升华和凝华的微观原理是什么? 升华和凝华
升华和升华的微观原理是什么?)
要理解升华和升华,首先要对水的三种状态有更清晰、更深刻的认识 。
【升华和凝华的微观原理是什么? 升华和凝华】可能小学生都知道水有三种状态:固态、液态、气态 。但是这三种状态的根本区别是什么呢?
基本概念:1 。因为氢键和范德华力在物质状态的变化上没有质的区别,所以统称为分子间力 。
2.温度:在微观上,温度的表达是粒子的动能 。在这个问题中,粒子是水分子 。
3.简单量子力学基本观点:在微观世界,包括温度在内的很多物理参数都是无数粒子的平均值,这是一个概率问题 。在这些粒子中,有能量较高的粒子,也有能量较低的粒子 。在这个问题中,一些水分子的能量较高,而另一些水分子的能量较低 。
说明:1 。物质的三种状态:固态:冰是水分子平均动能很低的状态 。由于分子之间的距离很近,分子间的作用力可以抑制水分子在固定点附近振动 。因为分子不能运动,只能振动,所以冰有固定的体积和形状 。液体:在液体状态下,由于水分子的动能很大,分子间的力无法抑制水分子在固定点附近振动,水分子有一定的运动范围,但仍然无法逃脱力的作用,所以具有流动性 。气态:气态时,水分子的动能极高,分子间的作用力根本无法约束水分子的运动,所以水分子可以随意到达任何位置 。可以做一个简单的类比:扎实是学生在做练习题时,排列整齐,但做练习题的动作有高有低;也就是说,液体班的学生,虽然还在上学,也会到处乱跑;很难知道学生们去了哪里,老师们放学后做了什么 。
2.升华和升华:从基本概念3中,我们知道即使在冰的状态下,固定在自身位置的水分子也具有相对较高的能量和相对较低的能量 。当能量相对较高的水分子在某一时刻能量超过分子间力的约束时,水分子就会离开冰,进入空气体 。当水分子不断通过这个资源网离开冰时,升华的过程就发生了 。同样的过程,反过来就是升华的过程,就不详细解释了 。
3.升华和升华的条件:根据能量守恒定律,高能水分子必然有低能水分子 。所以随着升华的继续发生,冰块的温度理论上应该会继续下降,升华的难度也会继续上升 。随着升华的不断发生,环境中水分子的浓度会不断上升,所以升华发生的概率也会不断增加 。因此,假设有一个理想的有限的封闭系统资源网络:这个系统不与外界进行热量或物质交换,这个系统中有一个冰,所以这个冰经过一段时间的升华后,系统会达到平衡,一定时间后冰不会增加或减少 。此时,升华和升华的速率是一致的 。
4.升级生活中的资源:从刚才的第三点,我们知道升华和凝结不会无限期的发生,那么冬天衣服怎么干呢?主要有两个原因:一是因为是开放的空,环境温度保持不变,阳光(红外线的热效应)持续给衣服上的冰块提供能量,所以升华可以维持在较高的速率;第二,因为冬天是开空且湿度较低,升华成空气体的水分子不会显著增加空气体的湿度,所以凝结的速率总是很低,所以衣服可以晾干 。升华的发生正好和升华相反,所以我们可以自己分析初霜的过程 。
5.冰块会被放入铁水中,先液化,再汽化或升华吗?从刚才的分析来看,答案应该很明显 。一般由于铁水温度很高,水分子获得高能量不再是一个随机缓慢的过程,而是一个连续稳定平均的过程 。大量水分子被铁水加热后,其能量逐渐超过分子间力的极限,于是先液化后汽化 。当然也有环境温度极高的情况,水分子几乎瞬间被加热到分子间力无法束缚的地步,这也是升华 。但是,这个温度对于铁水和铜水来说一般是不可能的,也和你加的冰块大小有关 。根据水和铁的比热容,同等重量的水每增加1度,铁就需要减少10度 。
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