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1 # 科學認識論
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2 # 甜甜向上精心創作
初中物理的物態變化問題,物質由一種狀態變為另一種狀態叫做物態變化。大家知道物質通常有三種狀態:固態、液態和氣態。因此共有六種物態變化,見下圖。
其中,熔化、汽化和昇華吸熱,凝固、液化和凝華放熱。
水開時,水變成水蒸氣,因為液體沸騰時繼續吸熱,但溫度保持不變,所以水蒸氣的溫度與沸水溫度一樣。人體如接觸到水蒸氣,水蒸氣液化變成同溫度的水時,要放出大量的熱(在標準大氣壓下,水100℃時的汽化熱是2.26×106J/kg,即1kg100℃的水變成100℃的水蒸氣時,吸收的熱量為2.26×106J,反過來,1kg100℃的水蒸氣變成100℃的水時,放出的熱量也是2.26×106J),液化後的熱水溫度降低還要放熱(水的比熱容是4.2×10³J/(kg·℃),即1kg水溫度升高或降低1℃吸收或放出的熱量為4.2×10³J)。也就是說,被水蒸氣燙傷比開水燙傷,多出了一個液化放熱過程,並且是多出一個放熱特別多的過程,當然被水蒸氣燙傷比被開水燙傷更嚴重。
類似的,用手摸0℃的冰比0℃的水,感覺要涼。溫度表示物體的冷熱程度,冰和水同是0℃,意味著二者冷熱程度是一樣的。之所以會有不同的感覺,同樣因為物態變化。因為手在接觸到冰時,冰熔化,由0℃的冰變成0℃的水,同時吸收大量的熱(冰的熔解熱是3.36×105J/kg,即1kg冰熔化同溫度的水時吸收的熱量是3.36×105J),0℃的水升溫還要吸熱。這樣,摸0℃的冰比摸0℃的水多出了一個熔化吸熱過程,從手上吸收的熱量更多,面板溫度降低得更快,所以,手感覺更涼。
這個問題相信大家從小都知道,不管是水沸騰的時候,還是蒸饅頭時候家裡人總會告訴大家小心燙著。所以水蒸氣比開水更燙就彷彿成了常事一般被我們記住,但原理到底是什麼呢?
從物理過程來看為了更好說明水蒸氣更“燙”人,我們先回想一下夏天灑水車為什麼要給路面灑水降溫?或者說小時候家裡也這樣做?
想想水灑到地面上後,確實在一段時間過後周圍溫度會有所降低。可以肯定的是必然是周圍的熱量被帶走了!思前想後帶走熱量的也只能是水本身,沒錯就是液態水變為氣態水這一過程需要吸收熱量。
那麼反過來氣態水變為液態水就必須放出熱量,簡單總結就是水蒸氣凝結變成100度的水,要先放熱燙你。然後才是100度的水燙你。
從具體數值來看如果上述表述你還是不相信,我們就從實際資料出發。
實驗測得1個大氣壓的水蒸氣(100℃),液化為100℃的水,液化的過程放出熱量是 2257 kJ/kg。100度的水,降溫到0℃,放出的熱量是 415 kJ/kg。