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1、 mnV i m i n i V 一、混合氣體成分一、混合氣體成分 體積分?jǐn)?shù):體積分?jǐn)?shù): 1, i i i w m m w 1, i i i x n n x 1, i i i V V 質(zhì)量分?jǐn)?shù):質(zhì)量分?jǐn)?shù): 摩爾分?jǐn)?shù):摩爾分?jǐn)?shù): i ig eqg i ig eqg i x R R R R w , , , , ? , , 1,8.314kJ/(kmol.K) iiii ii iig g i i iiii ig eq iiiiiii ii mV w mV vM vMv RMR R Mv w vMR Vv mv M nn x Vv mvMnn 二、混合氣體平均分子量和氣體常數(shù)二、混合氣體平均分子量和氣
2、體常數(shù) i mm ii MnnM iiii ii MMx n Mn M 平均分子量平均分子量 混合氣體的氣體常數(shù)混合氣體的氣體常數(shù) i ,gi i ,gii ,gii mm m Rw m Rm m RMn m nR n m R M R R混 混 三、道爾頓分壓力定律三、道爾頓分壓力定律 1、分壓力、分壓力 在與混合物溫度相在與混合物溫度相 同的情況下,每一種組同的情況下,每一種組 成氣體都獨(dú)自占據(jù)體積成氣體都獨(dú)自占據(jù)體積V 時(shí),組成氣體的壓力稱時(shí),組成氣體的壓力稱 為分壓力。用為分壓力。用pi表示。表示。 T, V p1 T, V p2 T, V p n T, 1 n i i pp V 2、分
3、壓力定律、分壓力定律 RTnVp ii 混合氣體的總壓力等于各混合氣體的總壓力等于各 組成氣體分壓力之和,稱為道組成氣體分壓力之和,稱為道 爾頓爾頓(Dalton)分壓定律分壓定律 ii ii ii x n n p p nRTpV RTnVp pVnRTnRTpV ii RTnVp ii i pp 四、混合氣體的比熱、內(nèi)能、焓和熵四、混合氣體的比熱、內(nèi)能、焓和熵 1、混合氣體比熱容、混合氣體比熱容 n i ii n i ii n i ii CxC cc cwc 1 1 1 質(zhì)量熱容質(zhì)量熱容 體積熱容體積熱容 摩爾熱容摩爾熱容 2、混合氣體內(nèi)能和焓、混合氣體內(nèi)能和焓 i i HH UU 內(nèi)能和焓
4、均為廣延參數(shù)內(nèi)能和焓均為廣延參數(shù) ii ii ii ii hw m hm m H h uw m um m U u 3、混合氣體的熵、混合氣體的熵 n i ii n i i sws SS 1 1 熵為廣延參數(shù)熵為廣延參數(shù)熵變熵變 i i igipii i i igpii p p Rw T T cws p p R T T cs dd d dd d , , 例例 試求空氣在自由膨脹中比熵的變化量,已知初態(tài)試求空氣在自由膨脹中比熵的變化量,已知初態(tài) 空氣的溫度為空氣的溫度為 ,體積為,體積為 ,膨脹終了的容積,膨脹終了的容積 1 T 1 V 12 2VV 解:解:取整個(gè)容器內(nèi)的空氣為孤立系統(tǒng)(系統(tǒng)與外
5、界取整個(gè)容器內(nèi)的空氣為孤立系統(tǒng)(系統(tǒng)與外界 無功、熱及物質(zhì)交換)無功、熱及物質(zhì)交換) wuuq )( 12 00 wq 12 uu 1 2 1 2 12 lnln v v Rg T T css v K)(kgkJ1989. 02ln287. 0lnln 1 2 1 2 12 V V Rg mV mV Rgss 12 TT 即:即: 以上假定在高壓下可能導(dǎo)致較大的誤差。以上假定在高壓下可能導(dǎo)致較大的誤差。 sv ttp 過熱空氣未飽和 所以空氣飽和與否取決于所以空氣飽和與否取決于t t,p pv v 空氣中的水蒸氣空氣中的水蒸氣 sv ttp 飽和空氣飽和 空氣達(dá)成飽和的途徑空氣達(dá)成飽和的途徑
6、t t不變,不變,p pv v上升,上升,p pv v= =p ps s( (t t) ) p pv v不變,不變,t t下降下降 t=tt=ts s(p(pv v) ) 絕對(duì)濕度絕對(duì)濕度 單位單位容積容積的濕空氣中包含的水蒸汽的濕空氣中包含的水蒸汽質(zhì)量質(zhì)量, 也就是水蒸汽的也就是水蒸汽的密度密度。 TR p vV m vg v v v v , 1 濕空氣中水蒸汽的分壓力愈大,其絕對(duì)濕度濕空氣中水蒸汽的分壓力愈大,其絕對(duì)濕度 愈大;愈大; 水蒸汽的分壓力不可能超過該溫度下水蒸汽水蒸汽的分壓力不可能超過該溫度下水蒸汽 的飽和壓力。的飽和壓力。 在一定溫度下:在一定溫度下: sv pp 水蒸汽達(dá)到
7、飽和時(shí),濕空氣具有該溫度下最大絕水蒸汽達(dá)到飽和時(shí),濕空氣具有該溫度下最大絕 對(duì)濕度,這時(shí)的空氣稱為對(duì)濕度,這時(shí)的空氣稱為。 sv pp TR p vg s sv , TR p v vg v v v , 1 濕空氣未達(dá)到飽和時(shí),其中水蒸汽的濕空氣未達(dá)到飽和時(shí),其中水蒸汽的 分壓力總小于飽和壓力,水蒸汽處于分壓力總小于飽和壓力,水蒸汽處于 這時(shí)濕空氣為這時(shí)濕空氣為。 sv pp 相對(duì)濕度相對(duì)濕度 濕空氣濕空氣的的絕對(duì)濕度絕對(duì)濕度與與同溫度同溫度下下飽和空氣飽和空氣的的絕絕 對(duì)濕度對(duì)濕度的比值為相對(duì)濕度的比值為相對(duì)濕度 %100 s v = = 0 0100%100%,飽和空氣的相對(duì)濕度為,飽和空氣
8、的相對(duì)濕度為100%100%; 相對(duì)濕度相對(duì)濕度 愈小愈小,表示空氣中水蒸汽距離飽和,表示空氣中水蒸汽距離飽和 狀態(tài)狀態(tài)愈遠(yuǎn)愈遠(yuǎn),空氣吸收水分的能力,空氣吸收水分的能力愈大愈大,即,即愈干燥愈干燥; 反之空氣愈潮濕。反之空氣愈潮濕。 vvv p Vm R T maxmax vvvv s pp pp , vs vs vv pp R TR T svv p Vm R T vv v V pR T m vvv p vR T vvv pR T sv v V pR T m ssv p vR T svs pR T s s v v a v aa vv a v pp p pp p p p nM nM m m 62
9、2. 0 622. 0 97.28 016.18 在總壓力在總壓力P P 不變的情況下,一定的蒸汽分壓力不變的情況下,一定的蒸汽分壓力 對(duì)應(yīng)著一定的含濕量。對(duì)應(yīng)著一定的含濕量。 在總壓力在總壓力P P 不變的情況下,相對(duì)濕度愈高,含不變的情況下,相對(duì)濕度愈高,含 濕量也愈高。濕量也愈高。 已知圖中已知圖中1 1、2 2、3 3各點(diǎn)在同一等壓線上,試比各點(diǎn)在同一等壓線上,試比 較其較其v v、及、及 的大小的大小 解:解: 123vvv ppp 123 TTT 123sss ppp v3v2v1 321 321 1kg 1kg干空氣與干空氣與dkgdkg的水蒸汽組成的濕空氣,其密的水蒸汽組成的濕
10、空氣,其密 度:度: va , , 11 287 av av g ag v vvv g ag vg ag v pp RTR T BpppB RTR TTTRR 287 , ag RJ/kgJ/kgk k461 , vg RJ/kgJ/kgk ksv pp T p T B s 001315. 0 287 kg/mkg/m3 3 vvaa hmhmh 考慮到濕空氣中水蒸汽的質(zhì)量經(jīng)常變化,而干空氣的質(zhì)考慮到濕空氣中水蒸汽的質(zhì)量經(jīng)常變化,而干空氣的質(zhì) 量是穩(wěn)定的,所以量是穩(wěn)定的,所以濕空氣的比焓是相對(duì)于單位質(zhì)量的干空濕空氣的比焓是相對(duì)于單位質(zhì)量的干空 氣而言:氣而言: kJ/kg(D)001. 0 v
11、a a vvaa hh m hmhm h 經(jīng)驗(yàn)公式:經(jīng)驗(yàn)公式: kJ/kg(D)859. 12501(001. 0005. 1tth 從未飽和到飽和的途徑 T s pv ps 1、 T 加水蒸氣加水蒸氣 pv a b 3、 pv 不變,不變,T a b a d d c 2、 pv ,Ta c 4、 v a e e 結(jié)露結(jié)露 Td 露點(diǎn)溫度露點(diǎn)溫度 氣流吹過氣流吹過濕份氣化濕份氣化表面降溫表面降溫?zé)崃總鬟f熱量傳遞 干干 球球 溫溫 度度 計(jì)計(jì) 濕濕 球球 溫溫 度度 計(jì)計(jì) 大氣 t w t 用濕紗布包扎普通溫度計(jì)的感溫部分,紗布下用濕紗布包扎普通溫度計(jì)的感溫部分,紗布下 端浸在水中,以維持感溫部
12、位空氣濕度達(dá)到飽端浸在水中,以維持感溫部位空氣濕度達(dá)到飽 和,在紗布周圍保持一定的空氣流通,使于周和,在紗布周圍保持一定的空氣流通,使于周 圍空氣接近達(dá)到等焓。示數(shù)達(dá)到穩(wěn)定后,此時(shí)圍空氣接近達(dá)到等焓。示數(shù)達(dá)到穩(wěn)定后,此時(shí) 溫度計(jì)顯示的讀數(shù)近似認(rèn)為濕球溫度。溫度計(jì)顯示的讀數(shù)近似認(rèn)為濕球溫度。 一支用于測(cè)定氣溫,稱干球溫度計(jì);一支用于測(cè)定氣溫,稱干球溫度計(jì); 另一支在球部用蒸餾水浸濕的紗布包住,紗布下端浸入蒸餾水中,稱濕球溫度計(jì)。另一支在球部用蒸餾水浸濕的紗布包住,紗布下端浸入蒸餾水中,稱濕球溫度計(jì)。 由于包住濕球溫度計(jì)的紗布吸水后蒸發(fā)吸熱,所以示數(shù)比干球溫度計(jì)的示數(shù)小。濕由于包住濕球溫度計(jì)的紗布
13、吸水后蒸發(fā)吸熱,所以示數(shù)比干球溫度計(jì)的示數(shù)小。濕 球的紗布常常要換新的。球的紗布常常要換新的。 當(dāng)空氣干燥時(shí),濕球溫度計(jì)的紗布蒸發(fā)快,吸熱多,兩個(gè)溫度計(jì)的示數(shù)差就比較大。當(dāng)空氣干燥時(shí),濕球溫度計(jì)的紗布蒸發(fā)快,吸熱多,兩個(gè)溫度計(jì)的示數(shù)差就比較大。 兩個(gè)溫度計(jì)的示數(shù)差越大,說明空氣越干燥。兩個(gè)溫度計(jì)的示數(shù)差越大,說明空氣越干燥。 當(dāng)空氣中水蒸氣很多時(shí),濕球溫度計(jì)的紗布蒸發(fā)慢,吸熱少,兩溫度計(jì)的示數(shù)差就當(dāng)空氣中水蒸氣很多時(shí),濕球溫度計(jì)的紗布蒸發(fā)慢,吸熱少,兩溫度計(jì)的示數(shù)差就 小。兩個(gè)溫度計(jì)的示數(shù)差越小,說明空氣越潮濕。小。兩個(gè)溫度計(jì)的示數(shù)差越小,說明空氣越潮濕。 濕球溫度是指同濕球溫度是指同等焓等焓
14、值空氣狀態(tài)下,空氣中水蒸汽達(dá)到值空氣狀態(tài)下,空氣中水蒸汽達(dá)到飽和飽和 時(shí)的空氣溫度,在空氣焓濕圖上是由空氣狀態(tài)點(diǎn)沿等時(shí)的空氣溫度,在空氣焓濕圖上是由空氣狀態(tài)點(diǎn)沿等 焓線下降至焓線下降至100%100%相對(duì)濕度線上,對(duì)應(yīng)點(diǎn)的干球溫度。相對(duì)濕度線上,對(duì)應(yīng)點(diǎn)的干球溫度。 雖然某一狀態(tài)下的空氣濕球溫度一般低于干球溫度,但兩者雖然某一狀態(tài)下的空氣濕球溫度一般低于干球溫度,但兩者 之間是等焓的。之間是等焓的。 因?yàn)槟骋粻顟B(tài)的空氣,同濕球溫度表的濕潤(rùn)溫包接觸,發(fā)生因?yàn)槟骋粻顟B(tài)的空氣,同濕球溫度表的濕潤(rùn)溫包接觸,發(fā)生 的是絕熱熱濕交換,的是絕熱熱濕交換,濕度提高溫度下降總焓不變濕度提高溫度下降總焓不變,直,直
15、 至紗布溫度足夠低,能使感溫包周圍的空氣達(dá)到飽和至紗布溫度足夠低,能使感溫包周圍的空氣達(dá)到飽和 狀態(tài)后,水分的氣化接近停滯,此時(shí)濕球溫度計(jì)的溫狀態(tài)后,水分的氣化接近停滯,此時(shí)濕球溫度計(jì)的溫 度就穩(wěn)定下來,不再下降。度就穩(wěn)定下來,不再下降。 40 35 30 25 20 15 10 5 0 -5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 % -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 濕球溫度tw ( , ) v w s p f tt p 濕球溫度濕球溫度:是指同等是指同等焓焓值空氣狀態(tài)下值空氣狀態(tài)下,空氣中水蒸汽達(dá)到飽和時(shí)的空氣溫度??諝庵兴羝_(dá)到飽和時(shí)的空氣溫度
16、。 濕球溫度下的汽化潛熱 濕球溫度下的飽和濕度 濕球溫度其中: w w t s w tw tsw w t tt tt )(86. 1 )(005. 1 w wd ttt wd ttt t 為適應(yīng)工程需要,已有計(jì)算濕空氣參數(shù)及過為適應(yīng)工程需要,已有計(jì)算濕空氣參數(shù)及過 程的計(jì)算機(jī)程序,本課程也提供了應(yīng)用程序。程的計(jì)算機(jī)程序,本課程也提供了應(yīng)用程序。 有時(shí)為方便工程計(jì)算,常把濕空氣狀態(tài)參數(shù)之有時(shí)為方便工程計(jì)算,常把濕空氣狀態(tài)參數(shù)之 間關(guān)系制成圖線。濕空氣狀態(tài)參數(shù)線圖有多種間關(guān)系制成圖線。濕空氣狀態(tài)參數(shù)線圖有多種 型式,如焓濕型式,如焓濕(h-d)(h-d)圖、濕度(圖、濕度(-t)-t)圖等。這圖等
17、。這 里介紹濕度(里介紹濕度(-t)-t)圖,如圖所示。在該圖中具圖,如圖所示。在該圖中具 有以下定值線:有以下定值線: (1)(1)定干球溫度線定干球溫度線(=C)(=C):濕度圖以為橫坐標(biāo),故濕度圖以為橫坐標(biāo),故 定溫度線就是一組垂直于橫坐標(biāo)的平行線,位置定溫度線就是一組垂直于橫坐標(biāo)的平行線,位置 越靠右的定溫線值越高。越靠右的定溫線值越高。 (2)(2)定比濕度線定比濕度線(C)C):濕度圖以濕度圖以為縱坐標(biāo),故為縱坐標(biāo),故 定比濕度線就是一組平行于橫坐標(biāo)的水平線,水平定比濕度線就是一組平行于橫坐標(biāo)的水平線,水平 線的位置越高,線的位置越高,值越大;值越大; (3)(3)定相對(duì)濕度線定相
18、對(duì)濕度線( (C)C): 在選定了繪制濕度圖的總壓力在選定了繪制濕度圖的總壓力p p后,由于水蒸汽飽和壓力與溫后,由于水蒸汽飽和壓力與溫 度一一對(duì)應(yīng),故相對(duì)濕度是溫度及比濕度的函數(shù)度一一對(duì)應(yīng),故相對(duì)濕度是溫度及比濕度的函數(shù), ,,因此在,因此在 濕度濕度(-t)(-t)圖上,定線的走向是圖上,定線的走向是增大則增大則t t增大,或增大,或減小則減小則t t 減小,成為一條下凹的曲線。當(dāng)減小,成為一條下凹的曲線。當(dāng)不變時(shí),則不變時(shí),則t t減小減小增大,增大, 故位置越在圖右上方的定故位置越在圖右上方的定線,其值越大。線,其值越大。 kJ/kg(D)859. 12501(001. 01 . 1t
19、th (4)(4)定焓線定焓線(h(hC)C):通常,在空調(diào)、烘干等工程中通常,在空調(diào)、烘干等工程中 涉及的溫度并不很高,所以由下式知,涉及的溫度并不很高,所以由下式知,1.86t1.86t相對(duì)相對(duì) 于于25012501可以忽略,故在濕度圖上的定焓線,幾乎可以忽略,故在濕度圖上的定焓線,幾乎 是一組斜率為正的直線,在不變時(shí)是一組斜率為正的直線,在不變時(shí)越大越大h h也越大,也越大, 故焓值越大的定焓線越在圖的右上方。故焓值越大的定焓線越在圖的右上方。 (5)(5)定濕球溫度線定濕球溫度線(=C)(=C):定濕球溫度線近似平行于定濕球溫度線近似平行于 定焓線,位置越在圖的右上方的值越大。定焓線,
20、位置越在圖的右上方的值越大。 由于露點(diǎn)由于露點(diǎn)tdtd是下飽和空氣是下飽和空氣(=100%)(=100%)的溫度,故的溫度,故tdtd可可 以通過定以通過定線與線與100%100%線的交點(diǎn)的溫度而求得。線的交點(diǎn)的溫度而求得。 在有些濕度圖上沒有定線,那只要通過濕空氣狀態(tài)在有些濕度圖上沒有定線,那只要通過濕空氣狀態(tài) 點(diǎn)作定焓線與為點(diǎn)作定焓線與為100%100%的線相交所得到的溫度即為。的線相交所得到的溫度即為。 ts t1 t2 t3 t4 0 0 d1 d2 d3 d4 d5 t5 -t 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6
21、.5 水蒸汽的分壓力水蒸汽的分壓力p pv v10102 2PaPa 100% = 常數(shù) H=常數(shù) 溫度溫度tt 含濕量含濕量g/kg(g/kg(干空氣)干空氣) 一一. . h- h- 圖圖 注意:注意:h- h- 圖隨圖隨P P改變而改變改變而改變 A A)制圖依據(jù))制圖依據(jù) )859. 12501(001. 001. 1tth s s pp p 622. 0 B)B)線群介紹線群介紹: :h-h-圖由下列五種線群組成:圖由下列五種線群組成: 1 1、定濕線定濕線(等(等線)線) 等等 線是一組平行于縱坐標(biāo)的直線群。線是一組平行于縱坐標(biāo)的直線群。 露點(diǎn)露點(diǎn)t td d是濕空氣冷卻到是濕空氣
22、冷卻到 100%100%時(shí)的溫時(shí)的溫 度。因此含濕量度。因此含濕量相同,狀態(tài)不同的濕空氣相同,狀態(tài)不同的濕空氣 具有相同的露點(diǎn)。具有相同的露點(diǎn)。 2 2、定焓線定焓線(等(等h h 線)線) 等等 h h 線是一組與橫坐標(biāo)軸成線是一組與橫坐標(biāo)軸成135135的直線群。的直線群。 等等 h h線亦可近似看成定濕球溫度線(線亦可近似看成定濕球溫度線(t tw w) 3 3、定溫線定溫線(等(等t t線)線) 由由H H =1.005=1.005t t+0.001+0.001d d(2501+1.859(2501+1.859t t) ) ,當(dāng),當(dāng)t t= = 定值時(shí),定值時(shí),H H 和和d d 成直
23、線變化關(guān)系。成直線變化關(guān)系。t t不同時(shí)斜率不同時(shí)斜率 不同。因此等不同。因此等t t線是一組互不平行的直線,線是一組互不平行的直線,t t愈高,愈高, 則等則等t t線斜率愈大。線斜率愈大。 4 4、定相對(duì)濕度線定相對(duì)濕度線(等(等 線)線) 定定 線是一組向上凸的曲線群。線是一組向上凸的曲線群。 100%100%飽和空氣曲線把飽和空氣曲線把h-dh-d 圖分成兩部分,圖分成兩部分, 曲線以上為未飽和濕空氣,曲線以下無實(shí)際意義。曲線以上為未飽和濕空氣,曲線以下無實(shí)際意義。 5 5、水蒸汽分壓力線、水蒸汽分壓力線 d Bd pw 622. 0 )(dfpw 當(dāng)當(dāng)d d 0.6220.622時(shí),
24、則時(shí),則p pw w與與d d近似成直線關(guān)系。所以近似成直線關(guān)系。所以 圖中圖中d d很小那段的很小那段的p pw w為直線。該曲線畫在為直線。該曲線畫在=100% =100% 等濕線下方,等濕線下方,p pw w的單位為的單位為kPa kPa 二、熱濕比二、熱濕比 d H dd HH 1000 1000 12 12 分壓定律 p T V p T Vp T Vp T V 分壓力分壓力pi M pVnR T iiM pVn R T ii i pn x pn ii px p ii px pp p T V p T V p T Vp T V 分容積分容積Vi 分容積定律分容積定律 降霧:降霧:白天白天
25、太陽照射地面,太陽照射地面,地面吸收地面吸收并積蓄了大量的并積蓄了大量的熱熱。夜夜 間間,熱熱就開始向空中就開始向空中散發(fā)散發(fā)而使地面而使地面溫度降低溫度降低。 正常情況下,正常情況下,近地面層的大氣近地面層的大氣由于吸收地面蒸發(fā)的水由于吸收地面蒸發(fā)的水 分,處于分,處于未飽和濕空氣狀態(tài)未飽和濕空氣狀態(tài)。如果近地面層的。如果近地面層的溫度降溫度降 至大氣露點(diǎn)至大氣露點(diǎn)以下,就會(huì)使接近地面的以下,就會(huì)使接近地面的濕空氣達(dá)到飽和濕空氣達(dá)到飽和 狀態(tài),也就是說該濕空氣中水蒸汽含量達(dá)到極限。當(dāng)狀態(tài),也就是說該濕空氣中水蒸汽含量達(dá)到極限。當(dāng) 超過這個(gè)極限超過這個(gè)極限,處于飽和濕空氣狀態(tài)的大氣就會(huì),處于飽
26、和濕空氣狀態(tài)的大氣就會(huì)以煙以煙 塵為核心塵為核心,凝結(jié)出細(xì)小的水滴凝結(jié)出細(xì)小的水滴,浮游于空中,如白氣,浮游于空中,如白氣 ,是為霧。霧滴的直徑在,是為霧。霧滴的直徑在0.03毫米毫米0.04毫米。毫米。 霧的形成條件:)發(fā)生在大氣的近地面層;)空氣必須霧的形成條件:)發(fā)生在大氣的近地面層;)空氣必須 冷至露點(diǎn)以下;)必須是無風(fēng)或風(fēng)力極微弱的情況冷至露點(diǎn)以下;)必須是無風(fēng)或風(fēng)力極微弱的情況 下;)有凝結(jié)核;下;)有凝結(jié)核; 當(dāng)然,也可以在當(dāng)然,也可以在環(huán)境溫度不變環(huán)境溫度不變的情況下,人為的情況下,人為提高環(huán)提高環(huán) 境中水蒸氣的含量境中水蒸氣的含量,即,即提高提高濕空氣中濕空氣中水蒸氣的分壓力水蒸氣的分壓力 ,使大氣達(dá)到飽和濕空氣狀態(tài),甚至過飽和狀態(tài)。進(jìn),使大氣達(dá)到飽和濕空氣狀態(tài),甚至過飽和狀態(tài)。進(jìn) 而處于過飽和狀態(tài)的濕空氣就會(huì)以大氣中的煙塵為核而處于過飽和狀態(tài)的濕空氣就會(huì)以大氣中的煙塵為核 心,形成霧。心,形成霧。 結(jié)露:濕空氣在結(jié)露:濕空氣在較冷的物體表面較冷的物體表面上凝結(jié)成的水滴,上凝結(jié)成的水
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