内容正文:
第三节 熔点、沸点
1、熔点和沸点
我们已经知道水和很多其他物质在温度升高到一定程度时会从固态变成液态、液态变成气态,但是具体是多少度呢?经过人们的测量,发现对于很多物质而言这个温度值是固定的,如果是在一个标准大气压之下,冰融化成水的温度是0℃,我们就把这个特定的温度值叫做水的熔点,在100℃时,水会从液态变成气态,所以就把这个温度值叫做沸点。熔点和沸点指的就是发生物态变化的那个临界温度。以下是一些物体的熔点和沸点的值:
熔沸点可以帮助我们了解一些生活现象,比如铁的熔点为1538℃,而我们生活中是绝不可能遇到这样的温度的,所以我们才会认为铁很坚硬,还有一个物体石灰,《石灰吟》中歌颂它不怕火烧,其实它的熔点是2580℃,如果能达到这个温度,石灰就会液化。
海波
如图,进行测试海波熔点的实验。选择海波是因为它的熔点较低海波装在试管中,将试管置于烧杯中,通过水浴进行加热,这种加热方法叫做水浴加热法,其特点是可以是被加热的物体均匀受热。
实验过程中我们记录下海波温度随时间的变化
为了更加直观一些,我们也可以利用坐标轴来表示海波的温度变化
A
B
D
C
由此我们看到海波的温度在升到48℃时不再变化,此时它已经达到自己的熔点,这时它的温度不再继续上升,但是海波仍旧在吸收热量,它所吸收的热量用于改变海波的状态,即由固态变成液态。图中,海波处于AB段时对应的物质状态是固态,BC段是固态和液态并存的状态,简称固液并存态,CD段则是液态。
但并不是所有物体都有这样一个明显的临界温度,比如修路时常用的一种材料——沥青,就没有一个明显的固态变成液态、液态变成气态的临界温度,为了区分这两种不同种类的物质,我们把前者叫做晶体,而后者叫做非晶体。
对一个非晶体而言,它的特点就是它在发生物态变化时温度也一直变化,所以它表现出来的现象就不是到达一定的温度值以后才开始发生物态变化,比如石蜡的熔化,是随着温度的不断升高它开始变软,然后变得越来越软,直到最后成为液态,石蜡的在熔化时的温度变化是这样的:
2、 晶体和非晶体的区别:
晶体熔化特点:继续吸热,温度保持不变,晶体凝固特点:继续放热,温度保持不变,晶体熔化时的温度叫熔点,晶体在汽化时吸热温度保持不变,液化时持续放热温度不变,汽化时的温度叫做沸点。非晶体熔化、汽化的特点:继续吸热,温度持续上升,凝固、液化时放热、温度持续下降,非晶体没有固定的熔点和沸点,所以通常情况下,熔点和沸点都是针对晶体而言的。
常见晶体:海波、冰、石英、萘、明矾、各种金属等,常见非晶体:松香、沥青、玻璃、橡胶等。
明矾 沥青
3、 晶体熔点沸点的实际意义
对于晶体而言有一个显著的特征,就是它在发生物态变化的过程中,温度会保持不变,比如水属于晶体,我们给一块冰加热,在从固态转变为液态的过程中水的温度会保持在0℃,一直到所有的冰都熔化成水以后温度才会继续升高,如果有一点冰还未融化,那么这些冰水混合物的温度就会一直保持在0℃。知道了晶体的这个性质我们就能解释纸锅烧水的原理了
用酒精灯给纸锅加热时,其实酒精灯的温度是很高的,大约在400-500℃,而普通纸张只要达到130℃就可以燃烧了,而且我们也说过两个物体接触后只要温度不同就会发生热传递,而且一直到二者温度相同才会停止。但这指的是只有两个物体的情况,如果有三个物体时会发生什么呢?比如我们刚刚说的这个情况,酒精灯上面有纸锅,而纸锅里有水,纸锅的温度一旦升高,它和水又会发生热传递,而且这个速度很快,只要酒精灯给它传递一点热量它就迅速地把这部分热量传递给水,所以只要水的温度比纸低,那么这个热传递就不会停止,而水的沸点又是固定的,只有100℃,每当纸锅的温度超过100℃,比如刚到110℃它就会传递热量到水中,这样纸锅的温度就不会继续上升了,它的温度就会一直维持在刚刚超过100℃的水平,一直达不到纸锅的燃烧温度130℃,如此就能用纸锅加热水到沸腾了。同样的,天然气的燃烧温度大概在1400℃,这个温度是很高的,超过了铁和铝的熔点,那为什么可以用铁锅、铝锅做饭呢?这是由于铁锅铝锅做饭时把热量快速转移到了锅里的水和食物中,所以锅的温度其实并不高,但是当锅里没有其他东西时锅的温度就会持续上升达到天然气的火焰温度,从而将铁锅铝锅给熔化。由此我们还能知道为什么炒菜比煮菜要快些,因为煮菜时中间还有一个传递环节,即锅把热量先传递给水,然后再由水传到食物中,这样食物的温度最多就是100℃;而如果是炒菜,锅直接把热量传递给食物,食物能达到的温度就会高于100℃,这样食物熟得就快了。
4、 影响熔沸点的因素
晶体有一定的熔沸点,但是这个温度值并不是一成不