蒸汽(又稱可凝性氣體)
所謂蒸汽(又稱可凝性氣體)，是相對于永久氣體(或稱非可凝性氣體)而言的。對于任何一種氣體，都存在有一個臨界溫度，在臨界溫度以上的氣體，不能通過等溫壓縮發(fā)生液化，稱為永久氣體；而在臨界溫度以下的氣體，靠單純增加壓力即能使其液化，便是蒸汽。
空間中的蒸汽分子返回到液體內去的過程叫做凝結。蒸汽的凝結率W[kg/(m2·s)]，即單位時間內在單位面積液面上凝結的蒸汽質量，可借助(20)式計算(23)
式中α為凝結系數，pv為蒸汽的分壓力。
凝結的逆過程，即液體分子飛到空間變成蒸汽的現象，叫蒸發(fā)。單位時間通過單位面積液面蒸發(fā)的質量叫蒸發(fā)率Gv[kg/(m2·s)]在汽、液共存的條件下，蒸發(fā)和凝結現象同時存在，若蒸發(fā)率大于凝結率，則宏觀上表現為液體的蒸發(fā)；若蒸發(fā)率小于凝結率，則宏觀上表現為蒸汽的凝結；二者相等時，則處于飽和狀態(tài)，此時空間蒸汽的壓力稱為對應平衡溫度下的飽和蒸汽壓ps。物質的飽和蒸汽壓隨著溫度的升高而增大。液體的蒸發(fā)率與對應溫度下的飽和蒸汽壓間的關系為 (24)
此式常用于蒸發(fā)鍍膜中金屬蒸發(fā)量的計算。
一種蒸汽的實際壓力pv與其對應溫度下的飽和蒸汽壓ps之比，稱為蒸汽當時的飽和度。作為最常用的一項指標參數，常把空氣中水蒸汽的飽和度定義為空氣的相對溫度，相對溫度(%) = pvH20/psH20 × 100％ (25)
例如：工程中定義標準環(huán)境條件為溫度20oC，相對濕度65%，大氣壓力101325Pa。已知水蒸汽在20oC時的飽和蒸汽壓為2333Pa(17．5托)，則可計算出標準環(huán)境條件下大氣中水的分壓力為0.65 × 2333 = 1516Pa(11.375托)。
飽和蒸汽壓的存在，是蒸汽有別于理想氣體模型的根本之處，也是我們要將蒸汽的性質單獨作為一節(jié)討論的原因。在真空工程中，在蒸汽沒有達到飽和之前，即飽和度<1時，我們可以使用前面介紹的理想氣體定律和公式來描述蒸汽的性質；而蒸汽一旦達到飽和，情況卻大不相同，如果我們對飽和蒸汽繼續(xù)作等溫壓縮，蒸汽壓力將不再升高而是維持飽和蒸汽壓的值不變，即不再服從波義耳--馬略特定律，為多余部分的蒸汽將凝聚為液態(tài)或固態(tài)；反之，在飽和蒸汽與其凝聚相(液態(tài)或固態(tài))平衡共存的情況下，對蒸汽作等溫膨脹，蒸汽的壓力也不會降低，而是其凝聚相不斷蒸發(fā)或升華來補充蒸汽，直至全部變成蒸汽為止。飽和蒸汽與其凝聚相間的這種等溫相變，尤其是水蒸汽的存在，在真空工程中有著不容忽視的影響。
從上面的分析可知；在相聯通的真空系統中，如果某一處存在有揮發(fā)性較強的固體或液體，那么此處就相當于系統中的一個放氣源，使該物質在系統中的分壓力始終為對應溫度下的飽和蒸汽壓，這常常會限制系統極限真空度的提高；如果相聯通的真空系統各部分溫度不同，那么整個系統中蒸汽的分壓力都將與最低溫度所對應的飽和蒸汽壓相等，多余的蒸汽物質最后都將凝聚在具有最低溫度的表面上，這正是低溫冷阱可以提高系統真空度的原理。
飽和蒸汽受壓縮時發(fā)生液化這一性質常給變容式真空泵的抽氣帶來困難，最突出的就是水蒸汽的抽除問題。以最常見的旋片泵為例：一個抽氣周期包括進氣腔膨脹吸氣、隔離和排氣腔壓縮排氣三步驟。如果吸入的氣體中水蒸汽的比例較大，在水蒸汽和永久氣體被壓縮達到排氣壓力之前，水蒸汽的分壓力已經達到飽和蒸汽壓，那么繼續(xù)壓縮的過程中，就會有一部分水蒸汽發(fā)生液化而混入泵油中，無法排出泵外，并且回到膨脹腔后還會在低壓下重新汽化成蒸汽，增大吸氣側的水蒸汽比例和壓力，導致泵的抽氣能力和極限真空的下降。若要保證水蒸汽能夠全部排出泵外而不發(fā)生液化，那么吸入的水蒸汽分壓力pv、永久氣體分壓力pp、對應泵溫下的水蒸汽飽和蒸汽壓A和泵的排氣壓力Pe間應滿足如下關系：
pv / pv+pp＜ps / pe 或 pv / pp ＜ ps / pe-ps (26)
例如：取泵的排氣壓強pe =1.1×lO5Pa，泵溫70oC時水的飽和蒸汽壓聲，ps=3.125×104Pa，則水蒸汽占吸入氣體的比例必須小于ps / pe=28.3％。在抽氣后期，尤其是空氣濕度較大時，這一條件很難達到。因為此時被抽容器內的永久氣體成份已經很少，但容器內表面凝結的水蒸汽卻不斷放出，所占比例就變得很大。解決這一問題的一個傳統方法是加氣鎮(zhèn)，即向壓縮腔內充入永久氣體成份以降低水蒸汽所占的比例，使其在達到飽和前便被排出。
水蒸汽的存在也會影響到壓縮式真空計(麥氏計)的精確使用。測量讀數時，如果測量管內經過壓縮的氣體中，水蒸汽的分壓力尚低于當時飽和蒸汽壓，那么讀數表示的是水蒸汽和永久氣體的全壓力；若水蒸汽已經達到飽和發(fā)生液化，那么讀數會比永久氣體的分壓力高一些，但無法得到準確的數據。為消除水蒸汽對測量的干擾，常在麥氏計前安一低溫冷講，這樣測得的就只是永久氣體的分壓力。
液體(或固體)在真空中蒸發(fā)(或升華)變成蒸汽時需要吸收熱量，稱為汽化熱。物質的汽化熱隨著汽化溫度的升高而略有降低。比如lmol水，在50oC汽化，汽化熱為42780J，而在100oC汽化，汽化熱為40680J。蔬菜真空保鮮工藝中，讓蔬菜的一部分水份在真空中蒸發(fā)抽除，這些水蒸發(fā)時要從蔬菜體內吸取汽化熱，從而使蔬菜在脫水同時降溫，正是利用了水蒸發(fā)吸熱的原理；這種現象有時也會給真空操作帶來問題，比如在大型真空裝置中積存一些水，抽真空后一部分水蒸發(fā)成蒸汽排除，而這部分水吸收汽化熱使其余的水降溫直至結冰，余下的水就只能以升華的方式緩慢蒸發(fā)，從而延長抽真空的時間。
