最近我们学习了物态变化。物态变化其实就是指液体、气体和固体之间的转换。他们之间的转换需要能量,我们猜测这个能量就是温度。
其实这种转换在我们的生活中也很常见,比如说水、水蒸气和冰,他们之间的转化就是一个液固气转换的过程。那可能有人说我们没有见过固体和气体之间的转化,那其实干冰和樟脑丸就是这样子的现象。
而这种获得能量,但又没有什么新物质的变化(最小分子没有变化)就叫做物理变化,如果它最小的分子变化了,那就是化学变化了。当它们的能量分子排列发生变化的时候,他们就产生了这样的一个物态变化。
那再看这三者的变化之前,我们先要对固体、气体和液体有一个基本的定义。固体有固定的体积和形状,不能流动。气体没有体积和形状,能够流动。液体体积,没有形状,能够流动。
那接下来我们就可以进行这三者液体,气体,固体之间的变化探究了。在这之前,我们先进行的命名,如下图。
我们先来探索一下固体和液体之间的变化。我们可以提出很多的问题,在进行熔化和凝固时是吸热还是放热?那么接下来我们就可以进行一个探究,我们可以准备两种材料,一种是石蜡,一种是海波。
通过如图的装置,对石蜡和海波进行一个加热,并且将温度计插入试管之后,等到温度开始稳定上升后,每隔大约一分钟记录一次温度。等到海波或者石蜡完全融化成一个液体的情况之后,我们再把酒精灯撤离,观察它的凝固过程。
同样的,我们观察到石蜡和海波的温度有稳定的下降之后,我们每隔大约一分钟记录一次温度。接下来我们将石蜡和海波这两种融化的过程数据画成一个T-t图。
甲图是海波熔化和凝固的T-t图,乙图是石蜡熔化凝固的T-t图。我们发现到了大概到达48度的时候,海波开始熔化。并且有一段时间它的温度是保持不变的,之后又开始上升。A到B海波是固态,B到C海波固液共存的状态,而C到D和D到E就是液体的状态,E到F也是固液共存的状态,F到H也是固体的状态。
我们从图中就可以发现这两种物质的变化是不同的。我们就通过这两点,将固体分为晶体和非晶体。晶体在熔化过程中不断的吸热,但温度却保持不变,并且晶体有固定的熔点和凝固点。非晶体没有一个确定的熔点和凝固点。
这就是我们探究的熔化和凝固的固液变化过程。
那接下来我们来探究液和气之间的变化
先来探究一下气化。我们在过生活中经常会气化的现象,比如说我们在烧水的过程中会有水蒸气,这就是一个气化的过程。再比如说不小心把水倒到了地上,它会慢慢蒸发。所以我们可以将气化分个类——沸腾和蒸发。
我们先探究一下沸腾,我们去烧一杯水,我们发现水的沸点不是固定不变的,它可能会由海拔的气压决定,海拔越高,它的沸点就会降低,达到沸点的时候这个水就会沸腾。就会产生水蒸气,然后散发到空气中。接着它会继续吸热,但是温度保持不变。各种液体沸腾都有确定的温度,这个温度就叫沸点,不同液体的沸点也不同。
那接下来我们来看一下蒸发。
那蒸发有什么条件吗?蒸发的快慢会受到哪些因素的影响呢?我们猜测可能会受到温度、液体表面积和空气的流动速度所决定。
这也需要我们进行一个探究。首先就是温度是否会影响蒸发的快慢?
我们在两个承载物上面分别放上液体表面积相同的水。然后将甲载物下面用酒精灯进行加热,然后观察蒸发的快慢。
最后我们发现甲水蒸发速度会更快,所以就得出了蒸发的快慢由温度决定。
然后就是液体表面积,我们在两个承载物上分别放上同样体积的水,但是将甲上面的水给推开,让它的表面积变得更大。
最后我们发现甲的水蒸发的更快,所以我们就得出了另外一个结论,蒸发的快慢由液体表面积决定。
然后是液体表面空气的流动速度,我们还是放上两个承载物,在上面放上同样体积同样液体表面积的水,然后用一个吹风机在上面进吹,增加它旁边空气的流动速度,然后我们发现甲的水蒸的更快,我们就得出了一个结论,蒸发的快慢与液体表面空气流通速度也有很大的关系。
那接下来就是液化。我们将一个玻璃镜靠在烧水壶的嘴边,看看玻璃的表面会出现什么。我们发现水蒸气跑到了玻璃上面,但是玻璃上面的气体慢慢变成了液体。我们可以发现液化其实是需要放热的。
那么接下来就是一个固和气的变化。我们先来探究一下升华,冰块吸热后融化成水再继续吸热就变成了水蒸气,这是生活中常见的现象,那物质吸热后能不能从固态直接 变为气态呢?反过来气态能不能直接变为固态呢
为了探究升华,我们可以做一个实验,那就是在试管中放入少量的碘,盖紧盖子之后放入热水中。可以发现固态的碘变为紫色的碘蒸汽之后,充满试管,再将试管从热水中拿出,再放入凉水中,碘蒸汽也会变为固态的碘。
这就是升华和凝华现象。熔化和气化一样,升华要吸热,像凝固和液化一样,凝华也要放热。
那其实通过学习物态变化我们就可以解释生活中的很多现象,比如说雨是怎么来的?雾是怎么来的?等等等等。
那其实还有一些“态”不是液体,不是固体,不是气体,比如说光。还会有人将另外一些不属于这三者的态,自己进行命名。那这就是我们未来会探究的东西了。通过这一章物态变化的学习,我也能够解决生活中的很多东西了,并且我也对物理有了一种新的想法和态度。