从空气中提取水分的技术是如何实现的？(3)

　　大家可能都知道理想气体，所谓理想气体就是气体分子与分子之间除了碰撞以外没有其他相互作用，而碰撞是瞬间发生的，碰撞时间小于10的-20次方秒，基本可以认为在一瞬间。这就是所谓的硬球碰撞模型，在这个模型中，因为气体分子之间不存在长程的相互作用，所以气体的热力学参数是永远满足方程PV=NKT，这个方程名叫克拉伯龙方程，有时候也被称为理想气体状态方程。这个方程中p表示气体的压强，v表示气体的体积，N是气体的分子个数，是一个天文数字，K被称为玻尔兹曼常数，是一个非常非常小的数，象征了气体的熵的微观起源，这个常数具有熵的量纲。T表示气体的温度。

　　在这个方程中，随着温度T的降低，体积可以不断变小，压强也可以不段变小，但是气体不会液化，这是与我们日常见到的水蒸气液化成水的现象不符合的。后来，一个叫范德瓦尔斯的年轻博士生在1873年修改了这个理想气体状态方程，范德瓦尔斯气体模型里，气体分子被看作半径为r0的不能发生形变的刚球，尽管这样做同时也忽略了分子间的斥力，但气体就不能像理想气体一样可以被无限压缩了，每个气体分子是刚性的小球——就好象很多网球在空中飞舞，每个小球至少会占据4/3·πr0^3的球体体积。所以范德瓦尔斯在气体的体积项里引进了的修正项b——V被修正为(V-Nb)。

    范德瓦尔斯

　　另一方面，在分子间距r大于等于2r0时，范德瓦尔斯模型考虑分子间的引力，假定引力正比于分子间距r的负数次方。这样，相对于理想气体，范德瓦尔斯气体的压强会减小，这样又引入了压强的修正项a——p被修正为(p+ N^2·a/V^2)。综合以上两方面，范德瓦尔斯状态方程为(p+N^2·a/V^2)(V-Nb)=NRT。他的文章在《自然》杂志上发表以后，得到了 物理学家麦克斯维的肯定，因此被广泛传播。在这个方程中，随着T的降低，气体就会变成液体。这就是水蒸气能够液化所依据的物理方程——范德瓦尔斯方程。下面来看看在实际中的应用：在沙漠中，通过空气提取水分。