液氮和液氧水的沸点高(小话初中物理——第七章温度与物态变化)

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液氮和液氧水的沸点高(小话初中物理——第七章温度与物态变化)

第七章 温度与物态变化

“天气预报说了,今天最高温度才19度。你快去把秋裤穿上。不穿?不穿冻死你!”这样的话大家都不陌生。温度是什么?温度是表示物体的冷热程度。热了,温度高。冷了,温度低。咱们平时说的多少多少度,都是摄氏温度。摄氏温度是这样定义的,把标准大气压下冰水混合物的温度定为0摄氏度,沸水的温度定位100摄氏度,中间分成100个等份,每个等份代表1℃。等到高中的时候,还会学到开氏温标,又叫绝对温标。测量温度的工具叫做温度计。以前家里会有那种玻璃温度计,里面装着红色的液体,还有水银体温计。温度计有量程,也就是它所能测量温度的范围。还有分度值,也就是一个小格代表的值。不过,现在的温度计大多都是数字式的了。

生活中有一类现象与冷热是很有关系的。比如说冬天,温度降低了,河里的水就会结冰。又比如说我们洗完了衣服晾在那儿,过些时间衣服就干了。衣服上的水呢?变成水蒸气跑了。无论是冻冰了,还是变成水蒸气跑掉了,水一直都是水。这种现象是什么呢?伟大的物理学告诉我们,这个叫物态变化,就是说,物质由一种状态变成另一种状态。一般来说,物质有三种状态,固态,液态和气态。至少对于中学阶段的物理学来说,咱们只知道这三种就行了。冰化成水,这个过程里,水是从固态变成了液态。物质从固态变成液态的过程叫做熔化。那反过来呢,水冻成了冰,这个从液态变成固态的过程叫做凝固。我们都知道,天气变暖和了,冰开始化。要是变冷呢,就会冻上了。这是因为啊,熔解这个过程需要吸热。而凝固呢,是放热。也就是说,固体受热的时候,在一定条件下会熔解,变成液体。而液体呢,反过来,外界比较冷的时候,放热凝固变成固体。那么,在熔解和凝固的过程中,物体的温度有没有变化呢?我们先要把固体给大致分成两类。一类我们叫它们晶体。另一类叫非晶体。晶体在溶解的过程中温度是不变的。晶体熔解时的温度叫做熔点。晶体凝固时的温度叫做凝固点。同一晶体物质的熔点和凝固点相同。它吸热了,熔解成液体了,但是在这个过程中温度没变,保持在熔点这个温度,一直到完全熔解成液体。同样道理,液体温度降低到凝固点的时候,如果再放热,温度就不下降了,而是逐渐凝固,直到完全变成固体。

上面说的这个是晶体的熔解和凝固。那非晶体呢?这个过程比较复杂,在初中阶段,你只需要知道非晶体在熔解的过程中温度会缓慢上升,凝固的过程中温度会缓慢下降就行了。也就是说,非晶体没有明确的熔点和凝固点。

那问题来了?我们怎么知道什么物质是晶体,什么是非晶体呢?这个事儿就复杂了。初中的物理书上给了一些例子,有晶体的,也有非晶体的。非晶体列举了蜡、玻璃、松香和沥青。主要记住这四样就行了。

说完了固态和液态之间的转化,我们来看看液态和气态之间的转化。

物质由液态变为气态的过程叫做汽化,这个过程是需要吸热的。比如说我们煮面煮饺子的时候,下面火苗子腾腾的烧着,锅里的水从里到外都在咕嘟嘟冒泡,这时候水在沸腾。沸腾是液体内部和表面同时发生的剧烈的汽化现象。我们划重点啊,首先,沸腾是液体内部和表面同时发生的。其次,沸腾是剧烈的汽化现象。还要说明一点,沸腾只在确定温度下发生。液体沸腾时候的温度叫沸点。沸腾的过程中,液体虽然不断吸热,但是温度不会再升高了,直到完全汽化为止。沸点和液面上的气压有关系。简单说就是,液面上气体压强越大,沸点越高,反过来就是气压越小,沸点越低。为什么高压锅煮东西熟得快?就是因为锅里的气压比外界的大气压高,水的沸点比在外面的时候高,这样高压锅里那汤汤水水的温度就比在外面敞开的锅里要高,所以熟得快。而高原上呢,因为气压低,所以水的沸点也降低了。所以在高原上,特别是高山上,如果用普通的锅烧水做饭,饭就很难做熟。因为温度上不去了。那怎么办呢?当然就是找高压锅帮忙了。

汽化还有一种方式:蒸发。前面说晾着的衣服,慢慢地就干了,说明衣服上的水变为气态跑掉了。同样,如果一个杯子里放着水,你忘了喝,一直就在那儿放着。过几天你再看,就会发现水少了,甚至没了。水呢?蒸发了。这里面发生了什么故事?在水的表面,有一些水分子悄悄跑到空气里去了。虽然下面的水还是那么淡定,可是表面上的水分子已经在不断地飞升,也就是不断地汽化了。不管是冬天还是夏天,这样的故事都在发生着。这种在任何温度下都能发生的汽化现象叫做蒸发。蒸发只发生在液体的表面。温度越高,表面积越大,或者是液体表面上空气流动越快,蒸发也就越快。因为液体在蒸发的过程中吸热,所以液体温度会降低。所以,我们游泳的时候,从水里一出来都会觉得有点凉。

物质从气态变成液态的过程叫做液化。液化这个过程是放热的。所有的气体在温度降到足够低的时候都可以液化。另外,在一定的温度下,压缩气体的体积也可以使气体液化。在工业上,有些气体用加大压强的方法来让它们液化,比如液氮、液氧和液化天然气。这样就可以减小它们的体积,也就节省了空间。

另外,物质也可以从固态直接变为气态。这个过程叫做升华,是吸热的。还可以直接从气态变为固态,这个过程叫做凝华,是放热的。固态的二氧化碳叫做干冰,在运输生鲜货物的时候经常用它来保持低温,就是利用了干冰升华时候大量吸热的原理。碘是一种很容易升华也容易凝华的物质,将来学化学的时候,你们就会遇到这样的题目了。

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