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熱學的物態變化及其條件

由 星系執行觀測室 發表于 寵物2021-07-07
簡介融化和凝固物質由固態變為液態的過程是熔化,這個過程中需要吸收熱量

海波是晶體嗎

物態變化是指物質從一種狀態變為另一種狀態的過程。我們知道,物質有三種不同的基本狀態:固態、液態、氣態。(像火和電等,它們屬於等離子態) 這次我們就從固、液、氣物質的三種基本狀態來說說物態變化及相應的條件。

融化和凝固

物質由固態變為液態的過程是熔化,這個過程中需要吸收熱量。比如常見的雪後天晴,相信大家也有過這種感覺:在冬天大雪紛飛時,往往覺得也不是特別冷。倒是天晴後雪開始融化成水時,反而覺得比下雪時還冷。這就是因為固態雪融化成液態水時,從空氣中吸收了熱量;物質由液態變為固態就是凝固,這個過程中會放出熱量,比如在鍊鐵廠裡,鐵為液態時不怎麼覺得周圍熱,當液態鐵開始凝固成固體時,就覺得周圍都熱氣騰騰的。這就是凝固過程中會釋放熱量。

熱學的物態變化及其條件

晶體和非晶體

物質可以分為晶體和非晶體,它們的熔化和凝固有相同點,也有不同點。首先相同點就是,都是熔化時會吸熱、凝固時會放熱。那麼不同點都有什麼呢?比如食鹽、海波、冰等物質都是屬於晶體。晶體在熔化過程中吸熱,而溫度不變。有一定的熔點,比如海波的熔點為48℃,那麼它到48℃就熔化了。同時也有一定的凝固點。接著我們再來說說非晶體,玻璃、瀝青、松香等物質都屬於非晶體。那麼它們就沒有一定的熔點和凝固點。非晶體熔化要持續吸熱。也就是說,冰熔化成水的過程中溫度不變。那麼給它加熱至沸騰的過程又是怎樣的呢?這裡就得說說汽化和液化,接著往下看吧……

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汽化和液化

物質由液態變為氣態的過程是汽化,過程中會吸熱;物質由氣態變為液體狀態是液化,過程中會放熱。汽化有兩種形式:蒸發和沸騰。蒸發是發生在液體表面,在任何溫度下都可進行。它是緩慢汽化,與液體表面積、環境溫度、表面空氣流速等因素都有關;而沸騰是在液體表面和內部同時發生,需要達到液體的沸點,而且沸騰過程中是持續吸熱的。水沸騰後,繼續吸收熱量但溫度就不變了。那有的小夥伴就有疑問了:“那液體沸騰後吸收的熱量都去哪裡了?”以水為例從微觀角度解釋一下:分子間的引力和斥力是同時存在的,水分子也不例外。當持續對沸騰的水加熱,水吸收的熱量就轉化為了水分子分散脫離的能量了。想想這種情況下,水分子都一個一個地“跑”了。宏觀看到的水也就越來越少。這就是人們常說的“水燒乾了,沒有了。”其實啊,不是沒有了。是因為水分子們都去了別的地方,它們確實是一個都沒少。

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昇華和凝華

昇華就是物質從固態直接變為氣態,過程中需要吸熱。比如固態的碘在受熱後直接成了碘蒸汽,固體二氧化碳也就是乾冰,受熱後直接成了氣態;在一些情況下,物質也會從氣態直接變為固態,中間沒有液體狀態出現。這就是凝華,過程中會放出熱量。比如電燈泡用久了以後大家會發現燈泡壁上有一層黑色的東西,這是因為電燈泡在運作時發熱,鎢絲一受熱就會升華為氣體。碰到燈泡壁遇冷又凝化成固態鎢。還有在寒冷的冬天,樹枝上形成的白色的霧凇,都是凝華現象。霧凇景象真的很漂亮。

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