高中物理竞赛热学讲义——物态变化

物态变化

一、物态变化

1、物态变化的特征

自然界中的许多物质都是以固、液、气三种状态存在着的，它们在一定的条件（温度、压强）下既可以互相转变，也可以平衡共存。不同物态之间的相互变化又称为相变。物质固、液、气三态之间的转化有以下两个特征：

（1）物态变化时体积变化；

（2）物态变化时总伴随吸放一定的热量。

2、熔解与凝固

物质由固态转变为液态的过程叫熔解，由液态转变为固态的过程叫凝固。

对于晶体来说，熔解是在一定的温度下进行的，该温度叫做这种晶体的熔点。晶体在熔解的过程中要吸收热量，但温度保持在其熔点不变，直至全部熔解为止。非晶体无一定的熔点。非晶体在熔解或凝固过程中，温度不停地上升或下降。

对于大多数晶体，熔解时体积增大，但也有少数的晶体，如冰、锑、铋、灰铸铁在熔解时体积反而缩小。

晶体的熔点与晶体的种类有关。晶体中掺杂质(指和这种晶体不同的别种元素)后，熔点一般要降低。对于同一种晶体，其熔点与压强有关。熔解时体积增大的物质，其熔点随压强的增加而增大；熔解时体积减小的物质，其熔点随压强的增大而减小。

晶体在熔解时，要吸收热量。单位质量的某种物质，由固态熔解为液态时，所吸收的热量叫做该物质的熔解热。单位是J／kg，用λ表示。

3、汽化和液化

物质由液态转变为气态的过程叫汽化；由气态转变为液态的过程叫液化。液体的汽化有蒸发和沸腾两种。蒸发是发生在液体表面的汽化过程，它在任何温度下都可以进行。沸腾是在整个液体内部发生的汽化过程，它只有在沸点下才能进行。

从微观上看，蒸发就是液体分子从液面跑出来的过程。分子从液面跑出时，需要克服液体表面层中分子的引力做功，所以只有那些热运动动能较大的分子可以跑出来。如果不吸收热量，就会使液体中剩余分子的平均动能减小，温度降低。即蒸发时液体温度降低，从周围物体吸收热量，因而蒸发有致冷作用。另一方面蒸气分子还会不断地返回液体中去，凝结成液体。因此液体分子蒸发的数量，是液体分子跑出液面的数量，减去蒸气分子进入液面的数量。

对于液面敞开的情况，影响蒸发快慢的因素，主要是以下三种：①液面的表面积越大，蒸发越快；②温度越高，液体分子的平均动能越大，能够跑出液面的分子数越多，蒸发就越快；③液面上通风情况好，可以使跑出液

面的分子减少返回液面的机会，因而蒸发越快。在

液面敞开的情况下，液体会不断蒸发，直到液体全

部转变为蒸气为止。当然影响蒸发速度的因素还

有：液面上蒸汽压强大小、液体本身的性质等等。

在密闭的容器中，随着蒸发的不断进行，容器

内蒸气的密度不断增大，

这时返回液体中的蒸气的