神奇的物態(tài)變化

薛海鳳

自然界中雨是如何形成的？你知道炎熱的夏天，冰棍周圍冒“白氣”;從冰糕上滴落的水滴;雪糕紙中發(fā)現(xiàn)的“白粉”;灑在地面上的水不見了;衣箱中的樟腦丸漸漸變小了;鋼水澆鑄成車輪;燈絲（鎢絲）變細;燈泡（鎢絲）發(fā)黑的道理嗎？諺語“雪落高山，霜降平原”“水缸出汗，不用挑擔(dān)”“下雪不冷，化雪冷”“霜前冷，雪后寒”的道理你知道嗎？這些都跟神奇的物態(tài)變化有關(guān)。

構(gòu)成物質(zhì)的大量分子在永不停息地做無規(guī)則熱運動，且不同分子做熱運動的速率不同，形成了物質(zhì)的不同狀態(tài)。物質(zhì)的狀態(tài)稱為物態(tài)，物質(zhì)從一種狀態(tài)變化到另一種狀態(tài)的過程，叫作物態(tài)變化。物質(zhì)的三種狀態(tài)：固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。它們兩兩之間可以相互轉(zhuǎn)化，常見的物態(tài)變化有6種：熔化、凝固、汽化、液化、升華、凝華。物態(tài)變化常伴隨吸熱或放熱情況。冰棍周圍冒“白氣”是液化現(xiàn)象： 氣態(tài)變成液態(tài) （放熱）。從冰糕上滴落的水滴是熔化現(xiàn)象：固態(tài)變成液態(tài)（吸熱）。雪糕紙中發(fā)現(xiàn)的“白粉”是凝華現(xiàn)象：氣態(tài)變成固態(tài)（放熱）。灑在地面上的水不見了是汽化現(xiàn)象：液態(tài)變成氣態(tài) （吸熱）。衣箱中的樟腦丸漸漸變小了是升華現(xiàn)象：固態(tài)變成氣態(tài) （吸熱）。鋼水澆鑄成車輪是凝固現(xiàn)象：液態(tài)變成固態(tài)（放熱）。燈絲（鎢絲）變細是升華現(xiàn)象。用久了的鎢絲燈泡內(nèi)壁變黑是鎢絲先升華后凝華的結(jié)果。

水因物態(tài)變化有很多別名。固態(tài)時叫：冰（凝固）、霜（凝華）、雪（凝華）、?。A）、“窗花”（凝華）、雹（凝固）、白冰（凝華）。液態(tài)時稱：水、露（液化）、雨（液化）、霧（液化）、“白氣”（液化）。氣態(tài)時為水蒸氣（注意水蒸氣不可見，可見的是水蒸氣液化形成的水珠）。自然界中雨的形成經(jīng)歷了汽化（或蒸發(fā)）、液化、凝固、熔化、凝華等物態(tài)，即陸地和海洋表面的水汽化（或蒸發(fā)）變成水蒸氣，受熱上升過程中遇冷液化成小水滴，這些小水滴又小又輕，被空氣中的上升氣流托在空中成為云的主要組成部分，要變成雨滴降到地面，它的體積大約要增大100多萬倍。它主要依靠兩個手段：一是凝結(jié)和凝華增大;二是依靠云滴的碰撞并增大。當(dāng)滿足一定條件時，云中水滴凝固成小冰晶或水蒸氣直接凝華成小冰晶，再熔化形成雨落向地面。人造雨原理，主要是借催化劑改變云滴的性質(zhì)、大小和分布的狀況，制造云滴長大的條件。人工降雨即根據(jù)不同云層的物理特性，選擇合適時機，用飛機、火箭彈、高射炮等向云中播撒干冰、碘化銀、鹽粉等催化劑或在云中播撒鹽粉、尿素、氯化鈣等吸濕性粒子，促使云層降水或增加降水量。人工降雨可減輕干旱災(zāi)害。雪是由空氣中的水蒸氣凝華或小水珠凝固而形成的，由于凝華和凝固都是放熱過程，所以感覺不冷，而雪融化是吸熱過程，所以感覺冷，故“下雪不冷，化雪冷”。至于“霜前冷，雪后寒”，是因為霜的形成是凝華過程，凝華過程放熱，所以霜前的氣溫要很低，空氣中的水蒸氣才能放熱而凝華形成霜;下雪后，在雪的融化或升華過程中都要吸收大量的熱，所以下雪后，室外的氣溫會很低。

生活中人們往往利用物態(tài)變化為人類服務(wù)。如游泳上岸后身上感覺涼爽，炎熱夏天地面上灑些水更涼快，給發(fā)熱者全身皮膚上擦拭溫水或稀釋的酒精進行物理降溫都是利用汽化（蒸發(fā)）吸熱達到降溫目的。干冰（固態(tài)二氧化碳）用來打造絕妙的舞臺效果，經(jīng)歷了先升華后液化的過程。干冰是固態(tài)二氧化碳吸收熱量直接變氣態(tài)，是升華，由于干冰吸熱，空氣中的水蒸氣受冷液化成小液滴，小液滴懸浮在空氣中，形成如夢如幻的霧。航天技術(shù)中，運載火箭的燃料常采用液態(tài)，利用壓縮體積的方法使氣態(tài)液化形成，有利于運輸和貯存較多數(shù)量的燃料;火箭點燃后尾部火焰如果直接噴到發(fā)射臺上，發(fā)射架要熔化，為了保護發(fā)射架，在發(fā)射臺底建一個大水池，讓火焰噴打水池中，利用水汽化時吸收大量熱量，使周圍環(huán)境溫度不至于太高，防止熔化發(fā)射臺。火箭、衛(wèi)星返回地面時，與空氣相互摩擦，溫度升高，整流罩上的燒蝕層會熔化、汽化或升華，這些物態(tài)變化都吸熱，吸收大量的熱，保護了火箭或衛(wèi)星。

下面我們來做有關(guān)物態(tài)變化的小實驗

[器材]

蠟燭、鑰匙、油、醋、電磁爐、紙杯、水、打火機、棒冰模具、裝滿水的臉盆、剪刀、透明碗、冰、食鹽。

1[誰先熔化]

兩個透明碗中各放一塊相同冰塊，一塊冰塊上撒些食鹽，注意觀察誰先熔化。

2[紙杯燒水]

紙杯中裝一半水，蠟燭火焰灼燒紙杯底部，紙杯不會燃燒。而無水紙杯很快冒煙燃燒。請注意安全，燃燒紙杯浸入水中熄滅火焰。

3[油鍋撈物]

鍋里放入油和醋，用電磁爐燒開，扔進鑰匙，手伸入沸騰油鍋里撈出鑰匙，發(fā)現(xiàn)手安然無恙。因為醋的沸點遠低于油的沸點。翻滾的油鍋里其實只有醋在沸騰，所以不會燙傷手。該實驗有危險和不可控因素，請勿模仿。油溫超過50攝氏度會燙傷皮膚。