內(nèi)蒙古通遼市科爾沁區(qū)第八中學(xué) 馬紅梅
汽化是物質(zhì)從液態(tài)變成氣態(tài)的一種物態(tài)變化。它可分為兩種方式:蒸發(fā)和沸騰。
下面分別對蒸發(fā)、沸騰通過具體例子分析其吸熱情況。
蒸發(fā)的實質(zhì)是液體中具有較大動能的分子掙脫液體分子的引力跑出液面的現(xiàn)象。由于動能大的液體分子跑出后液體分子的平均動能減少,所以液體本身溫度降低,要從周圍或更深層液體中吸熱。
例如在室內(nèi)放一杯和室溫相同溫度的水,水也能不斷的進行蒸發(fā),使水本身的溫度下降(即消耗了自身的熱能),這時的水和室內(nèi)空氣就有了溫差,就要發(fā)生熱傳遞,即從室內(nèi)空氣吸收熱量。
再如將一杯開水放在室內(nèi)(開水溫度高于室溫),水也能不斷的進行蒸發(fā),但水溫沒有降至比室溫還低時,不會從室內(nèi)空氣吸收熱量。
可見,液體蒸發(fā)本身的溫度一定降低(除外界不斷給液體補充能量外)。蒸發(fā)“吸熱”是有條件的,必須是周圍物體溫度高于液體溫度,而液體溫度更高時,也會蒸發(fā),若液體溫度沒有降至比周圍物體溫度更低時,則不會從周圍物體吸收熱量。由此可知,“蒸發(fā)是吸熱過程”是有條件的,從而又進一步說明吸熱是蒸發(fā)的結(jié)果,而不是是蒸發(fā)的條件。
液體沸騰時要吸收熱量,所吸收的熱量的來源可以不同,可以有外界提供,也可從本身釋放的能量中獲得。
沸騰時從外界吸熱的情況:如圖(課本)4—4燒杯中水加熱到沸點就會沸騰,停止加熱(即撤掉酒精燈),沸騰就不能繼續(xù)進行??梢娨后w沸騰中雖然溫度保持不變,但要吸收熱量,所吸收的熱量用來完成了物態(tài)變化。
沸騰時本身提供能量的情況:在研究液體沸點和氣壓的關(guān)系實驗——課本圖4—5中,在瓶里裝入低于100攝氏度的水,抽出瓶里水面上方的空氣,使氣壓降低,水在低壓下也能沸騰起來,但此時在圓底燒瓶底部也沒加熱,水為何仍能沸騰起來呢?原來液面上方氣壓降低后,里面水沸騰時的溫度(沸點)降低,同時水放出一定的熱量,這就提供了水重新沸騰時需要的熱量,又因瓶口是用塞子塞著,且玻璃瓶和塞子是熱的不良導(dǎo)體,所以內(nèi)部水向外散熱比較慢,放出的熱量幾乎全部用來提供了水重新沸騰所需的熱量。這個熱量就不是外界提供的,而是由本身釋放的能量中獲得的。
可見,液體沸騰任何時候必須同時滿足兩個條件:一是必須達到其沸點,二是必須吸熱,二者缺一不可。
從課本圖4—5實驗的表面現(xiàn)象看——液體沒有從外界吸熱,但我們透過現(xiàn)象看本質(zhì),沸騰是汽化的一種方式而汽化是一種物態(tài)變化,而任何物態(tài)變化都離不開能量,不是吸熱,就是放熱,二者必居其一,且只居其一。物態(tài)變化的對象,液體沸騰的過程,只是液體中的部分分子汽化,因此要吸收熱量的對象也只是汽化的部分分子,而不是液體的全部,即一般沒有液體的全部瞬間汽化完畢的。