1、生活中有趣的物态变化河南省卢氏县第一高级中学 徐建强日常生活中很多有趣的现象与物理知识紧密联系，下面列举一些与物态变化有关的现象并加以解析，以期抛砖引玉。用手直接拿刚出锅的鸡蛋时，感觉到烫，但当蛋壳表面的水蒸发完后再摸时，则更烫了，以致无法接受。这是为什么呢？解析：因为刚捞上来的蛋壳附着一层水膜，开始时，水膜蒸发吸热，使蛋壳的温度下降，所以并不觉得很烫。经过一段时间，水膜蒸发完毕。由鸡蛋内传递出的热量使蛋壳的温度重新升高，所以感到更烫手。这和把手沾湿了去拿更出锅的热馒头感觉不太烫一个道理。蒸馒头时总是上面的先熟，这是为什么？解析：蒸馒头是利用高温的水蒸气将热传递给馒头使其变熟。刚从沸水中蒸发出
2、来的高温水蒸气密度较小，能迅速升至蒸笼的顶端，所以蒸笼的最上层温度最高，馒头先熟。牙医为病人检查牙齿时，常把一个带把的金属小平面镜在酒精灯的火焰上烤一烤，然后放入病人的口腔中，这样做的主要目的是什么？解析：用酒精灯火焰烤过的平面镜温度高于口腔内的温度，可有效防止口腔内的水蒸气液化成小水珠附着在镜面上，导致医生看不清牙齿，影响诊断。为什么夏天游泳的人刚从河水中上岸，就感到比在水中冷，蹲下身子抱成团时，则觉得比站着暖和些？解析：夏季的气温较高，而河中的水由于不断地蒸发吸热，因此水温比气温要低。人刚从水中上岸时，身体表面沾有许多水，这些水会不断蒸发，从人的身体上不断吸热，人就会感到冷。当人蹲下身子抱
3、成团时，人体表面与空气接触的面积比站立时减小，水的蒸发速度就减慢了，水从身体上吸热的速度也随之减小，故人就会感觉比站立时暖和些了。为什么，夏天吃冰棒时，若是刚从冰柜中取出的，很容易和嘴唇粘在一起？解析：刚出冰柜的冰棒温度在零摄氏度以下，远低于嘴唇的温度，当其与嘴唇接触时，使嘴唇上的少量水分很快放热结冰，与冰棒凝固在一起，便粘住了嘴唇。为什么，寒冷的冬天经常看见玻璃窗的内壁结有漂亮的冰花，而外壁却没有？解析：寒冷的冬天，室内外温差很大。当户外空气低于 0时，室内玻璃窗附近的水蒸气，遇到温度较低的玻璃将会放热，直接凝华成冰花，附着在玻璃内壁上。虽然户外空气中也存在着大量的水蒸气，但它的温度跟玻璃的
4、温度相等，不具备凝华的条件，因此冰花出现在玻璃窗的内壁。北方人冬天吃冻柿子时，先放在凉水中泡一会，发现柿子的外面结成了一个冰壳。取出后掰开冰壳，发现里面的柿子都已经熔化了。这有什么奥秘呢？解析：当水中含有杂质，如糖水、盐水等，其凝固点不在为 0而是低很多。柿子的含糖量很高，冻柿子的温度要低于 0。将其用凉水泡一会，水就会把热量传给柿子，从而使柿子的温度升高，而外面的水温将会下降。又因为柿果液的熔点低于 0，所以温度还没上升到 0就会熔化，此时外面的水的温度虽然已降到 0，但由于其温度仍高于柿子里的温度，故还会继续向柿子传热，这样与柿子表层接触的一层水就会结成冰。这一过程要持续到柿子的温度上升到
5、 0为止，这时冻柿子就被一层薄冰包住了。魔术表演给观众带来神奇的感觉，而一些魔术只是应用了简单的物态变化知识。在此介绍几个简单的小魔术并加以解析。火烧手绢只见一个表演者让助手用火柴将手中的手绢点燃，并向空中扔去。这时手绢在空中燃烧着。待火熄灭后，却见手绢完好如初。另一表演形式：把一棉布条，用水淋湿，在中间部分滴上酒精，然后用手拿着布条的两端，使其张开，用蜡烛的火焰烧有酒精的部分。神奇现象出现了：在棉布条正对火焰的上方升起了火焰，好像烛焰穿过了布条。拿下布条一看，棉布条并没有烧焦。解析：表演前把手绢用水浸湿（使手绢和酒精隔离），再放到酒精中蘸些酒精。常压下，纯水在沸腾的过程中，温度不会再升高，始
6、终保持 100，而布的燃烧温度超过 100。虽然酒精燃烧了，水被加热到沸点，但是在水的保护下，布不会被烧着，燃烧的只是酒精。有兴趣者，可以尝试一下这个小魔术，教学时定会增加课堂气氛。煤火烧衣表演者脱下看似白帆布做的工作服上衣，把一个燃烧很旺的火红煤球，放在的衣服上，并把这个煤球用衣服包裹起来。这时你一定认为衣服将会燃烧起来，但是过了一会，仍无火光出现，打开一看，煤球所烧之处安全无恙！这是怎么一回事呢？真的令人费解吗？解析：其实这件衣服是用石棉做的，看上去跟帆布衣服相似。由于石棉能耐一千度的高温，所以这件衣服是不会被烧破的。油锅捞钱江湖艺人经常表演，把手伸到沸腾的油锅里，出来的时候，手安然无恙，
7、从中拿出一枚硬币，这便是“油锅捞钱”。难道表演者的手真的可以耐高温吗？解析：其实这只是利用了不同物质沸点不同的道理。江湖艺人的油锅里放的是油和醋，而醋的沸点只有 60左右，远低于油的沸点。翻滚的油锅里其实只有醋在沸腾，所以不会烫伤手。生活、生产、科技与物态变化过程中的吸热山东省诸城市树一中学 郑焕友 隋海英自然界中的物质在一般情况下以固态、液态或气态三种状态存在，物质的这三种状态在一定的条件下可以相互转化，转化过程中伴随着吸热或放热现象，吸热的物态变化有熔化吸热、汽化吸热、升华吸热。在生活、生产、科技中物态变化吸热现象有什么应用呢？一、物质的熔化吸热的应用向可乐饮料中加冰块会使饮料变得更清凉：
8、夏天，我们在喝饮料的时候，常会在饮料中放入一些冰块，冰块在熔化时，要吸热，使饮料变的清凉可口。冰的熔化冷藏：储存食品时利用冰熔化吸热，使食品降温防止食品腐烂变质。化雪冷：俗话说“下雪不冷，化雪冷。”化雪时发生的物态变化是熔化，冰熔化时吸热，使得气温降低，所以人会感到冷。建造房屋的保温材料：现在出现了一种新型的建筑材料，这种材料在温度升高到一定温度时熔化，它熔化时吸收热量，使房间中的温度降低，当温度下降到一定温度时它会凝固，凝固时放出热量，房间内的温度升高，使室温维持在一个适宜的温度。发射卫星的火箭头部涂了一层特殊的材料，保护火箭：用来发射卫星的火箭在大气中飞行时，由于火箭头部与空气摩擦使它的头
9、部发热，温度可达几千摄氏度。在它的头部涂了一层特殊材料，这种材料受热很容易熔化、汽化吸收箭头与空气摩擦产生的热，可以避免火箭因高速运动时与空气作用产生的高温而被毁坏的危险。另外，高烧病人用冰块降温，夏天吃冰棒解热，冰镇啤酒都是利用冰的熔化吸热。二、物质的汽化吸热的应用夏天天热时向地上洒水会感到凉快：在地上洒了水，蒸发需要吸收热量，水蒸发吸热有降温制冷作用，故天热时向地上洒水会感到凉快。夏天天热，洗把脸就感到凉快：洗了脸后，脸上有水分，水蒸发需要吸收热量，水蒸发吸热有降温制冷作用，所以夏天天热，洗把脸就感到凉快。擦酒精为中暑病人缓解症状：给中暑病人擦酒精，酒精容易蒸发，蒸发需要吸收热量，蒸发吸热
10、有降温制冷作用，酒精蒸发快，从病人身上带走热量快，使中暑病人缓解症状。夏天用电风扇吹风感到凉快：当我们在炎热的夏天使用电风扇的时候，电风扇的工作，加快了室内空气的流动，因而加快人体汗液的蒸发，蒸发需要吸收热量，故人们会感觉到凉爽。沙漠冰箱：住在非洲沙漠中的居民，由于没有电，夏天无法用冰箱保鲜食物，当地居民发明了一种沙漠冰箱“罐中罐”。它是由一个内罐和一个外罐组成，两罐之间填上沙子，使用时将食物和饮料放在内罐中，罐口盖上湿布，然后放在通风干燥的地方，经常在两罐间的沙子中洒些水，由于水蒸发吸热有降温制冷作用，使食物和饮料保持较低的温度，这样就能起到保鲜的作用。沙漠羊皮袋：在沙漠里旅行的人，常用一个
11、羊皮袋来装水，由于羊皮袋中的水不断地渗出，然后蒸发，蒸发吸热有降温制冷作用，使袋中的水温度较低，虽然气温较高，但是水喝起来清凉可口。夏天食物放在水缸中防变质：夏天，没有冰箱的农村家庭，为了防止饭菜变质，常把饭菜放入菜盆，再把菜盆放入水缸中，让菜盆浮在水面上。由于水缸中的水不断蒸发吸热，使水缸内的温度降低，从而使饭菜的温度降低，不致于使饭菜变质。手术麻醉：医学上有一种麻醉剂叫氯乙烷，它是一种透明、沸点为 1310C 的液体，使用时，将容器口对准需手术部位喷出，喷出的四氯乙烷迅速汽化吸热降温使需手术部位冷冻，使需手术部位麻醉，从而进行手术。冰箱制冷：目前常用的电冰箱利用一种制冷剂作为热的搬运工，把
12、冰箱内的热搬运至冰箱的外面，制冷剂是一种既容易汽化又容易液化的物质，汽化时它吸热，就如搬运工把包裹扛上了肩，液化时它放热，就如搬运工把包裹卸了下来。工作时，制冷剂经过一段很细的毛细管（冷凝器）缓慢地进入冰箱内冷冻的管子（蒸发器），在这里进行迅速汽化吸热，使冰箱内温度降低。生成的蒸气又被电动压缩机抽走，压入冷凝器，再次液化并把从冰箱内带来的热通过冰箱壁上的管子放出，制冷剂这样循环流动，冰箱内冷冻室里就可以保持相当低的温度。空调的制冷也是这个道理。热棒：2006 年 7 月 1 日，青藏铁路全线贯通。铁路要通过“千年冻土”区，“冻土”区路基在温度过高时会变得松软不牢固。为解决“冻土”难题，保证路基
13、的稳定性，采取了防护措施，铁路路基两旁各插有一排碗口粗细、高约 2 米的铁棒（如图所示），我们叫它热棒。热棒在路基下还埋有 5 米深，整个棒体是中空的，里面灌有液氨。装在热棒下端的液态氨在温度升高时会汽化，从路基内部吸热，使路基温度降低，路基的温度保持在一个较低的温度，不致于使路基变得松软不牢固。热管：热管是 20 世纪 80 年代研制出来的一种导热本领非常强大的装置。热管是一根两端封闭的金属管，管的内壁衬了一层多孔的材料，叫做吸收芯，吸收芯中充有酒精或其他易汽化的液体，当管的一端受热时，热端吸收芯中的液体受热汽化变成气体，气体沿内管运动到另一端（冷端）。而冷端由于未受热，温度低，气体就会因放
14、热而液化，被冷凝的液体又被吸收芯吸附，通过毛细作用又回到热端。如此循环，热管的热量就不断地从一端输送到另一端。发射火箭保护发射架：如图所示，2005 年 10 月 12 日，“神舟六号”载人飞船成功发射。为了保护发射台的铁架不被火箭向下喷射的高温火焰所熔化，工作人员在台底建造了一个大水池。当高温火焰喷到水中时，水池中的水迅速发生汽化，水汽化时吸收了大量的热，不致于使发射台的铁架温度升的很高而熔化，从而保护了发射架。三、物质的升华吸热的应用干冰冷藏食品：运输食品时利用干冰升华吸热降温来防止食品腐烂变质。舞台烟雾效果：在文娱演出时，舞台上往往要用弥漫的白雾给人以若隐若现的舞台效果，这种烟雾是由于向
15、空气中喷撒干冰（固态二氧化碳），干冰升华时吸热，使气温迅速下降，空气中的水蒸气有的液化成小水滴，形成白雾，有的凝华成小冰晶，形成白烟，这样就造成了舞台上的云雾效果。人工降雨：人们利用干冰升华吸热的特点进行人工降雨。当干冰进入冷空气层，会很快升华，在升华过程中将吸收大量的热量，使冷空气层的气温急剧下降，这时高空中的水蒸气就会变成小冰晶，小冰晶逐渐变大后下落，在下落过程中遇到暖气流就会熔化而形成雨。手术麻醉：固态二氧化碳可以直接升华为气态的二氧化碳，同时吸收大量的热，还没有残留物。利用这个特点，可以用在医学科研上，现代医学上有一种“冷冻疗法”，即把干冰放在部分组织（如疣子）上，利用干冰升华吸热迅速降温冷冻，使其组织坏死，达到不用“动刀”而治愈的目的。总之，物态变化过程中的吸热过程在生活、生产、科技中得到了广泛的应用，这些应用对提高我们的生活质量、提高生产、科技水平起到了重要的作用。
