意義與機制
當溫度在特定範圍內增加時,粒子的平均運動能量增加。在熔化和沸騰的範圍內,能量用於改變粒子之間的排列和相互作用。
當純物質在恆定壓力下加熱,接近平衡狀態時,溫度可以保持相對穩定。這源於能量利用方式的變化,而不是溫度本身的變化。
關係與條件
沒有相變過程的區域使用 Q=mcΔT,而發生熔化或沸騰的區域使用 Q=mL。如果加熱功率保持不變,那麼每個區域所需的能量和時間成比例。
熔點和沸點會受到壓力和物質的純度影響。理想的加熱曲線可以忽略諸如容器的熱容量、熱損失以及超冷卻/超熱現象等因素。
觀察實驗中需要注意的事物
水平部分,並非熱量消失的部分,而是一個用於狀態變化的部分。
標準物理性質值(僅為教學目的的近似值)。 某一型別的水,常壓 1 atm,冰的比熱 = 2.09,水的比熱 = 4.18,蒸汽的比熱 = 2.01 J/(g·K),熔化潛熱 = 334 J/g,汽化潛熱 = 2260 J/g。 比熱是恆定的,沒有熱損失,並且水蒸氣保持在系統中。 實際的壓力變化、過熱、過冷以及蒸發損失均被忽略。 粒子間距是一個示意圖。
關鍵關係與符號
Q = mcΔT · Q熔化 = mLf · Q汽化 = mLv
| 符號 | 含義 | 單位 |
|---|---|---|
| c | 比熱 | J/(kg·K) |
| Lf, Lv | 潛熱(熔化和汽化)每單位質量 | J/kg |
| Q | 熱傳遞 | J |
透過範例確認
在加熱曲線的 100 °C 這一水平段中,輸入的熱量用於什麼?
在潛熱部分,狀態比發生變化,而溫度保持不變。 經過蒸發後,水蒸氣的溫度再次升高。
常見誤解
- 即使溫度在特定且恆定的範圍內,物質仍然可以持續接收能量。
