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。