物质状态的变化
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物质可以从一种状态变为另一种状态。固体可以变成液体,液体可以变成气体。大多数金属是固体,加热后变成液体,再加热就变成蒸汽。
事物状态的变化主要取决于两个因素:
- 温度
- 压力
温度的影响
- 固体随温度升高而变成液体。(固体→液体)
- 液体因温度升高而变成气体。(液体→气体)
- 气体因温度降低而变成液体。(气体→液体)
- 液体因温度降低而变成固体。(液体→固体)
例子:冰是固体,水是液体,蒸汽是气体。
温度一升高,冰就变成水。温度再升高,水就变成蒸汽。
冰→水→蒸汽
温度一降低,蒸汽就变成水。温度进一步降低,水就会变成冰。
蒸汽→水→冰
在加热过程中,固体颗粒获得了更多的动能,它们开始快速移动。另一方面,加热增加了粒子之间的空间。当粒子的动能和粒子之间的空间变得与液体相似时,物质就满足了粒子排列的条件。在这种情况下,固体变成液体。
在加热过程中,液体的粒子获得了更多的动能,它们移动得更快。温度的升高使粒子的动能增大,粒子之间的间距增大。粒子间动能和空间的增加,粒子间的引力减小。当液体粒子和粒子之间的空间的动能增加,它们之间的吸引力减小到一定程度时,液体粒子开始高速运动。在这种情况下,液体的粒子达到类似于气体的排列,液体变成气体。
水(液体)在摄氏零度变成冰(固体)0C.水在摄氏100度时变成蒸汽(气体)0C。
固体变为液体的过程叫做熔化。液体变成气体的过程叫做汽化。这是因为温度升高。
气体变成液体的变化叫做凝结。液体变成固体的过程叫做冻结。这些现象的发生是因为温度下降。
压力效应
固体:压力对固体没有影响。
固体是不可压缩的,也就是说,固体不能被压缩,因为它们的颗粒之间没有可以压缩的空间。
当固体受到的压力增大时,它就会变形,最后破裂。
液体:对液体的压力没有影响。
液体是不可压缩的,也就是说,液体不能被压缩,因为它们的粒子之间没有足够的空间来被压缩。
气体:气体的体积随着压力的增加而减小。
由于粒子之间有很大的空间,气体是高度可压缩的。大体积的气体可以压缩成小体积。由于这种高压缩性的性质,气体被压缩到气缸中的小体积后很容易运输。
天然气被压缩成小体积,装在钢瓶里。它被广泛用作行驶车辆的燃料。由于压缩,它被称为压缩天然气或简称为CNG(压缩天然气)。
氧气被压缩并装在小气瓶里,在医院里用来挽救生命。
压力增大,气体就变成液体。
液化:通过增加压力使气体液化:
在一般情况下,气体粒子彼此相距很远。它们独立而迅速地向各个方向移动。气体粒子之间有很大的空间。气体粒子之间的引力可以忽略不计。由于这些特性,气体可以被压缩很多。
当对气体施加压力时,它的粒子就会彼此靠近。施加高压后,气体粒子彼此非常接近,开始相互吸引。气体粒子之间的空间也随着压力的增加而减小。当施加高压时,大量热量被释放出来,这些热量被运动中的气体粒子所利用。因此,当施加高压来压缩气体时,温度保持在较低的水平,以克服释放的热量。当它们靠近时,它们失去动能。最后它们在一定的高压下紧密地结合在一起,在这个阶段它们相互结合并变成液体。
这个过程被称为气体的液化。
石油气体被压缩成小体积。在更高的压力下,它会变成液体,然后装进圆柱体。在家庭中,它被广泛用作做饭的燃料。压缩石油气通常被称为LPG(液化石油气),因为它变成液体形式。
氧、氢、氮、氦等被压缩液化并用于许多用途。液氧被用作航天器火箭的推进剂。液氧也用于工业和医疗用途。液氧是蓝色的。
压力进一步增大,气体就变成固体。
二氧化碳在高压下由气体变成固体。固体二氧化碳被称为干冰。它也被称为“卡迪斯”或“卡冰”。
干冰用于储存食物。
一降低压力,液化气就变成气体。固体二氧化碳(干冰)在压力降低和温度升高时,不会变成液体,而是变成气体。
温度单位:
温度是用摄氏度、华氏度和开尔文来测量的。
华氏温度
在20世纪末以前,华氏度被用作测量温度的单位。华氏温标是以物理学家丹尼尔·加布里埃尔·华氏命名的。华氏度写为0F”,读作华氏度。
320F(华氏32度)被定义为水的冰点。
2120F(212华氏度)被定义为水的沸点。华氏度被摄氏度取代。
摄氏度
摄氏度的单位是以瑞典天文学家安德斯·摄氏度的名字命名的,他发明了一个类似的刻度。直到1948年,摄氏度才被称为摄氏。“摄氏度”这个词源于拉丁语“Centum”。
摄氏度被写成"0C”,读作摄氏度。
00C(摄氏零度)被定义为水的冰点。
One hundred.0C(摄氏100度)被定义为水的沸点。
摄氏度被开尔文取代。此外,即使在今天,它也被广泛用于临床和实验室温度计。
开尔文
开尔文是国际单位制的温度单位。开尔文的符号是K。开尔文标度是以物理学家威廉·汤姆森,第一代开尔文男爵的名字命名的。
开尔文比摄氏度有许多优点,因此被广泛使用。开尔文温度通常是正的。
273k被定义为冰的凝固点或熔点。
373 K定义为水的沸点。
在开尔文标度下,- 273k被认为是绝对零度温度。
摄氏度-华氏度-开尔文
转换公式
摄氏至华氏温度:' [\ ^0F]=[\ ^0C]xx9/5+32 '
华氏摄氏度:' [\ ^ 0 c] = ((\ ^ 0 f) -32) xx5/9”
c到开尔文:' [K]=[\ ^0C]+273 '
开尔文到摄氏度:' [\ ^0C]=[K]-273 '