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水的相图
旋转三维 p–T–V 曲面并投影到 p–T 平面：固、液、气三区在三相点汇合，液–气线终止于临界点。
目标
读懂 p–T 相图：找出水的固/液/气区域、三相点（0.01 °C，611 Pa）和临界点（374 °C，22 MPa）。
仪器与试剂
水的虚拟三维相面（p–T–V），三相点与临界点的参考值。
步骤
- 旋转曲面直至 p 轴和 T 轴位于屏幕平面内：其投影即常见相图。
- 沿三条相界线——升华、熔化、汽化——找到它们汇合的点。
- 沿汽化曲线向上：它在途中终止而非延伸至无穷压强——即临界点。
- 解释为何低于 611 Pa 时冰能升华，以及高于 22 MPa 时液体与蒸气合为一体的原因。
观察要点
- 三条共存线分割平面并在三相点汇合——冰、液态水与水蒸气共存的唯一状态。
- 对水而言，熔化线略微左倾（负斜率）——冰的密度小于液态水的标志。
讲解
克拉佩龙方程 由焓变与体积变化给出各共存线的斜率。对水而言 ，故冰线左倾；蒸气线在临界点处液–气密度差消失时终止。
实验史话
乔赛亚·威拉德·吉布斯在 19 世纪 70 年代奠定了相的热力学；水的三相点一直是开尔文温标的固定点，直到 2019 年开尔文改由玻尔兹曼常数定义。
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虚拟实验是帮助建立直觉的简化模型，不能替代真实实验和安全培训；没有指导请勿在家自行重复。