在蒸气冷凝、液体凝固和液体沸腾以及溶液结晶等过程中，都涉及一个新相的形成过程，而最初形成的新相都是极其微小的，而半径极小的弯曲液面所对应的饱和蒸气压要大大高于正常液体的值，故新相的生成极为困难，以致会产生过热液体、过饱和蒸气。同样地，也存在过冷液体和过饱和溶液，这些都是亚稳状态，一旦新相生成，亚稳状态就随即消失，变成热力学上的稳定状态。下面分别介绍上述亚稳现象产生的原理。

1.过饱和蒸气

过饱和蒸气是指某一温度下，蒸气压力超过相应的饱和蒸气压，仍未见冷凝液出现的气相；过热液体则是在某一恒定的压力下，液体温度超过相应的沸点，仍不沸腾的液相。

设蒸气凝结成液体时最先出现的微小液滴半径为r，与该液滴对应的饱和蒸气压为pr，根据开尔文方程式（2-20）有

以苯蒸气为例，从表2.4可知，61℃下苯的表面张力T＝23.61×10﹣3N/m，Vm若新生成的液滴半径为10﹣6m，则pr＝1.6p0，这表明在61℃下的压缩苯蒸气时，即使压力达到其饱和蒸气压仍不会出现液态苯，而必须加压到饱和蒸气压的1.6倍时，才会出现半径为10﹣6m的苯液滴，而一旦苯液滴生成，便有大量的苯蒸气冷凝，直至苯蒸气压力降低到饱和蒸气压为止，才会达成气液平衡。故存在过饱和蒸气的区间是p0＜p＜pr，过饱和蒸气压属于亚稳状态，过饱和蒸气的存在就是一种亚稳现象。

2.过热液体

我们知道，仅仅表面汽化不能称为沸腾，所谓沸腾，是指液体表面和液体内部均出现汽化的现象，这就是说，只有液相内部自动出现微小气泡（新相）时，液体才能沸腾。如图2-8所示的气泡，因其曲率半径为负，必将产生一向内的附加压力pa，同时它还受到p外和静压力ph的作用，沸腾时必须克服所有压力之后方能生成、长大，直至逸出，即沸腾时气泡内的实际压力p沸为(www.daowen.com)

图2-8 过热现象示意图

p沸＝p外＋ph＋pa 　（2- 22）

式中p外和ph为常量，而pa则与气泡大小有关，即

假定沸腾时气泡的半径为10﹣8m，表面张力为58.85×10﹣3N/m，由上式得pa＝117.54Pa，由此可见，气泡生成要克服的附加压力是相当大的，在液体的正常沸点下不可能生成气泡，必须继续加热升温至沸点以上某个温度，直至气泡生成、长大并逸出，从达到沸点到沸腾的过程中，液体处于过热状态，这就是所谓的过热液体和过热现象。

过饱和蒸气和过热液体的用途较多，人工降雨就是典型的实例之一。云层中的水蒸气往往会处于过饱和蒸气状态，这时，可以往云层中喷洒AgI的细小颗粒，实际上是利用该颗粒人为制造了过饱和水蒸气的凝结中心，而该颗粒的半径明显大于自动生成的初始液滴，故能显著降低水蒸气凝结所需要的压力，便于水蒸气凝结成水滴形成雨。实验室中为了防止液体加热时出现暴沸现象，通常在液体中加一些沸石，因沸石为多孔物质，孔中有诸多气体，这些气体就可作为新相的种子，能有效跨越微小气泡难以生成的过热阶段，使液体的过热程度大大降低，甚至消除。