7.43 54.0 7.90 59.0 8.43 55.5 20 7.58 53.0 8.09 58.5 8.69 54.0 25 8.26 49.8 8.93 55.0 10.53 48.5 35 8.78 46.5 9.55 52.0 11.09 45.5 40 9.02 42.5 10.60 47.5 11.58 42.0 50 9.86 38.5 11.37 43.8 12.03 38.8 60 10.71 35.0 11.89 41.0 12.56 36.5 70 11.08 33.0 12.45 38.0 12.91 34.0 80 11.31 31.5 12.99 35.0 13.15 31.8 100 11.78 29.3 13.33 33.5 13.34 29.0 120 12.15 28.0 13.68 31.2 13.58 26.0 150 12.81 27.5 14.12 29.0 13.82 22.5 200 13.63 26.0 14.70 27.1 14.46 19.7 3. 不同水量蒸發總圖
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 50 100 150 200 250
不同水量的蒸發量
50ml 90ml 135ml 180ml 225ml 270ml
10
小結：水量越多蒸發量越多但增加量有趨緩現象
(二)、 在保溫杯加蓋時，相同水量在不同溫度的蒸發情況如下。
1. 50ml 的水(蒸發量包含二個部分，一個是留在杯蓋內凝結、一個是逸散到空氣中 58℃→40℃蒸發量(g) 68℃→43℃蒸發量(g) 88℃→45℃蒸發量(g)
時間(分) 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量
0.5 0 0 0.06 0.06 0.05 0.05
1 0.03 0.04 0.06 0.12 0.08 0.13 2 0.03 0.05 0.08 0.16 0.09 0.18 3 0.04 0.07 0.09 0.17 0.12 0.19 4 0.05 0.08 0.10 0.20 0.15 0.22 5 0.07 0.11 0.13 0.25 0.16 0.23 6 0.09 0.14 0.14 0.27 0.20 0.24 7 0.11 0.17 0.14 0.28 0.20 0.26 8 0.09 0.19 0.14 0.29 0.20 0.27 9 0.10 0.21 0.20 0.36 0.22 0.28 10 0.10 0.22 0.18 0.36 0.22 0.29 40 0.15 0.29 0.24 0.43 0.26 0.37
50ml 90ml 135ml 180ml 225ml 270ml
蒸發量 5.03 7.17 9.61 13.63 14.7 14.46
0 2 4 6 8 10 12 14 16
蒸發量(g)
水量VS蒸發量
11
58℃ 68℃ 88℃
小結：蒸發量 68℃＞88℃＞58℃、凝結量 88℃＞68℃＞58℃
2. 90ml 的水
58℃→44℃蒸發量(g) 68℃→35℃蒸發量(g) 88℃→41℃蒸發量(g)
時間(分) 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量
0.5 0.02 0.03 0.05 0.07 0.13 0.13 1 0.02 0.04 0.08 0.11 0.14 0.23 2 0.01 0.04 0.11 0.17 0.19 0.32 3 0.03 0.07 0.12 0.19 0.22 0.38 4 0.05 0.09 0.14 0.22 0.25 0.46 5 0.07 0.12 0.15 0.25 0.28 0.50 6 0.07 0.12 0.17 0.28 0.30 0.54 7 0.09 0.14 0.18 0.30 0.32 0.58 8 0.10 0.15 0.20 0.33 0.34 0.64 9 0.08 0.15 0.21 0.35 0.34 0.65 10 0.09 0.16 0.19 0.36 0.36 0.68 40 0.19 0.28 0.40 0.64 0.69 1.02
58℃ 68℃ 88℃
小結：蒸發量與凝結量均為 88℃＞68℃＞58℃
3. 135ml 的水
12
58℃→40℃蒸發量(g) 68℃→45℃蒸發量(g) 88℃→41℃蒸發量(g)
時間(分) 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量
0.5 0.01 0.02 0.04 0.04 0.06 0.12 1 0.01 0.05 0.05 0.07 0.13 0.22 2 0.04 0.07 0.09 0.11 0.19 0.35 3 0.03 0.06 0.11 0.17 0.22 0.42 4 0.06 0.09 0.14 0.21 0.26 0.48 5 0.09 0.12 0.16 0.23 0.29 0.52 6 0.10 0.14 0.19 0.29 0.32 0.56 7 0.09 0.14 0.21 0.31 0.35 0.63 8 0.11 0.17 0.20 0.31 0.35 0.65 9 0.11 0.17 0.21 0.34 0.36 0.68 10 0.11 0.19 0.24 0.39 0.38 0.71 40 0.40 0.44 0.51 0.72 0.73 1.20 小結：蒸發量與凝結量均為 88℃＞68℃＞58℃
4. 180ml 的水
58℃→43℃蒸發量(g) 68℃→46℃蒸發量(g) 88℃→54℃蒸發量(g)
時間(分) 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量
0.5 0.03 0.04 0.09 0.10 0.08 0.12 1 0.04 0.06 0.11 0.13 0.14 0.22 2 0.08 0.11 0.15 0.19 0.18 0.29 3 0.10 0.14 0.19 0.25 0.23 0.37 4 0.13 0.16 0.22 0.30 0.26 0.43 5 0.14 0.17 0.23 0.32 0.28 0.48 6 0.16 0.20 0.27 0.37 0.29 0.51
13
7 0.16 0.22 0.27 0.39 0.32 0.56 8 0.16 0.22 0.29 0.42 0.33 0.58 9 0.20 0.27 0.28 0.42 0.37 0.64 10 0.21 0.29 0.28 0.44 0.38 0.65 40 0.94 1.09 1.13 1.44 0.78 1.17 小結：蒸發量 68℃＞88℃＞58℃、凝結量 68℃＞58℃＞88℃
5. 225ml 的水
58℃→44℃蒸發量(g) 68℃→48℃蒸發量(g) 88℃→50℃蒸發量(g)
時間(分) 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量
0.5 0.01 0.02 0 0.01 0.07 0.11 1 0.01 0.04 0.05 0.07 0.10 0.16 2 0.03 0.07 0.05 0.11 0.17 0.27 3 0.06 0.11 0.07 0.13 0.20 0.33 4 0.08 0.14 0.09 0.15 0.23 0.38 5 0.08 0.16 0.11 0.18 0.27 0.41 6 0.10 0.18 0.13 0.21 0.29 0.46 7 0.12 0.21 0.15 0.22 0.32 0.50 8 0.12 0.22 0.17 0.25 0.36 0.55 9 0.14 0.24 0.19 0.27 0.37 0.58 10 0.15 0.25 0.22 0.30 0.39 0.61 40 0.41 0.57 0.56 0.68 0.76 1.01
58℃ 68℃ 88℃
14
小結：蒸發量與凝結量均為 88℃＞68℃＞58℃
6. 270ml 的水
58℃→38℃蒸發量(g) 68℃→42℃蒸發量(g) 88℃→52℃蒸發量(g)
時間(分) 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量
0.5 0.02 0.03 0.06 0.07 0.17 0.24 1 0.04 0.06 0.08 0.10 0.19 0.32 2 0.07 0.09 0.12 0.16 0.27 0.43 3 0.08 0.11 0.15 0.19 0.31 0.51 4 0.11 0.14 0.17 0.22 0.37 0.61 5 0.13 0.17 0.20 0.26 0.38 0.67 6 0.14 0.18 0.22 0.30 0.38 0.70 7 0.14 0.19 0.24 0.33 0.43 0.79 8 0.16 0.21 0.25 0.36 0.44 0.84 9 0.17 0.23 0.28 0.41 0.49 0.92 10 0.20 0.27 0.28 0.42 0.50 0.97 40 0.47 0.56 0.68 0.90 1.07 1.75 小結：蒸發量與凝結量均為 88℃＞68℃＞58℃
7. 同一溫度不同水量下杯蓋的凝結量的比較圖(蒸發量*100) 58℃下不同水量的凝結量
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
0 10 20 30 40 50
凝結量公克
靜置時間(分)
50ml 90ml 135ml 180ml 225ml 270ml
15
68℃下不同水量的凝結量
88℃下不同水量的凝結量
同一溫度不同水量下杯內的蒸發量的比較圖 58℃
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
0 10 20 30 40 50
凝結量(公克)
靜置時間(分)
50ml 90ml 135ml 180ml 225ml 270ml
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
0 10 20 30 40 50
凝結量(公克)
靜置時間(分)
50ml 90ml 135ml 180ml 225ml 270ml
16
68℃
88℃
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
0 10 20 30 40 50
蒸發量(公克)
靜置時間(分)
50ml 90ml 135ml 180ml 225ml 270ml
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
0 10 20 30 40 50
蒸發量(公克)
靜置時間(分)
50ml 90ml 135ml 180ml 225ml 270ml
17
小結：溫度較低時較不利於低水量或多水量進行蒸散作用，溫度越高時則高水量 的蒸散逐漸增加。
二、 了解固態溶於水後的蒸發情況。
(一)、 NaCl 不同濃度的水溶液
1. 溫度 68℃，重量百分濃度 5%＝4.5/(85.5+4.5)、10%＝10/(90+10)、20%＝22.5/(90+22.5) 5%蒸發量(g) 10%蒸發量(g) 20%蒸發量(g)
時間(分) 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量
0.5 0.09 0.12 0.03 0.05 0.02 0.07 1 0.11 0.15 0.04 0.07 0.05 0.11 2 0.15 0.22 0.10 0.14 0.07 0.15 3 0.19 0.27 0.11 0.16 0.09 0.21 4 0.20 0.29 0.13 0.19 0.10 0.23 5 0.24 0.33 0.14 0.19 0.13 0.25 6 0.24 0.35 0.17 0.22 0.14 0.25 7 0.25 0.37 0.18 0.24 0.16 0.29 8 0.27 0.40 0.20 0.26 0.20 0.33 9 0.28 0.41 0.20 0.26 0.20 0.34
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
0 10 20 30 40 50
蒸發量(公克)
靜置時間(分)
50ml 90ml 135ml 180ml 225ml 270ml
18
10 0.28 0.41 0.21 0.28 0.20 0.34 11 0.29 0.42 0.21 0.29 0.21 0.36 12 0.30 0.44 0.25 0.33 0.21 0.36 15 0.33 0.46 0.27 0.37 0.23 0.34 30 0.44 0.64 0.36 0.48 0.34 0.45 60 0.51 0.73 0.47 0.58 0.41 0.57
小結：68℃時，濃度越低凝結與蒸散量較高
2. 溫度 88℃，重量百分濃度 10%＝10/(90+10)溶劑少、10%＝20/(180+20)溶劑多、20%
＝45/(180+45)溶劑多、20%＝30/(120+30)溶劑少
10%蒸發量(g) 10%蒸發量(g) 20%蒸發量(g) 20%蒸發量(g) t(分) 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量
0.5 0.12 0.20 0.12 0.12 0.12 0.17 0.13 0.17 1 0.15 0.25 0.13 0.14 0.16 0.24 0.16 0.23 2 0.19 0.31 0.17 0.19 0.22 0.34 0.24 0.32 3 0.23 0.35 0.20 0.22 0.25 0.40 0.26 0.35 4 0.27 0.39 0.20 0.24 0.28 0.44 0.30 0.40 5 0.28 0.42 0.22 0.25 0.31 0.49 0.33 0.44
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
0 10 20 30 40 50 60 70
凝結與蒸發量(g)
靜置時間(分)
5%杯蓋內 5%總量 10%杯蓋內
10%總量 20%杯蓋內 20%總量
19
6 0.32 0.47 0.24 0.31 0.33 0.55 0.35 0.47 7 0.32 0.48 0.25 0.32 0.36 0.60 0.36 0.50 8 0.33 0.50 00.27 0.35 0.38 0.66 0.38 0.53 9 0.35 0.52 0.28 0.36 0.41 0.70 0.39 0.55 10 0.37 0.55 0.30 0.39 0.42 0.73 0.40 0.57 11 0.39 0.58 0.31 0.41 0.45 0.78 0.42 0.59 12 0.40 0.60 0.31 0.42 0.48 0.85 0.46 0.65 15 0.44 0.64 0.35 0.51 0.53 0.95 0.50 0.69 30 0.48 0.71 0.38 0.56 0.72 1.16 0.66 0.86 60 0.59 0.81 0.55 0.68 1.01 1.56 0.79 1.03
小結：88℃時，低濃度低水量的凝結蒸發量較高；高濃度高水量的凝結蒸發量則 較高。
3. 食鹽重量百分濃度 20%＝30/(120+30)在不同溫度的蒸發量的比較如下
58℃蒸發量(g) 68℃蒸發量(g) 88℃蒸發量(g)
時間(分) 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量
0.5 0 0.01 0.06 0.05 0.13 0.17 1 0.01 0.03 0.08 0.07 0.16 0.23
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8
0 20 40 60 80
凝結與蒸發量(g)
靜置時間(分)
10%(少)杯蓋內 10%(少)總量 10%杯蓋內 10%總量 20%杯蓋內 20%總量 20%(少)杯蓋內 20%(少)總量
20
2 0.02 0.05 0.11 0.12 0.24 0.32 3 0.05 0.08 0.14 0.16 0.26 0.35 4 0.05 0.09 0.14 0.17 0.30 0.40 5 0.06 0.11 0.16 0.20 0.33 0.44 6 0.08 0.14 0.18 0.22 0.35 0.47 7 0.08 0.15 0.18 0.24 0.36 0.50 8 0.09 0.16 0.20 0.27 0.38 0.53 9 0.10 0.18 0.21 0.28 0.39 0.55 10 0.12 0.21 0.22 0.30 0.40 0.57 11 0.15 0.21 0.23 0.30 0.42 0.59 12 0.15 0.21 0.25 0.32 0.46 0.65 15 0.16 0.23 0.30 0.40 0.50 0.69 30 0.19 0.27 0.34 0.50 0.66 0.86 60 0.29 0.38 0.36 0.54 0.79 10.3
58℃ 68℃ 88℃
小結：相同濃度下，溫度越高凝結與蒸發量就會增加；除此之外，由上圖可以水 蒸氣有附壁作用，會沿著杯壁往上流動。
(二)、 紅糖(C12H22O11)不同濃度的水溶液。
1. 溫度 68℃，重量百分濃度 5%＝4.5/(85.5+4.5)、10%＝10/(90+10)、20%＝22.5/(90+22.5) 5%蒸發量(g) 10%蒸發量(g) 20%蒸發量(g)
時間(分) 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量
0.5 0.01 0.03 0.04 0.05 0.02 0.03
21
1 0.05 0.07 0.05 0.08 0.04 0.06 2 0.10 0.15 0.08 0.13 0.09 0.12 3 0.12 0.20 0.13 0.18 0.12 0.15 4 0.16 0.26 0.14 0.20 0.15 0.18 5 0.17 0.29 0.15 0.22 0.16 0.19 6 0.19 0.32 0.17 0.23 0.17 0.21 7 0.20 0.34 0.19 0.25 0.18 0.25 8 0.20 0.35 0.20 0.27 0.19 0.26 9 0.23 0.37 0.21 0.28 0.20 0.28 10 0.24 0.38 0.22 0.29 0.22 0.32 11 0.25 0.39 0.24 0.36 0.22 0.32 12 0.25 0.41 0.26 0.39 0.24 0.37 小結：68℃時，濃度越低蒸發量越大，而凝結量相近。
2. 溫度 88℃，重量百分濃度 25%＝30/(90+30)、30.8%＝40/(90+40)、35.7%＝50/(90+50) 25%蒸發量(g) 30.8%蒸發量(g) 35.7%蒸發量(g)
時間(分) 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量
0.5 0.04 0.05 0.02 0.03 0.02 0.04 1 0.04 0.06 0.03 0.06 0.03 0.05 2 0.08 0.11 0.07 0.11 0.05 0.10 3 0.10 0.14 0.09 0.14 0.09 0.14 4 0.13 0.18 0.10 0.16 0.12 0.18 5 0.16 0.22 0.13 0.20 0.15 0.22 6 0.17 0.24 0.14 0.21 0.15 0.25 7 0.19 0.27 0.16 0.23 0.16 0.26 8 0.20 0.30 0.16 0.25 0.18 0.29
22
9 0.21 0.31 0.18 0.27 0.19 0.30 10 0.22 0.33 0.20 0.30 0.20 0.30 11 0.22 0.34 0.20 0.31 0.22 0.33 12 0.22 0.34 0.21 0.32 0.23 0.35 3. 糖水溶液總圖
杯蓋凝結量
蒸發總量
同溫度時，不同的紅糖溶液蒸發量則是隨著濃度越大越低，而凝結量相近。
三、了解液態溶於水後的蒸發情況。
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
0 5 10 15
凝結量(g)
靜置時間(分)
5%杯蓋內
10%杯蓋內
20%杯蓋內
25%杯蓋內
30.8%杯蓋 內
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45
0 5 10 15
蒸發量(g)
靜置時間(分)
5%總量 10%總量 20%總量 25%總量 30.8%總量 35.7%總量
23
(一)、 取酒精水溶液(95%)20g＋160g、40g＋140g、60g＋120g、180ml 酒精不加蓋 1. 溫度 68℃，體積百分濃度 13.5%＝25/(160＋25)、26.3%＝50/(140＋50)、
38.5%＝75/(120＋75)
13.5%蒸發量(g) 26.3%蒸發量(g) 38.5%蒸發量(g) 180ml 酒精 t(分) 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量 蒸發 g 溫度℃
0.5 0.18 0.21 0.14 0.16 0.23 0.29 0.06 67.8 1 0.24 0.30 0.24 0.32 0.26 0.37 0.13 67.5 2 0.28 0.38 0.27 0.38 0.27 0.42 0.53 66.5 3 0.32 0.44 0.26 0.45 0.29 0.49 0.80 65.0 4 0.31 0.44 0.28 0.54 0.29 0.55 0.94 64.0 5 0.33 0.50 0.25 0.53 0.31 0.60 1.04 63.0 6 0.32 0.53 0.29 0.60 0.28 0.62 1.18 62.2 7 0.33 0.55 0.27 0.62 0.28 0.65 1.29 61.5 8 0.35 0.62 0.28 0.67 0.28 0.68 1.41 61.0 9 0.34 0.64 0.27 0.74 0.27 0.69 1.50 60.0 10 0.33 0.64 0.30 0.74 0.27 0.72 1.67 59.1 11 0.35 0.67 0.28 0.75 0.27 0.75 1.78 58.5 12 0.36 0.70 0.30 0.80 0.27 0.77 1.93 58.0 15 0.41 0.79 0.32 0.85 0.28 0.82 2.28 56.8
20g 40g 60g
小結：由上圖判斷當乙醇的量越多水量越少時，凝聚效果越差 2. 二種不同的酒精濃度分別測驗 58℃與 68℃的蒸發量
24
100ml 乙醇＋100ml 水(50%) 225ml 乙醇＋100ml 水(69.20%) 58℃蒸發量(g) 68℃蒸發量(g) 58℃蒸發量(g) 68℃蒸發量(g) t(分) 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量 杯蓋內 總量 0.5 0.05 0.08 0.17 0.22 0.30 0.31 0.23 0.25
1 0.10 0.14 0.15 0.26 0.30 0.33 0.29 0.32 2 0.16 0.24 0.18 0.36 0.32 0.38 0.35 0.41 3 0.15 0.26 0.13 0.36 0.36 0.45 0.33 0.40 4 0.15 0.27 0.15 0.40 0.37 0.48 0.32 0.48 5 0.17 0.31 0.15 0.43 0.35 0.49 0.32 0.52 6 0.16 0.32 0.15 0.47 0.37 0.53 0.35 0.57 7 0.14 0.39 0.16 0.51 0.35 0.52 0.33 0.60 8 0.13 0.39 0.16 0.55 0.32 0.52 0.32 0.62 9 0.14 0.42 0.15 0.58 0.34 0.57 0.29 0.65 10 0.13 0.42 0.18 0.64 0.32 0.59 0.29 0.70 11 0.13 0.43 0.19 0.70 0.29 0.58 0.27 0.73 12 0.15 0.47 0.16 0.72 0.30 0.60 0.28 0.78 15 0.14 0.49 0.16 0.74 0.28 0.61 0.27 0.81 小結：數據顯示相同濃度不同溫度的凝結量相近，而蒸發量是溫度越高越多，酒 精比例越高凝結與蒸發量越多，當以 68℃測驗不同濃度時，50%酒精水溶液蒸發 與凝結量最低。
3. 相同溫度不同濃度的凝結量圖示
25
小結：水量越多凝結量較多，因為水的比熱大，水量多吸收較多的熱量能讓溶液 更容易蒸發。
4. 相同溫度不同濃度的蒸發量圖示
小結：不同濃度的總蒸發量大致相同，以 50%酒精溶液蒸發量偏低，而純酒精在 不加杯蓋蒸發量持續增加。
四、同溫、同質量的情況下水與不同溶液在蒸發整理數據如下。
(一)、 水與非揮發性溶液(20%食鹽水 225ml、5%食鹽水 90ml 以及糖水 90ml
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45
0 2 4 6 8 10 12 14 16
杯蓋的凝結量
13.5%凝結量(g) 26.3%凝結量(g) 38.5%凝結量(g)
50%凝結量(g) 69.2%凝結量(g)
0 0.5 1 1.5 2 2.5
0 2 4 6 8 10 12 14 16
總蒸發量
13.5%蒸發量(g) 26.3%蒸發量(g) 38.5%蒸發量(g)
50%蒸發量(g) 69.2%蒸發量(g) 250ml酒精
26
溫度 88℃ 68℃
項目 水(225ml) 食鹽水(225ml) 水(90ml) 食鹽水(90ml) 糖水(90ml) t(分) 蒸發量(g) 蒸發量(g) 蒸發量(g) 蒸發量(g) 蒸發量(g)
0.5 0.11 0.17 0.07 0.12 0.03
1 0.16 0.24 0.11 0.15 0.07
2 0.27 0.34 0.17 0.22 0.15
3 0.33 0.40 0.19 0.27 0.20
4 0.38 0.44 0.22 0.29 0.26
5 0.41 0.49 0.25 0.33 0.29
6 0.46 0.55 0.28 0.35 0.32
7 0.50 0.60 0.30 0.37 0.34
8 0.55 0.66 0.33 0.40 0.35
9 0.58 0.70 0.35 0.41 0.37
10 0.61 0.73 0.36 0.41 0.38
11 0.64 0.78 0.43 0.42 0.39
12 0.68 0.85 0.51 0.44 0.40
小結：相同質量下，88℃時食鹽水蒸發量大於純水；68℃時純水蒸發量大於食鹽 水與糖水。
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
0 2 4 6 8 10 12 14
蒸發量比較圖
水(225ml) 食鹽水(225ml) 水(90ml) 食鹽水(90ml) 糖水(90ml)
27
(二)、 水與揮發性溶液(水溶液均為 180g，其中 95%酒精為開放性系統)
68℃ 純水 13.5% 26.3% 38.5% 95%酒精
t(分) 蒸發量(g) 蒸發量(g) 蒸發量(g) 蒸發量(g) 蒸發量(g)
0.5 0.10 0.21 0.16 0.29 0.30
1 0.13 0.30 0.32 0.37 0.36
2 0.19 0.38 0.38 0.42 0.46
3 0.25 0.44 0.45 0.49 0.53
4 0.30 0.44 0.54 0.55 0.59
5 0.32 0.50 0.53 0.60 0.65
6 0.37 0.53 0.60 0.62 0.69
7 0.39 0.55 0.62 0.65 0.72
8 0.42 0.62 0.67 0.68 0.75
9 0.42 0.64 0.74 0.69 0.77
10 0.44 0.64 0.74 0.72 0.79
11 0.52 0.67 0.75 0.75 0.82
12 0.53 0.70 0.80 0.77 0.85
15 0.57 0.79 0.85 0.82 0.93
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
0 2 4 6 8 10 12 14 16
蒸發量比較圖
純水 13.50% 26.30% 38.50% 95%酒精
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小結：相同溫度下，由上圖得知揮發性液體含量越高則蒸發量越大 陸、結果與討論
一、在開放系統下，從不同水量中蒸發量與溫度變化的關係圖發現，水量越多蒸發量越多；
但在 180～270ml 時增加量有趨緩的現象，此現象應用在密閉系統時則造成 180ml 的蒸 發量大於 225ml 及 270ml 的蒸發量，可能與容器大小有關，因為具有同溫度的所有水分 子具有相同的動能，在容器內互相碰撞因此容器越小碰撞機率增加，這讓液體表面急欲 脫離的水分子難度增加就像塞車現象流量變慢了。
二、固態溶於水後的蒸發情況從相同濃度的食鹽水與糖水溶液的凝結量及蒸發量可以看出 食鹽與水之間的分子引力比紅糖與水來的小，所以水凝結與蒸發量較多。
三、單獨討論食鹽水溶液在 88℃時，低濃度低水量的凝結蒸發量較高；高濃度高水量的凝 結蒸發量則較高的現象，從食鹽溶於水是吸熱反應而且在室溫下，食鹽溶於水溶解度為 35.9g/100g 水，高濃度高水量吸收較多的熱能因此有較多的水分子可以脫離液體表面，
反觀低濃度因溶質量(食鹽)較少，溶於水中所吸收的熱較少因此有較多的水分子可以脫 離液體表面。
四、糖溶於水要先了解糖與水的分子結構，糖分子之間只有微弱的凡德瓦爾力，本身略帶極 性又可以和水(本身具有氫鍵)形成氫鍵，，糖分子與水的親合力遠大於糖分子本身的親 合力，所以糖的溶解度很大，一公升水可以溶解 1800 公克的糖，因此蒸發量會隨著濃 度增加而減少。
五、酒精(揮發性液體)溶於水後的蒸發情況雖然濃度越大蒸發量增加，但在 50%酒精溶液時 蒸散量不增反減，表示存在有一濃度下乙醇分子與水分子之間的吸引力最大，因此讓這 二分子脫離液體表面的難度增加。
六、水的蒸散過程會有附壁效應及煙囪效應，附壁效應是當容器密閉系統且未裝滿水時，因 杯壁溫度較低使水器往杯壁流動開始水凝結，這從食鹽水在不同溫度的蒸散作用表現在 杯蓋內；而煙囪效應是當水杯裝滿水或開放系統中可以觀察出水蒸氣凝結成水的現象。
七、水凝結成水珠的顆粒大小事以水量多少及溫度高低有關，若具有揮發性溶液水量越少水 珠越不成形，而非揮發性液體則溫度越高水珠的顆粒越大。
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柒、參考文獻
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