Находится ли водяной пар в метастабильном состоянии при 1 атм и комнатной температуре?

Метастабильный водяной пар существует в виде переохлажденного пара или в перенасыщенном воздухе, например, при отсутствии ядер конденсации облаков .

При комнатной температуре и давлении в 1 атм пересыщенный воздух существует, но я сомневаюсь, что в этих условиях можно приготовить чистый переохлажденный водяной пар.

Обычная фазовая диаграмма воды описывает воду как чистое вещество, а не как n-арную смесь с газами. Согласно этой фазовой диаграмме вода находится в жидком состоянии при$20\mathrm{°C}$и$1~\mathrm{atm}$($1013.25~\mathrm{hPa}$).

Однако, когда вы следуете линии$T = 20\mathrm{°C}$, вы найдете пересечение с кривой, разделяющей паровую и жидкую фазы. Давление в этот момент ($23~\mathrm{hPa}$) называется давлением пара при$20\mathrm{°C}$. Это примерно равно парциальному давлению воды в насыщенном воздухе при той же температуре. Таким образом, вы можете думать о молекулах воздуха как о простых зрителях, которые не влияют на «давление воды».

Вывод: ответ был бы отрицательным при дополнительном предположении, что воздух насыщен водяным паром. Однако если воздух перенасыщен водяным паром, то водяной пар будет в нестабильном состоянии, и ответ будет утвердительным.

Жидкость обязательно требует, чтобы много молекул воды собрались вместе.

Вы могли бы спросить, сколько требуется, прежде чем он будет считаться жидкостью?

Если ответ «более одного», то да, молекулы водяного пара в воздухе все время сталкиваются друг с другом.

Только когда условия столкновения приводят к соединению за счет водородных связей, образуется жидкость.

Эти связи могут существовать на мгновение до того, как они разорвутся — в этом случае жидкость снова станет газом. Я не уверен, что вы подразумеваете под метастабильным в этом контексте, но его можно описать как бистабильный .

Поведение воды в воздухе действительно отличается от поведения в вакууме.

Вакуум может быть пустым пространством и, следовательно, низким давлением, но если водяной пар сжать и охладить в стальной коробке, то при отсутствии воздуха можно достичь более высокого давления, и он сжижается.

Идеальные диаграммы РТ для воды должны быть при отсутствии воздуха. Это хорошее приближение к поведению в присутствии воздуха.

Нота на самом деле довольно особенная жидкость (или, может быть, мы просто потратили больше времени на ее изучение). С самого первого наблюдения, что твердое тело плавает в жидкости, оно продолжает порождать загадки.