蒸發、吸熱與內能的關係

2021-01-08 光明網

  我們在學習蒸發與沸騰的時候,書上有這樣一段話:「液體蒸發時溫度降低,說明它要從周圍的物體吸收熱量。因此液體蒸發有致冷作用。」有的同學對這句話的理解是:有「致冷作用」,就是液體蒸發需要從外界環境吸熱,不從外界環境吸熱液體就不能蒸發,這樣理解是不對的。液體蒸發與液體吸熱之間並沒有直接關係。例如,

一杯開水,當它溫度高於周圍環境溫度的時候就是一邊蒸發一邊對外放熱。

  我們已經學過分子動理論,就可以從微觀上理解蒸發過程。蒸發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跑出去時需要在表面層中克服分子引力,所以能掙脫分子引力束縛的是那些分子動能較大的液體分子,留下來的是動能比較小的分子,蒸發的結果是使留在液體中的分子的平均熱運動動能變小,這樣液體的內能就變小,宏觀上看就是液體分子蒸發,吸收液體熱量,液體溫度降低。但是,這並不能說明液體就一定需要從周圍環境中吸熱。當液體比周圍環境溫度高時將對外放熱。

  由此可以看出液體蒸發致冷指的是蒸發出來的氣體從液體中吸收熱量,使液體溫度降低。例如水蒸發成水蒸汽的過程中,是水蒸汽從水中吸收熱量,水的溫度降低,而不是水蒸汽從周圍環境中吸收熱量。水蒸汽、水、外界環境這是三個獨立的概念。

  液體吸熱還是放熱則是由液體溫度與環境溫度比較決定的。液體蒸發與液體吸熱其實有四種情況:

  1.液體蒸發,伴隨液體溫度下降並吸熱。它是液體分子蒸發吸收液體熱量,液體溫度降低,低於周圍環境溫度,滿足熱傳遞條件,液體吸收熱量。

  2.液體蒸發,伴隨液體溫度下降並放熱。比如一杯開水,它是液體分子蒸發吸收液體熱量,但液體溫度高於環境溫度,所以液體也對外界環境放熱。

  3.液體蒸發,伴隨液體溫度上升並吸熱。比如燒水,它是液體分子蒸發吸收液體熱量,而液.體溫度同時又低於加熱源溫度,所以液體吸收外界熱量,溫度上升。

  4.液體蒸發,伴隨液體溫度不變並吸熱。比如水燒開了,液體蒸發並沸騰,溫度不變,但吸收熱量。所以,液體蒸發致冷與液體吸熱是兩個概念,不能混為一談。

(責任編輯  覃敬川)

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