1介紹

1、物態:由於構成物質的大量分子在永不停息地做無規則熱運動,且不同的分子做熱運動的速度不同,就形成了物質的三種狀態:固態液態、氣態,在物理學中,我們把物質的狀態稱為物態
物態變化

  物態變化

2.物態變化:在物理學中,我們把物質從一種狀態變化到另一種狀態的過程,叫做物態變化。
3.物態變化的過程(簡介):由於物態有三種(實際上有好幾種,但在這裡我們只研究三種。其他物態如:等離子態。),它們兩兩之間可以相互轉化,所以物態變化有六種(簡記為:三態六變):熔化凝固、汽化、液化、升華、凝華(具體詳解見下面說明)。
4.如何判斷發生的是哪種物態變化:關鍵是找到物質在發生物態變化前後的兩種狀態,再根據定義進行比較,就可以得出正確的結論。

2過程

三態六變及吸熱放熱情況:
物態變化

  物態變化

熔化:固態→液態(吸熱)
凝固:液態→固態(放熱)
汽化:(分沸騰和蒸發): 液態→氣態 (吸熱)
液化:(兩種方法:壓縮體積和降低溫度): 氣態→液態 (放熱)
升華:固態→氣態 (吸熱)
凝華: 氣態→固態(放熱)
(注意:這裡所說的「吸熱」與「放熱」的「熱」都是指的熱量,而不是指的溫度、內能、熱值、比熱容等熱力學概念。即為「吸收熱量」與「放出熱量」的簡稱。在物理學中,熱量不能說「含有多少熱量」或「具有多少熱量」,只能說「吸收了多少熱量」或「放出了多少熱量」)

3重要性

物質由一種狀態變為另一種狀態的過程稱為物態變化(change of state)。
首先是物質的固態和液態,這兩者之間的關係,物質從固態轉換為液態時,這種現象叫熔化,熔化要吸熱,比如冰吸熱熔化成水,反之,物質從液態轉換為固態時,這種現象叫凝固,凝固要放熱,比如水放熱凝固成冰。在這些從固態轉換為液態的固體又分為晶體和非晶體,晶體有熔點,就是溫度達到熔點時(持續吸熱)就會熔化,熔化時溫度不會高於熔點,完全融化后溫度才會上升。非晶體沒有固定的熔點,所以熔化過程中的溫度不定,如石蠟在融化過程中溫度不斷上升。晶體熔化時溫度不變,存在三種狀態,例:冰熔化時,溫度為0℃,同時存在冰的固態,水的液態和冰與水的固液共存態。
然後是物質氣態與液態的變化關係,物質從液態轉換為氣態,這種現象叫汽化,汽化又有蒸發和沸騰兩種方式,蒸發發生在液體表面,可以在任何溫度進行,是緩慢的。沸騰發生在液體表面及內部,必須達到沸點,是劇烈的。汽化要吸熱,液體有沸點,當溫度達到沸點時,溫度就不會再升高,但是仍然在吸熱;物質從氣態轉換為液態時,這個現象叫液化,液化要放熱。例如水蒸氣液化為水,水蒸發為水蒸氣。加快液體的蒸發速度的方法一般有:1.增加液體的表面積;2.加快液體表面的空氣流速;3.提高液體的溫度;4.降低周圍環境的水蒸氣含量,使其無法飽和(就是使空氣乾燥。)。
最後是我們不常見的物質固態和氣態的關係,物質從固態直接轉換為氣態,這種現象叫做升華,然後是物質直接從氣態轉換為固態,這叫凝華,升華吸熱,凝華放熱。
在發生物態變化之時,物體需要吸熱或放熱。當物體由高密度向低密度轉化時,就是吸熱;由低密度向高密度轉化時,則是放熱。而吸熱或放熱的條件是熱傳遞,所以物體不與周圍環境存在溫度差,就不會產生物態變化。例如0℃的冰放在0℃的空氣中不會熔化。
這就是物態變化三者之間的關係,他們轉換的依據主要是溫度。
物質從固態變為液態,從液態變為氣態以及從固態直接變為氣態的過程,需要從外界吸收熱量;而物質從氣態變為液態,從液態變為固態以及從氣態直接變為固態的過程中,向外界放出熱量。

4新型物態

超固態
在140萬大氣壓下,物質的原子就可能被「壓碎」。電子全部被「擠出」原子,形成電子氣體,裸露的原子核緊密地排列,物質密度極大,這就是超固態。一塊乒乓球大小的超固態物質,其質量至少在1000噸以上。
已有充分的根據說明,由原子構成的質量較小的恆星發展到後期階段的白矮星,由中子堆砌成的中子星,以及至今人們了解非常有限的黑洞都處於這種超固態。它的平均密度是水的幾萬到一億倍。
軟物質
1991年,諾貝爾獎獲得者、法國物理學家德熱納(P. G. De Gennes)在諾貝爾獎授獎會上以「軟物質」為演講題目,用「軟物質」一詞概括複雜液體等一類物質,得到廣泛認可。從此軟物質這個詞逐步取代美國人所說的「複雜流體」,開始推動一門跨越物理,化學,生物三大學科的交叉學科的發展。軟物質如液晶、聚合物、膠體、膜、泡沫、顆粒物質、生命體系等,在自然界、生命體、日常生活和生產中廣泛存在。它們與人們生活息息相關相關,如橡膠、墨水、洗滌液、飲料、乳液及藥品和化妝品等等;在技術上也有廣泛應用,如液晶、聚合物等;生物體基本上軟物質組成,如細胞、體液、蛋白、DNA等。在我們日常所說的「軟」的概念里,主要的特徵就是容易形變。在軟物質這個名詞里也有類似的含義。
例如:
熔化:鐵變成鐵水,石蠟變成液態,海波變成液態
凝固:鐵水變成鐵,液態瀝青放熱凝固,液態石蠟放熱凝固
汽化:沸騰,蒸發,酒精揮發
液化:露,霧,「白氣」
升華:碘變成碘蒸氣,冰變成水蒸汽,樟腦片不見了
凝華:霜,霧凇,冰花 ,雪
除此之外,還有等離子態、超固態、中子態。

5現象

更多自然界中所發生的物態變化現象:
1.夏天從冰糕上滴落的水滴(熔化)
2.冰粒變成雨滴降落下來(熔化)
3.修柏油馬路時,用大熔灶熔瀝青(熔化)
4.冰放在太陽下,一會兒就變成了水(熔化)
5.將鋼放在鍊鋼爐內,一會兒就變成了鋼水(熔化)
6.純水凝結,結成冰塊(凝固)
7.鋼水澆鑄成車輪(凝固)
8.雪災中電線杆結起了冰柱(凝固)
9.鋼水燒鑄成火車輪(凝固)
10.火山噴發(先熔化后凝固)
11.秋天,清晨的霧在太陽出來后散去(汽化——蒸發)
12.灑在地面上的水不見了(汽化——蒸發)
13.擦在皮膚上的酒精馬上幹了(汽化——蒸發)
14.游泳上岸後身上感覺冷(汽化——蒸發)
15.燒開一壺水(汽化——沸騰)
16.夏天,冰棍周圍冒「白氣」(液化)
17.夏天,水缸外層「出汗」(液化)
18、早晨,草木上的小水滴(液化)
19.早晨的濃霧、露水(液化)
20.夏天,從冰箱里拿出來的飲料罐「出汗」(液化)
21、洗熱水澡后,衛生間的玻璃變得模糊不清,一會兒又變得清晰起來(先液化后汽化)
22、用電熱水器燒水,沸騰時不斷有「白汽」冒出(先汽化后液化)
23、高溫加熱碘,碘的體積變小(升華)
24.衣箱中的樟腦丸漸漸變小(升華)
25.冬天,室外冰凍的衣服也會幹(升華)
26.寒冷的冬天,堆的雪人變小了(升華)
27.燈絲(鎢絲)變細(升華)
28.乾冰(固態二氧化碳)用來人工降雨(升華)
29.冬天,玻璃窗內表面上形成的冰花(或「窗花」)(凝華)
30.屋頂的瓦上結了一層霜(凝華)
31.北方冬天的樹掛(凝華)
32.南方雪災中見到的霧淞(凝華)
33.燈泡(鎢絲)發黑(凝華)
34.雪糕紙中發現的「白粉」(凝華)
35.乾冰(固態二氧化碳)用來打造絕妙的舞台效果(先升華后液化)
36.雨的形成:①汽化(或蒸發)→液化→凝華→熔化;②汽化(或蒸發)→凝固→熔化
③汽化(或蒸發)→液化
水的三大名稱:
固態:冰(凝固)、霜(凝華)、雪(凝華)、凇、「窗花」(凝華)、雹(凝固)、白冰
液態:水、露(液化)、雨(液化)、霧(液化)、「白氣」(液化)
氣態:水蒸氣【註:水蒸氣不可見,可見的是水蒸氣液化形成的水珠。】

6知識梳理

教科版物理八年級上冊第五章物態變化
(注意:第一節 地球上水的物態變化、 第四節 物態變化與我們的世界 知識合併在一起的)
一、地球上水的物態變化 物態變化與我們的世界
⑴物態變化:①定義:物質由一種形態變為另一種形態的過程
②物質三態:固態、液態、氣態;物體三態:固體、液體、氣體
③種類:a.熔化:物質由固態變到液態的過程
b.凝固:物質由液態變到固態的過程
c.汽化:物質由液態變到氣態的過程
d.液化:物質由氣態變到液態的過程
e.升華:物質由固態直接變到氣態的過程
f.凝華:物質由氣態直接變到固態的過程(簡記為「三態六變」)。
⑵水循環:①雪、雨、水蒸氣是水的三態;雨、雪、雹統稱降水
②水循環過程:海水汽化→水蒸氣遇冷液化(或汽化→凝華→熔化)
③地球的三大生態系統:濕地、森林、海洋。
⑶物態種類:固態、液態、氣態、等離子體(氣體被加熱至上萬℃時,將成為正負帶電粒子組成的集合體)、超固態(白矮星、中子星、黑洞)、軟物質(液晶、聚合物、膠體、膜、泡沫、顆粒物質、生命物質)
【液晶:a.定義:在特定條件下具有晶體結構的液體
b.特點:用極其微小的電流就能控制和改變其分子排列
c.應用:液晶電視機、液晶電腦、行動電話、電子地圖】
補充:(在新物態的研究中作出卓越貢獻的物理學家:朗繆爾發現等離子體,熱納發現軟物質)
⑷物態變化的利用:
①熱管:a.構造:一根密封的真空金屬管,管內襯有一層叫吸液芯的多孔材料,裡面裝有酒精或其他液體; b.工作原理:熱端受熱,液體吸收熱量汽化,蒸汽在管子里跑到冷端,在管壁遇冷液化,放出熱量,冷凝后回到熱端,循環往複;c.優點:把高溫部分的熱迅速傳遞到低溫部分,使物體各部分溫度基本均勻。
先汽化吸熱,再液化放熱)
③人類文明進展:蒸汽機時代→電氣化時代→信息時代
④水污染物:生活污水、工業廢水、工業固體廢物、生活垃圾
⑤水污染會造成赤潮和水華等災害。
二、溫度溫度計(補充內容)
⑴溫度:①定義:表示物體的冷熱程度的物理量,微觀上來講是物體分子熱運動的劇烈程度
②用來量度物體溫度數值的標尺叫溫標。它規定了溫度的讀數起點(零點)和測量溫度的基本單位,有華氏溫標(°F)、攝氏溫標(°C)、熱力學溫標(K)和國際實用溫標
③單位換算:T(表示熱力學溫標)=273.15+t(表示攝氏溫度),T(表示華氏溫度)=1.8t(同上)+32
④溫度是大量分子熱運動的集體表現,含有統計意義。對於個別分子來說,溫度是沒有意義的
⑤溫度與人類生活息息相關,人的正常體溫為37°C或310K。無論人類如何改進低溫技術,0K的溫度都是達不到的,因此0K的溫度又稱為「絕對零度」或「絕對度」。
⑵溫度計:①定義:能夠快速準確測量出物體溫度的儀器
②工作原理:a.常用溫度計(溫度計、體溫計、寒暑表)是根據液體(如汞、酒精、煤油)的熱脹冷縮原理製成的; b.數字式溫度計是根據物體的導電性與溫度的關係製成的
c.彩色溫度表:根據物體在高溫條件下所發的光的顏色來估測溫度
③注意:a.一切物體都具有熱脹冷縮的性質。水在4℃以上會熱脹冷縮而在4℃以下會冷脹熱縮。這意味著,冰將會浮在水面
b.汞(又稱水銀)是唯一一種在常溫下呈液態的金屬物質
④常用溫度計的量程和分度值:一般溫度計量程-20℃—100℃,分度值1℃
寒暑表量程-20℃—60℃,分度值2℃
體溫計量程35℃—42℃,分度值0.1℃
⑤使用方法:a.觀察其量程、分度值、零刻度線
b.要使玻璃泡與被測液體充分接觸,且不能碰到容器的底部和側壁
c.要待其示數穩定后再讀數,讀數時視線要與凸液面最高處相平,且要注意示數是在零刻度線的上部還是下部(用負數讀數)
d.記數由數字和單位構成
⑥體溫計特點:玻璃泡上端有縮口,使體溫計離開人體后溫度穩定不變(第二次測量時只需輕輕甩動使溫度降至正常溫度即可)【除體溫計外,其他溫度計不可以甩動】
⑦錯誤操作:a.用溫度計直接測量燃燒的酒精燈的溫度;b.用寒暑表測量沸水的溫度;c.用水銀溫度計測量南北兩極的溫度;d.使用時碰到容器的底部和側壁等。
【拓展:(攝氏溫度的由來)冰水混合物的溫度始終為0℃,在常溫常壓下,水的沸點為100℃,在0℃~100℃之間由100個分度值劃分,每個分度值表示1℃】
三、熔化和凝固
⑴固體的分類:①晶體:a.定義:有規則結構的固體;b.實例:雪花、鑽石、食鹽、糖、海波、許多礦石和所有金屬; ②非晶體:a.定義:無規則結構的固體;b.實例:玻璃、松香、蜂蠟、瀝青、塑料、橡膠等。【注意:晶體分為單晶體和多晶體,非晶體在一定條件下可以轉化成晶體,可見,晶體和非晶體之間並沒有絕對的界限】
⑵固體的熔化特點:①晶體在熔化過程中,不斷從外界吸收熱量,溫度保持不變;非晶體在熔化過程中不斷吸收熱量,溫度持續上升
②晶體在熔化時的溫度叫做熔點。不同的晶體有不同的熔點,非晶體沒有固定的熔點;
③晶體在熔化時是固液共存態;而非晶體是由硬變軟,然後逐漸變成液態
④晶體熔化條件:溫度達到熔點,繼續吸熱(二者缺一不可)
⑶液體的凝固特點:①晶體在凝固過程中,不斷放出熱量,溫度保持不變;非晶體在凝固過程中不斷放出熱量,溫度不斷下降
②晶體在凝固時的溫度叫凝固點。晶體有一定的凝固點,而非晶體沒有
③晶體在凝固過程中有固液共存,而非晶體沒有
④凝固是熔化的逆過程,同種物質的熔點和凝固點相同
⑤液體凝固的條件:溫度達到凝固點,繼續放熱(缺一不可)
⑷補充:a.冰水混合物的溫度始終為0℃
b.晶體的熔點跟氣壓的大小有關,熔化時體積變大的物體,在氣壓增大時熔點升高
c.晶體中含有雜質時,其熔點會發生變化(當冰中含有酸鹼鹽糖時,其熔點會降低)
⑸火山噴發與太空材料(如砷化鎵)的製造過程:先熔化后凝固。
四、汽化和液化
、汽化:⑴兩種方式:蒸發和沸騰
蒸發:①定義:液體在任何溫度下均可發生,並且只在液體表面發生的汽化現象
②影響蒸發快慢的因素:a.液體的溫度;
b.液體上方空氣流動速度;
c.液體的表面積
d.液體的種類
③特點:蒸發吸熱,有製冷作用
⑶沸騰:①定義:在一定溫度下,液體內部和表面同時發生的劇烈汽化現象
②液體在沸騰過程中溫度保持不變,此時的溫度叫做沸點,不同物質的沸點不同
③液體沸騰的條件:溫度達到沸點,繼續從外界吸熱(缺一不可)
④影響沸點的因素:液體的沸點與氣壓的大小有關,氣壓減小,沸點降低,氣壓增大,沸點升高。
Ⅱ、液化:①兩種方式:降低溫度或壓縮體積;(亦可簡稱為「降溫」或「加壓」)
②液化要放熱
③降低溫度適用於所有氣體,而壓縮體積只適用於部分氣體
④補充:水蒸氣是看不見的,我們看得見的「白汽」「白霧」都不是水蒸氣,都是液態的小水珠,是水蒸氣遇冷后液化形成的。
五、升華和凝華:
Ⅰ、升華(吸熱),凝華(放熱)
Ⅱ、判斷物態變化是不是升華或凝華,要看變化中間是否經歷了液態,若經歷了液態,則不是升華或凝華現象;若沒有經歷液態,則一定是升華或凝華現象。
生活中常見的升華現象:①燈絲(或鎢絲)變細
②冬天,室外冰凍的衣服晾乾了
③衣箱中的樟腦丸(或衛生球)漸漸變小
④高溫加熱碘,碘的體積變小
⑤寒冷的冬天,堆的雪人變小了
⑥乾冰(固態二氧化碳)升華用來打造絕妙的舞台效果,也可用來人工降雨
生活中常見的凝華現象: ①冬天,玻璃窗內表面上結的冰花
②北方冬天的樹掛
③霜的形成
④南方雪災中見到的霧淞
⑤燈泡(或鎢絲)發黑
⑥雪糕紙中發現的「白粉」。

7學習口訣

溫度計
測溫度的溫度計,熱脹冷縮是規律。
冰水混合作零度,標準沸水百度計。
溫度計的使用
泡全浸入被測液,不碰容器底或壁。
進入稍候一會兒,示數穩定再讀數。
計數仍留被測液,視線與柱上面平。
讀數:仰讀偏小俯偏大。
熔化和凝固
固態變液為熔化,液態變固稱凝固。
固體分晶和非晶,非晶熔化無局限。
晶體熔化有熔點,吸收熱量溫不變。
汽化和液化
汽化
液態變氣稱汽化,包括沸騰和蒸發。
蒸發發生液表面,任何溫度都進行。
液體蒸發要吸熱,依附物體溫下降。
劇烈汽化是沸騰,內部表面同進行。
一定溫度才發生,沸騰吸熱溫(度)不變。
沸騰溫度叫沸點,不同液體沸點異。
壓強與之有關係,壓強減小沸點(降)低。
液化
氣態變液稱液化,液化方法有兩種。
降低溫度能液化,壓縮體積也可以。
液化現象要放熱,霧、露、白氣是液化。
升華和凝華
固態變氣是升華,氣態變固是凝華。
升華吸熱凝華放,樟腦變小因升華。
紫碘微熱便升華,凝華雪花和霜花。
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