意义与机制
当温度在特定范围内增加时,粒子的平均运动能量增加。在熔化和沸腾的范围内,能量用于改变粒子之间的排列和相互作用。
当纯物质在恒定压力下加热,接近平衡状态时,温度可以保持相对稳定。这源于能量利用方式的变化,而不是温度本身的变化。
关系与条件
没有相变过程的区域使用 Q=mcΔT,而发生熔化或沸腾的区域使用 Q=mL。如果加热功率保持不变,那么每个区域所需的能量和时间成比例。
熔点和沸点会受到压力和物质的纯度影响。理想的加热曲线可以忽略诸如容器的热容量、热损失以及超冷却/超热现象等因素。
观察实验中需要注意的事物
水平部分,并非热量消失的部分,而是一个用于状态变化的部分。
标准物理性质值(仅为教学目的的近似值)。 某一类型的水,常压 1 atm,冰的比热容 = 2.09,水的比热容 = 4.18,蒸汽的比热容 = 2.01 J/(g·K),熔化潜热 = 334 J/g,汽化潜热 = 2260 J/g。 比热容是恒定的,没有热损失,并且水蒸气保持在系统中。 实际的压力变化、过热、过冷以及蒸发损失均被忽略。 粒子间距是一个示意图。
关键关系与符号
Q = mcΔT · Q熔化 = mLf · Q汽化 = mLv
| 符号 | 含义 | 单位 |
|---|---|---|
| c | 比热容 | J/(kg·K) |
| Lf, Lv | 潜热(熔化和汽化)每单位质量 | J/kg |
| Q | 热传递 | J |
工作实例
在加热曲线的 100 °C 这一水平段中,输入的热量用于什么?
在潜热部分,状态比发生变化,而温度保持不变。 经过蒸发后,水蒸气的温度再次升高。
常见误解
- 即使温度在特定且恒定的范围内,物质仍然可以持续接收能量。
