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随着温度的升高，物质的固态、液态和气态状态之间的会相互地转变，在极少数情况下，还包括等离子体态、超临界态等等。一个阶段和物质的状态具有统一的物理性质。由于某些外部条件(如温度、压力或其他条件)的变化，物质质的某些特性常常会不连续地发生变化。  打开连尚头条，看更多新鲜猛料 在敞开玻璃杯中液态水最终会蒸发为水蒸气，同样一个放在温暖房间里的冰块很快就融化了。固体CO2(干冰)在室温下升华，也就是说，它直接从固体变成气体。通常情况下，物质的每一状态都包括固态的，液体，气体，每一种可以变成另外两种状态。下图显示了与这些转换相关的名称，这些转换被称为相变或状态变化。液体，气体可以变成另外两种状态。  伴随相变的能量变化：每一个相变都伴随着系统能量的变化。例如，在固体中粒子或分子、离子或原子相对于彼此处于或多或少的固定位置，并紧密排列以最小化系统的能量。随着固体温度的升高，粒子以越来越高的能量运动围绕它们的平衡位置振动。当固体熔化时，粒子被释放出来相对移动，这通常意味着粒子之间的平均距离增加。 熔化也被称为熔融，粒子运动自由度的增加是需要能量给予的，我们可以用熔化热或熔化焓（heat of fusion or enthalpy of fusion）Hfus来衡量，例如，冰的熔化热是6.01kJ/mol。 随着液体温度的升高，粒子运动的能量也随之增加。测量这种增加的能量的一种方法是，液体表面上的气相粒子浓度随温度的增加而增加。这些气相颗粒产生一种叫做蒸汽压（vapor pressure）的压力。我们只要知道，蒸气压随着温度的升高而增加，直到它等于液体上方的外部压强，通常是大气压。此时液体沸腾，粒子进入气态，在这时它们被广泛分离。引起这种转变所需的能量叫做蒸发热或蒸发焓（heat of vaporization or enthalpy of vaporization）Hvap，对于水来说，蒸发热是40.7kJ/mol。 下面图中显示了四种物质的值熔化焓Hfus和蒸发焓Hvap。它们蒸发焓的值往往大于它们熔化焓的值，因为在从液体到气体的转变过程中，粒子本质上必须切断它们所有的粒子间吸引相互作用，而在从固体到液体的转变过程中，许多吸引相互作用仍然存在的。  固体颗粒可以直接进入气态。这一转变所需的焓变称为升华热（heat of sublimation）Hsub，如图所示，Hsub是Hfus和Hvap的和。因此，水的升华热是近似为47kJ/mol。 在我们的日常经历中，相变常常以重要的方式出现。例如：当我们用冰块来冷却饮料时，冰块融化的热量使液体冷却。当我们走出游泳池或洗个热水澡时，我们会觉得很凉爽，因为当水从我们的皮肤上蒸发时，蒸发的液体水的热量就会从我们的身体中抽走。尤其是当我们在温暖的天气里剧烈运动的时候，我们的身体利用这种机制来调节体温。 冰箱也依赖于蒸发的冷却效果。它的机理包括一个封闭的气体，可以在压力下液化。液体在随后蒸发时吸收热量，从而冷却冰箱内部。当液态制冷剂蒸发时，热量会被吸收。根据热力学第一定律，当气体凝结成液体时，必须释放吸收的热量。当这种相变发生时，释放的热量通过冰箱后部的冷却管散发热量。对一种给定的物质，冷凝热的大小等于汽化热的大小，并且符号相反，对一种给定物质，凝华热的放热程度与升华热的吸热程度相同，同样符号相反。 |
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