【已解决】 一杯水放在-5摄氏度的密闭环境中，水最终什么状态存在？
最佳答案 2025-02-27 00:00
在密闭环境中，当一杯水被置于-5摄氏度时，其最终状态取决于相平衡和压力变化。以下是关键分析步骤：
相变基础：在标准大气压下，水的冰点为0°C。当温度低于0°C时，水通?；峤岜?。然而，密闭环境会导致压力变化，可能影响相态。
体积膨胀与压力：水结冰时体积膨胀约9%。在密闭容器中，体积膨胀会导致内部压力升高。根据克拉佩龙方程，压力增加会降低冰的熔点。但在普通容器中，压力难以达到使冰在-5°C融化的程度（约需683.5 bar）。
蒸气压平衡：在-5°C时，冰的饱和蒸气压约为401.7帕（约0.004 atm）。密闭环境中，水蒸气会逐渐达到此平衡压力，与冰共存。
液态水的稳定性：温度低于冰点且压力不足以维持液态水存在时，液态水无法稳定存在。即使初始有液态水，最终会完全结冰，同时蒸气压力由冰的蒸气压决定。
结论：在-5°C的密闭环境中，水最终会以固态冰和气态水蒸气共存的状态存在。液态水因温度低于冰点且压力不足而完全转化为冰，同时冰的饱和蒸气压维持微量水蒸气。
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