1.一般来说,物质有三种存在状态,各种状态间可以相互转化,相互转化时伴随着能量的转移,其相互关系如图所示。
2.熔化和凝固
晶体和非晶体的熔化和凝固过程有很大的不同,主要是晶体在熔化过程中虽然吸热,但温度保持不变(这个温度称为熔点),而非晶体熔化时吸热,温度上升。同样,晶体在凝固过程中虽然放热,但温度保持不变(这个温度称为凝固点),而非晶体凝固时放热,温度下降。晶体和非晶体的区别见下表。
晶体 | 非晶体 | |
物质 | 海波、冰、食盐、石英、水晶、明矾、奈、各种金属 | 松香、石蜡、玻璃、沥青、蜂蜡 |
熔点和凝固点 | 有 | 无 |
熔化过程 | 固液共存,吸收热量,温度不变 | 吸收热量,先变软变稀,最后变为液态,温度不断上升。 |
凝固过程 | 固液共存,放出热量,温度不变 | 放出热量,逐渐变稠、变黏、变硬,最后变成固体,温度不断降低 |
熔化图像 | ||
凝固图像 | ||
熔化条件 | 达到熔点,继续吸热 | 吸收热量 |
凝固条件 | 达到凝固点,继续放热 | 放出热量 |
3.汽化和液化
蒸发和沸腾是汽化的两种方式,其区别与联系如下表:
汽化方式 | 蒸发 | 沸腾 | |
相同点 | 都属于汽化现象,都要吸热 | ||
不同点 | 发生部位 | 只在液体表面进行 | 在液体表面和内部同时进行 |
剧烈程度 | 缓慢、平和 | 剧烈 | |
温度条件 | 在任何温度下均可发生 | 达到一定温度(沸点)并吸收热量才能发生 | |
温度变化 | 自身及周围物体的温度降低,有致冷作用 | 吸收热量,温度不变(等于沸点) | |
影响因素 | 液体的种类(如酒精比水蒸发得快),液体的温度,液体的表面积,液面上方空气流动的快慢 | 吸热快慢 气压减小,沸点降低;气压增大,沸点升高 |
液化也有两种方式:降低温度和压缩体积。
4.升华和凝华
物质从固态直接变成气态的过程叫升华,物质在升华时要吸热,具有制冷作用。生产和生活中可以利用物质升华吸热来获得较低的温度。易升华的物质有:碘、冰、干冰、樟脑丸等。
物质从气态直接变成固态的过程叫凝华,凝华放热。
5.易错问题剖析
例1如图所示,烧杯甲和试管乙内都装有水,用酒精灯加热烧杯使杯中水沸腾,若不断加热,乙试管中水能否沸腾?
错误答案:很多同学认为乙试管中水能沸腾,这是错误的。
剖析:我们知道,热传递要满足一个条件:两个物体温度不同。而液体沸腾要同时满足两个条件:①使液体温度达到沸点;②液体能继续吸热。烧杯内的水沸腾时温度保持100℃不变,试管内水到达100℃后就无法再从杯中水吸热,故试管中水能达到100℃,但因为不能继续吸热,所以不能沸腾。
例2医生为病人检查牙齿时,拿一个带把的金属小镜子在酒精灯上烧一烧,然后再放入病人的口腔中,这样做的目的是什么?
错误答案:烧一烧能提高小镜子温度,起到杀菌消毒的作用。
剖析:一般情况下,小镜子的温度低于口腔内气体的温度。若不使小镜子升温而放入口腔中,口腔中的水蒸气遇到温度较低的小镜子就要在小镜子上液化,使医生看不清牙齿上的病状,所以烧一烧,使小镜子升温,防止口中水蒸气液化。
例3冬天,我们在室外呼出阵阵“白气”;夏天,打开冰糕的包装纸,也会看到冰糕冒“白气”。这些“白气”是什么?它们的形成有什么共同点和不同点?
错误答案:“白气”是水蒸气,它们没什么不同。
剖析:水蒸气是看不到的,这些“白气”都是液态的小水珠。它们都是水蒸气遇冷液化形成的,但它们形成小水珠时有所不同,冬天呼出的“白气”是由于嘴里呼出的水蒸气温度比空气温度要高,呼出的水蒸气遇到温度较低的空气就液化成小水珠。夏天冰糕冒“白气”是因为空气温度比冰糕温度高,冰糕周围空气中的水蒸气遇到温度较低的冰糕而液化成小水珠。