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为什么地下超过100oC的水没有变成水蒸气
郑州地象科技有限公司 寇伟
2020年3月大同市天镇县GR1地热井钻进至1624处时探获高温高压地热水，井口温度高达160.2℃，最大自涌流量231.15立方米/小时。见此报道可能有人会想超过100oC的水应该变成水蒸气了、怎么喷发上来的还是水呢？我在网上搜寻了所有关于天镇县地热井的报道，偶尔有报道中提及该井的井口压力为1.12兆帕，这才是160℃高温下是水而不是水蒸气的关键。
大部分人都有青藏高原低气压下烧水不到100℃就开了的常识，但很少有人了解高气压下水会在多少度才会开的知识。我也是在查阅超临界流体资料时才详细看到的，简单介绍一下供大家了解。
地球表面的标准大气压=760毫米汞柱=0.1013兆帕（公斤/平方厘米），在此压力下水的汽化温度为100℃。之后地层压力与汽化温度的关系是：0.5兆帕—152℃，1兆帕—180℃，4兆帕—250℃，9兆帕—303℃，16兆帕—347℃，21兆帕—370℃，直至到22.1兆帕、温度达到374℃时进入超临界流体状态。
细究一下深部的水很难汽化相变成水蒸气的原因，可能主要有以下几点：
1、地球内部就是一个大火炉，估测地核的温度达6000 oC以上、地壳底层的温度达900－1000 oC，从地表向下随着深度增加、温度升高的同时压力也在增大，一般情况下各深度层水的温度很难达到所在层压对应的汽化温度值。
2、蒸发是在液体表面发生的汽化现象，液体蒸发时需要吸热，水温相对越低时汽化需要汲取的热量越多（汽化热高）。所以，在地壳浅中层的温度很难达到水相变为蒸汽的汽化热能量的要求。
3、当打地热井钻孔几千米遇到高温高压含水层后，在深部高压作用下热水会迅速上涌。因从深部到地表的时间有限，虽然热水的温度下降较少、压力释放的相对较快，但其过程并不足以使水汲取足够的热能蒸发相变成水蒸气，最多只是有少量的水蒸气在井口溢出而已。例如天镇县GR1地热井在井口测得压力为1.12兆帕，而在压力为1.1兆帕时的汽化温度值为184oC，井口实测的160 oC还有很大的差距才能汽化为水蒸气。
2022年9月1日
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