为什么有时固态熔化变成液态,而有时固态升华变成气态

同一种物质






首先先说明一个问题,就是任何时候,一个物质总是和它的气相共存的。即该物质一定处于固相+气相,液相+气相或者是气相三种状态之一。(这是由于熵变引起的,不详细解释了。)

其次说明第二个问题,就是任何纯物质都可以做出它的三相图。即温度、气相压强为变量,物相状态随之改变的图。这里以水的三相图为例做解释。

1. 如果压力、温度条件在固相区(即图中冰的区域,比如常压760 mmHg下,0 ℃以下),那么按理来说此时H2O只能够是以冰和对应的压强p(比如常压时的760 mmHg)的水蒸气共存状态存在。而且此时冰不升华、不熔化,水蒸气也不凝华、不液化。

但是实际情况是大气是流动的,也就是你的水蒸气会随着空气流走,此时p减小,小于了刚才的状态点,为了维持该状态点,则冰必须升华补充水蒸气。

所以结论是,在相图固相区的p、T范围内,如果大气静止(也就是拿个大盒子罩住,不发生气体交换),则H20以冰的状态存在,不升华不熔化;如果大气不静止(比如敞开),则冰会发生升华消失。

2. 如果p、T条件在液相区(比如常压760 mmHg,0 ~ 100 ℃下),则H2O以水+水蒸气形式存在。分析和上边一样。

所以结论是,在相图液相区的p、T范围内,如果大气静止(也就是拿个大盒子罩住,不发生气体交换),则H20以水的状态存在,不蒸发、不气化、不凝固;如果大气不静止(比如敞开),则水会发生蒸发消失。

3. 如果p、T条件在气相区,则H2O以水蒸气形式存在,永不液化或者凝华。

(下面再讨论一些特殊点。)

4. 如果p、T条件在固液相交界线上(比如760 mmHg,0 ℃),则H2O以冰+水+平衡水蒸气存在。在不改变p、T条件下,给一点热量,则冰减少,水增多,但是水蒸气不变;拿走一点热量,则冰增多,水减少,水蒸气仍然不变。

此时,如果大气静止,没有外界能量交换,则保持一定量的冰+水+平衡水蒸气;如果大气敞开,没有外界交换,则冰和水比例不变,但是冰发生升华,水发生蒸发,而且二者等比例进行;如果大气静止,但是有热量交换,则水蒸气不变,只是发生冰的熔化或者水的凝固;如果既有大气交换,又有热量交换,那么熔化、凝固、升华、蒸发就都有了。

5. 如果p、T条件在气液相交界线上,基本和4相同,此时是水+平衡水蒸气。

此时,如果大气静止,没有外界能量交换,则保持一定量的水+平衡水蒸气;如果大气敞开,没有外界交换,则水发生蒸发;如果大气静止,但是有热量交换,则温度不变,只是发生水的蒸发或水蒸气液化;如果既有大气交换,又有热量交换,那么仍然是水的蒸发或水蒸气液化。

6. 如果p、T条件在气固相交界线上,基本和5相同,此时是冰+平衡水蒸气。

此时,如果大气静止,没有外界能量交换,则保持一定量的冰+平衡水蒸气;如果大气敞开,没有外界交换,则冰发生升华;如果大气静止,但是有热量交换,则温度不变,只是发生冰的升华或水蒸气凝华;如果既有大气交换,又有热量交换,那么仍然是冰的升华或水蒸气凝华。

(下面讨论温度有突变情况。)

7. 假如p、T条件突然从固相区进入液相区,则该过程迅速发生冰的熔化。如果该过程p增大,则伴有升华和蒸发;如果p减小,则伴有凝华和液化;如果p没变,则只是熔化。

8. 假如p、T突然从液相区进入气相区,则该过程迅速发生蒸化,或者更确切地说,叫做沸腾。(沸腾就是非平衡的迅速蒸发。)

9. 假如p、T突然从固相区不经过液相区而直接进入气相区,则迅速发生升华,期间不出现液体。

10. 假如p、T突然从固相区经过液相区进入气相区,则有升华、熔化、沸腾等现象。


情况还有很多,举例子实在说不完。不过我举了10个例子了,相信你应该明白了。

追问

  I do not know,再举5个例子

追答

好吧,我举一类特殊例子,就是在常压情形,即一个标准大气压760 mmHg下的情况。
a. 如果温度保持在0 ℃以下,恒温,适用于1,即封闭系统无物相变化,敞开系统有升华。
b. 如果温度保持在0 ℃,恒温,适用于4,即封闭系统且无热量交换,则无物相变化;封闭系统有热量传入,只有熔化;封闭系统有热量传出,只有凝固;敞开系统无热量交换,有升华和气化(具体是蒸发);敞开系统有热量传递,则有升华、蒸发、熔化或凝固。
c. 如果温度保持在0 ~ 100 ℃,恒温,适用于2,即封闭系统无物相变化,敞开系统有蒸发。
d. 如果温度保持在100 ℃,恒温,适用于5,即封闭系统且无热量交换,则无物相变化;封闭系统有热量传入,只有蒸发;封闭系统有热量传出,只有液化;敞开系统无热量交换,有蒸发;敞开系统有热量传递,则有蒸发和液化。
e. 如果温度在100 ℃以上,则不会有固液相。
f. 如果不恒温,但是保持恒压,且无气体交换,且温度变化不穿过相变点(0、100 ℃),则无物相变化。
g. 如果不恒温,但是恒压,超过熔点就融化,超过沸点就沸腾。

即使是这类特殊例子情形也很多。不知道你现在是否清晰一些了。

温馨提示:内容为网友见解,仅供参考
第1个回答  2013-01-18
1.物态变化实际上就是分子结构的变化。
2.当温度低于熔点时,晶体不会熔化,但是会升华,例如冬天的冰。这是由于表面分子飞离了固体而造成的。
3.当温度高于沸点时,固态物质可能会直接升华,这是因为温度太高,液态物质分子结构还来不及形成就变成了气态。
4.当温度上升到一定程度时,固态物质分子结构被打破,形成液态物质分子结构,这就是熔化。
5.可以确定,熔化和升华都是物理变化。追问

你要死

追答

如果说的不好,请见谅啊!

第2个回答  2012-12-08
温升不同。假设温度达到物质熔点,物质变液态,假设温度瞬间达到沸点,物质气化。
第3个回答  2012-12-22
因为它受的热不同,离它的熔点越远越容易升华,离它的熔点越近越容易熔化哦。
第4个回答  2012-12-08
固态融化成液态是物理性质改变。
升华成气态是化学性质改变了。

为什么有时固态熔化变成液态,而有时固态升华变成气态
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3.当温度高于沸点时,固态物质可能会直接升华,这是因为温度太高,液态物质分子结构还来不及形成就变成了气态。4.当温度上升到一定程度时,固态物质分子结构被打破,形成液态物质分子结构,这就是熔化。5.可以确定,熔化和升华都是物理变化。

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