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物质形态的变化有什么规律?

发布时间:2024-05-14

物质形态的变化有什么规律?​物质是以气态、液态和固态三种形态存在的。物质的每一种形态,只可能在一定的外部条件下,即一定的温度和压力下存在。分子间的相互位置随着这些外部条件的改变而逐渐地改变,直到由量变转到质变,物质的分子结构才发生根本性的变化。

即从气态变成液态或由液态变成固态,以及由固态变成液态或液态变成气态等。物态的转化可以用相的平衡图来说明。AB线划分固体与气体的界线,AC线划分固体与液体的界线,AD线划分液体与气体的界线。在AB线上的任何一点,物质可以同时以固相与气相存在;AC线上固相与液相,AD线上液相与气相可以共同存在。在A点上,物质可以固、液、气三相同时存在,因而A点叫做“三相平衡点”(三相点)。

随着物态的变化,由于分子重新排列要消耗内部功,故在相变过程中,要吸收或放出相变潜热。物态的变化,是根据物质的物理性质,以及由一态转换成另一态时的转换条件,在一定的温度和压力下进行的。在转换的同时,也产生体积的变化。在制冷技术中,物态的变化很有意义,往往可以利用物质的这种变化,实现制冷的效应。

将固体物质加热,达到一定的温度(即所谓熔点),固体即开始熔化变成液体。使lkg固体物质,在一定的温度下转变成液体所需要的热量的千焦数,叫做熔化热。反之,物质由液态转变成固态(即凝固),则要放出相同的热量,叫做凝固热。显然,物体的熔化热与凝固热实际上是一个事物的两个方面,只是热运动的方向不同而已。如冰的熔化热(也就是水的凝固热)为335kj/kg。

将液体加热至一定温度后,液体逐渐转变成为蒸气,叫做汽化。汽化生成的蒸气是接近饱和状态的真实气体。饱和气体与液体处于平衡状态;干饱和蒸气是指全部液体完全汽化时的蒸气,湿蒸气则是未饱和的蒸气。

由液态到气态的转变,包括蒸发与沸腾两个过程。使1kg液体,在不变的已知压力和温度下,转化成干燥的饱和蒸气所需要的热量的kJ数,叫做蒸发热或汽化热。在相同压力下,如果温度不同,则汽化热的数值不相同。如水在O℃时汽化的汽化热为2501kj/kg,而在100℃时的汽化热则为

2258kj/kg。某些能在低温下沸腾(即沸点很低)的液体,常用来作为致冷剂或叫制冷剂。即利用其在低温下吸热汽化产生冷效应。

使蒸气冷却,或冷却与加压同时进行将蒸气转化成为液体,叫做冷凝或液化。将lkg蒸气转化成为液态所需排除的热量叫做冷凝热或称凝结热。物质的冷凝热与其汽化热是相等的。水在374℃时,水和水蒸气的密度都等于0.32g/cm3,而此时的压力约为218个标准大气压,这个状态是水的临界状态,这时的温度叫临界温度。与临界温度相对应的压力,叫临界压力。物质达到临界状态后,不管压力再增加到什么程度,它的蒸气都不会变成液体,故临界温度又叫绝对沸腾温度,或叫绝对沸点。

每一种物质都有它自己的临界温度和临界压力,在利用物质的物态变化来制冷时,希望制冷剂的临界温度高一些才便于工作。因为临界温度过低,要进行液化则比较困难。

某些固体物质能不经过液态(准确地说是停留在液态阶段的时间很短)而直接变成气体,这种现象叫做升华。在一定的压力和温度下,1kg物体升华时所需要的热量,叫做升华热。如固体二氧化碳的升华热为574kj/kg。