芻議物態(tài)變化問題的解題方法和技巧

摘 要：一直以來，在初中物理教學(xué)中，關(guān)于物態(tài)變化問題一直是重點和難點，同時部分學(xué)生在此類知識點的掌握上，也存在著很大的問題，本文通過列舉一些實例，對物態(tài)變化問題的解題方法和技巧做了相關(guān)的探析。

關(guān)鍵詞：：物態(tài)變化；方法；技巧

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的物質(zhì)可不只是固、液、氣三態(tài)，還有第四態(tài)，第五態(tài)……但在初中階段，我們就只研究固、液、氣三態(tài)及三種物態(tài)之間的轉(zhuǎn)化，物質(zhì)由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)叫熔化；由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)叫凝固；由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)叫汽化；由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)叫液化；由固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)叫升華；由氣態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)叫凝華。

用圖表表示如下：

下面有幾個例題，來分析物態(tài)變化問題的解題方法和技巧：

例1：李東同學(xué)為了探究空氣冷卻時有什么現(xiàn)象發(fā)生，準(zhǔn)備把冰棒放在茶杯中進(jìn)行觀察，于是，從冰箱的冷凍室中拿出一只冰棒，李東發(fā)現(xiàn)硬邦邦的冰棒上附著白花花的“粉”，剝?nèi)グb紙，看見冰棒在向下冒“白氣”，他把這只冰棒放入茶杯里，不一會兒，茶杯外壁逐漸形成了一些小水珠，像是茶杯在“冒汗”，請你分析上述三種現(xiàn)象的原因，并說明空氣冷卻是會怎樣？

分析：解釋物態(tài)變化現(xiàn)象的一般規(guī)律：（1）確定物態(tài)變化前物質(zhì)所處的狀態(tài)；（2）確定物態(tài)變化后物質(zhì)所處的狀態(tài)；（3）根據(jù)物態(tài)變化的定義，確定物態(tài)變化的類型，及此過程中是吸熱還是放熱。白花花的“粉”是固態(tài)，是由水蒸氣形成的，“白氣”，和“汗”是小液滴，也是由水蒸氣形成的，所以就有了正確答案，冰棒上附著白花花的“粉”，是水蒸氣遇冷凝華形成的小冰粒；“白氣”是水蒸氣遇冷液化形成的小水珠；茶杯外壁逐漸形成的一些小水珠是水蒸氣液化形成的，并且附著在茶杯的外表面上，液化和凝華都是放出熱量。

此時又會出現(xiàn)兩個問題：液化和凝華都是水蒸氣放熱形成的，那么什么條件發(fā)生液化，什么條件發(fā)生凝華呢？小水珠為什么會形成在茶杯的外壁？

首先，我們來比較一下液化和凝華，從定義上看，這兩種物態(tài)變化的初始狀態(tài)都是氣態(tài)，且變化過程中都放熱，不同的是它們變化后的狀態(tài)不同，液化變?yōu)橐簯B(tài)，凝華變?yōu)楣虘B(tài)，液態(tài)和固態(tài)的區(qū)別從宏觀上看溫度不同，以水為例，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，低于0℃的是冰，在0℃至100℃是水，任何溫度下都有水蒸氣。其次，物態(tài)變化的本質(zhì)是熱傳遞，溫度高的水蒸氣遇冷放熱，如果在低于0℃的環(huán)境，水蒸氣就會凝華成冰，如果在0℃至100℃的環(huán)境下；水蒸氣就會液化成水。由此題條件，剛從冷凍室中拿出的冰棒，周圍溫度很低，低于0℃，所以水蒸氣凝華放熱，硬邦邦的冰棒上會附著白花花的“粉”；在冰棒的遠(yuǎn)端，空氣溫度也會降低，但不會低于0℃，所以水蒸氣會液化成水珠。把這只冰棒放入茶杯里，茶杯里的溫度低，而茶杯外是溫度高的水蒸氣，那么溫度高的水蒸氣遇冷液化放熱形成的小水珠就會附著在茶杯的外表面上。綜上所述，空氣冷卻，空氣中的水蒸氣遇冷會發(fā)生液化或凝華兩種物態(tài)變化。

例2：為了制造舞臺效果，工作人員向著舞臺噴灑干冰（固態(tài)二氧化碳），舞臺便霧氣繚繞，仿佛人間仙境，請你解釋這種現(xiàn)象。

解析：首先我們要確定霧氣是液態(tài)，氣態(tài)物質(zhì)人用肉眼是看不見的，那么霧氣是不是液態(tài)二氧化碳呢？根據(jù)上題分析，常溫下二氧化碳是氣態(tài)，因此干冰發(fā)生的物態(tài)變化是升華，吸收了周圍空氣的熱量；周圍空氣遇冷，空氣中的水蒸氣就會液化，放熱形成小水珠，所以舞臺上的霧氣是水蒸氣液化形成的。我們在分析題目的時候，要知其然，還要知其所以然。

根據(jù)以上方法，再分析一道近年來的中考題：

例3：從冰箱內(nèi)取出的冰棍周圍會彌散著“白氣”；水燒開后水壺嘴會噴出“白氣”。下列分析正確的是（ ）

A. 冰棍周圍的“白氣”，是冰熔化成的小水珠

B. 這兩種情況的“白氣”都是水蒸氣

C. 壺嘴噴出的“白氣”是壺嘴噴出的水蒸氣液化成的小水珠

D. 這兩種情況的“白氣”都是空氣中原來的水蒸氣液化而成的小水珠

此題考點是“白氣”的來源，我們首先確定“白氣”是小水珠，不是水蒸氣，那么“白氣”，是從哪里來的呢？有兩種情況，熔化和液化，如果是熔化，“白氣”不會在空氣中彌散，因此“白氣”只能是水蒸氣液化而來的，液化是要放熱的，所以是溫度高的水蒸氣遇冷液化形成小水珠。冰箱內(nèi)取出的冰棍周圍彌散的“白氣”，是因為冰棍周圍溫度低，空氣中的水蒸氣遇冷液化成小水珠；水燒開后水壺嘴噴出的“白氣”，是因為水沸騰汽化形成標(biāo)準(zhǔn)狀況下100℃水蒸氣，溫度高的水蒸氣與空氣發(fā)生熱傳遞，液化放熱形成小水珠。

分析物態(tài)變化問題，主要從分析熱傳遞入手，掌握了這種方法，一切問題都迎刃而解了。

作者簡介：

任春明，甘肅省武威市，民勤縣蔡旗中學(xué)。