同為吸熱,為何溫度變化不同?

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


  問題:在室溫為26℃環(huán)境下保存的酒精,打開蓋子一段時間后,留在杯中的酒精的溫度將_________(高于/低于/等于)26℃。

  一組對比數(shù)字:一個班在只學(xué)習(xí)“液體蒸發(fā)”內(nèi)容時將這個問題作為當(dāng)堂鞏固練習(xí),選“低于”的占90%以上;,然而另一個班等學(xué)習(xí)完“物態(tài)變化”后再做這個問題,選擇正確的只有50%左右了。通過與學(xué)生進(jìn)行交流,發(fā)現(xiàn)選擇“高于”或“等于”的同學(xué)普遍存在這樣“同理可證”的認(rèn)識:

  觀點一:固體吸收熱量,溫度上升,如-10℃的冰塊吸熱后溫度會上升,所以酒精蒸發(fā)要吸收熱量,溫度肯定要高于26℃。

  觀點二:水沸騰時吸收熱量,但溫度保持不變;液體蒸發(fā)與沸騰一樣同為汽化,所以酒精蒸發(fā)時吸熱但不升溫,所以溫度仍為26℃。

  無論是蒸發(fā)還是沸騰都必須吸收熱量,例如水的沸騰通常是通過燃料燃燒來提供熱量,那么液體蒸發(fā)時從哪里吸熱呢?又為什么會吸熱呢?

  從分子運動的角度來看,蒸發(fā)是液體分子從液體表面分離出去的過程。因為分子從液體表面逃出需要克服分子引力,即能逃出去的那些分子的能量都很大,留下的都是能量較小的分子,所以蒸發(fā)的結(jié)果使液體的內(nèi)能減小。宏觀上看,液體分子蒸發(fā),吸收液體熱量,液體溫度降低。液體溫度的降低又直接導(dǎo)致了液體與其周圍物體之間存在了一定的溫度差,因而液體又會與周圍物體之間發(fā)生熱傳遞現(xiàn)象而從周圍物體(依附物、留下的液體、空氣等) 吸熱,導(dǎo)致周圍物體的溫度也會下降。

  另外,我想是不是也可按目前流行的說法來進(jìn)行類比分析:

  固體熔化吸熱、液體沸騰吸熱,都是因為周圍溫度高于這些物體當(dāng)前的溫度,所以它們都是“被動”吸熱;而液體蒸發(fā)時,不管周圍環(huán)境溫度怎樣,都有液體分子在掙脫液體束縛而逃離,也就是說蒸發(fā)在任何溫度下都可進(jìn)行,它的吸熱是主動的,為了“自由”而戰(zhàn)——故液體蒸發(fā)具有致冷作用。


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