物態(tài)變化的微觀解釋

1、物態(tài)變化的微觀解釋一、基本的規(guī)則1.所有的分子都在運(yùn)動，所以具有動能2.分子之間存在引力與斥力，所以當(dāng)分子要擺脫其他分子的約束，克服引力做功，所以需要比較大的動能。3.分子熱運(yùn)動的能力中勢能部分使分子趨于團(tuán)聚，動能部分使它們趨于飛散。大體來說平均動能勝過勢能時，物體處于氣態(tài)；勢能勝于平均動能時，物體處于固態(tài)；當(dāng)勢能與平均動能勢均力敵時，物質(zhì)處于液態(tài)。二、為什么沸騰在一定溫度下發(fā)生由于分子不停的運(yùn)動，也就會與周邊的分子相撞。在這隨機(jī)碰撞的過程，有的分子得到比較大的能量，若這分子在液體內(nèi)部，它也可以掙脫另的分子對它的約束。但在大多數(shù)情況下它們逃不出液體。因?yàn)樗鼈兒袜徑姆肿訒鲎玻涯芰總鹘o鄰近的

2、分子，自身的能量會減少，自己又再次處于束縛態(tài)。但若是液體表面的分子就可以掙脫周邊分子對它的束縛，離開液體，成為氣態(tài)。這也就是為什么蒸發(fā)只發(fā)生在液體表面。因?yàn)槟茈x開液體的分子的動能較大，所以當(dāng)它離開后，液體的平均動能當(dāng)然就減少了，所以液體的溫度會下降。而在液體表面的分子也會在隨機(jī)飛行中，有可能飛回到水的表面。這就是在一個封閉的系統(tǒng)，我們看到液體好像沒有發(fā)生蒸發(fā)。其實(shí)每一時刻都有分子從液體表面飛出，也有分子飛入，是一個動態(tài)的平衡。從上述的分析我們可以得知，溫度越高，分子的平均動能就越大，擺脫束縛的可能性就越大。隨著溫度的升高，有越來越多的分子力圖掙脫，如果偶然有幾個掙脫其鄰居的分子彼此很靠近，它們

3、就有可能在液體內(nèi)部為自己找到一個安身之地：生成一個氣泡。氣泡內(nèi)是飽和蒸氣。如果泡內(nèi)蒸氣的壓強(qiáng)小于外部壓強(qiáng)，外部壓強(qiáng)會壓縮氣泡，使之重新消失在液體中。當(dāng)液體內(nèi)部生成的氣泡內(nèi)的飽和蒸氣壓達(dá)到外部壓強(qiáng)時，就開始沸騰。在沸騰過程中，越來越多的分子加入氣泡，使氣泡的體積猛然增大。密度比水小的氣泡上升到水面破裂，在那里讓內(nèi)部積累起來的高能分子飛走。也就說液體內(nèi)部的分子能否掙脫束縛離開液面，就取決于飽和蒸氣壓是否達(dá)到外部壓強(qiáng)。水的飽和氣壓在100達(dá)到105Pa（我們周圍的大氣壓約為此值）。這就是為什么有一個沸點(diǎn)的原因。也就可以解釋，為什么水可以在低于100情況下沸騰。因?yàn)槲覀兪峭ㄟ^減少大氣壓強(qiáng)，使其降到一個

4、更低的溫度下的飽和蒸氣壓即可。上述內(nèi)容是根據(jù)“外星人”學(xué)物理、費(fèi)恩曼物理學(xué)講義、新概念物理教程熱學(xué)整理得到。三、關(guān)于升華其實(shí)無論是哪種物態(tài)變化都會與三相點(diǎn)有關(guān)。下面的文章是轉(zhuǎn)摘網(wǎng)上的文章，這篇文章的說法與教材基本一致。在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪簭?qiáng)之下，任何物質(zhì)都可以有三種聚集態(tài)出現(xiàn)，即固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)，并且當(dāng)三種聚集態(tài)共同存在時，都有確定的溫度和壓強(qiáng)值，稱之為三相點(diǎn)。固態(tài)碘、二氧化碳和萘等能夠升華，為什么有熔點(diǎn)？在怎樣的實(shí)驗(yàn)條件下，才能使其熔化？利用它們的相圖可以解答這兩個問題。 1二氧化碳的相圖 圖1 CO2的相圖 固體二氧化碳能升華，叫做干冰。為什么它有熔點(diǎn)？在什么條件下，才能使干冰熔化？利用二氧化

5、碳的單組分體系相圖(見圖1)可解答這兩個問題。 在圖1中OC曲線表示液體CO2與其蒸氣的平衡，也就是液體CO2的蒸氣壓曲線。增加壓力可使氣體CO2凝聚為液體，故OC線上方的面應(yīng)為液相區(qū)，曲線OC下方的面應(yīng)為氣相區(qū)。 OB曲線是固體CO2的蒸氣壓曲線。同理，OB曲線上方的面是固相區(qū)，曲線下方的面是氣相區(qū)。 OA曲線是固體CO2的熔點(diǎn)曲線。曲線斜率為正表示壓力增大熔點(diǎn)升高，因此要使CO2的熔點(diǎn)升高，必須加大壓力。 三個面BOA，AOC和BOC是3個不同的相區(qū)。BOC是氣相面，AOB是固相面，AOC是液相面。每個面是一個雙變體系。溫度和壓力可以在一定范圍內(nèi)任意變化，而無新相出現(xiàn)。OA，OB和OC曲線

6、是單變體系，溫度和壓力不能任意變化。 由圖1還可看出，CO2三相點(diǎn)的壓力大于大氣的壓力，所以在常壓力下于195K，固體CO2升華，不能熔化變成液體。 2碘的相圖 圖2是碘的相圖。 圖2中點(diǎn)、線和面所表示的狀態(tài)與二氧化碳相圖完全相同。從圖2可知，碘的三相點(diǎn)的壓力是11.96kPa， 溫度是387.31K。碘的正常熔點(diǎn)386.65K3。三相點(diǎn)的壓力小于大氣的壓力(101325Pa)，要使固體碘升華，從BOA面進(jìn)入BOC面，必須使碘的平衡蒸氣壓小于11.96kPa，溫度低于387.31K。快速加熱足量的碘，使溫度達(dá)到387.31K，且碘的蒸氣壓達(dá)到11.96kPa，固體碘就能熔化，出現(xiàn)液體碘。固、液和氣三相達(dá)到平衡狀態(tài)。如果外壓大于11.96kPa，溫度高于387.31K，固體碘由BOA面進(jìn)入AOC面，碘就能熔化，便會出現(xiàn)液體碘。當(dāng)大氣的壓力為101325Pa，在大氣中加熱足量的碘，溫度迅速提高到386.65K時，會看到碘的熔化現(xiàn)象。 綜上所述可知，當(dāng)某物質(zhì)三相點(diǎn)的壓力大于大氣的壓力(101325Pa)，必須在加壓下，升高溫度，使其達(dá)到三相點(diǎn)，該物質(zhì)才能溶化，固、液和氣三相處于平衡狀態(tài)。當(dāng)固體蒸氣的壓力小于三相點(diǎn)的壓力，升高溫度，固體物質(zhì)就能升華直接變成氣體。