通过二维码分享
分享二维码

复制下方链接,或使用浏览器原生菜单进行分享:

夜间模式:
自动
浅色
深色
热烈庆祝中华人民共和国成立72周年

海边旅游中的物理知识:比热容和水蒸发

Language/语言:   English   简体中文

作者: Ken Deng   发布于2021年10月6日

本文大约1500字,阅读需要7分钟

  目录

你好!我叫Ken,我是一名来自广东碧桂园学校的中国高中学霸。欢迎来到Ken的学习之旅物理知识解析!

水温的变化是很慢的,并且游泳完后身上会变冷,这是为什么呢?它们跟一些物理知识都有关,比如说比热容和蒸发。

最近,我在巽寮湾旅游,在沙滩玩的过程中发现了一些物理知识,包括比热容和蒸发。我总是会在生活中发现并分享学科知识。

我还发现了其它的知识,比如说潮汐能、加速运动和抛体运动。这些知识点都涵盖在了CAIE国际课程(IGCSE和A Level)的考纲当中。

今天,我将分享并解释我旅途中发现的部分物理知识,让我们开始吧!

比热容

比热容是将每千克的物质加热1摄氏度(或凯文温度m)所需的能量,它的单位是J kg-1 ºC-1或J kg-1 K-1 (K为凯文温度)。

水的比热容是4.2 × 103 J kg-1 ºC-1,它比其它大部分的物质都会高一些。

你知道吗?

在IGCSE和A Level的物理课程中,我们通常会在速度中使用m s-1的单位,而不是m/s。

一个数的-1次方就是除以这个数,比如说2-1就是1/2(二分之一),2-2就是(1/2)2(二分之一的平方,即四分之一)。

在AS和A Level的物理课程中,我们通常会在单位中使用乘方,并且我们会查找一些单位的SI国际基本单位。

加热所需的能量是用这个公式算出来的:E = c m ▵T,其中E是能量,单位为焦耳J;c是比热容,单位为J kg-1 ºC-1或J kg-1 K-1;m是物体的质量,单位为千克kg;▵T是温度变化(三角形符号▵表示变化)。

相关知识

现在,我将插播一个相关的数学知识:微分

微积分分为微分和积分,微分就是寻找一条曲线在一点的切线的斜率。

微分的符号是dy/dx或▵y/▵x,斜率是切线的垂直距离除以水平距离。

比如说,一个函数是f(x)=x2,因此它的一阶导是f'(x)=dy/dx=2x

由于能量和比热容成正比,当质量和温度变化相同时,比热容越大,需要的能量越大。

当我们将1 kg的水和沙子加热1 ºC,水吸收的能量比沙子要多一些。

你知道吗?

当我们做物理或化学实验时,通常会用到控制变量法。使用不同的物质时,比热容和能量会改变,但物体的质量和温度变化是要保持不变的哦!

比较时,其它的量要保持不变,确保实验的公平性。

比热容

蒸发

我将提到的第二个知识点就是蒸发。

首先,我将会告诉你物体的三种状态。

物体的三种状态

物体有着三种状态:固体、液体和气体。

在固体中,由于分子之间有着很强的作用力,它们会聚集在一起,并且只能振动,不能移动。

液体分子可以相互移动和滑动,但它们仍然靠得很近,液体的形状是容器的形状。

气体分子之间距离很远,分子间作用力小,能量高,它们可以自由移动。

相关知识

现在,我将会插播一个相关的AS化学知识:分子间作用力

分子间作用力有三种:瞬间偶极、永久偶极和氢键。

氢键是最强的分子间作用力,它需要一个氢(H)原子和一个氟(F)原子、氧(O)原子或氮(N)原子才能形成氢键。比如说,水分子H2O有着δ+和δ-电荷,氧原子中的两对电子对可以吸引另外一个水分子中的一个氢原子。

H2O分子极性

同极电荷相斥,异极电荷相吸。如果分子中的任意一个对边有着相反的极性,它是极性分子,并且有着永久偶极或氢键,否则就是非极性分子,有着瞬间偶极。

比如说,甲烷(CH4)分子是非极性分子,但氨气(NH3)分子是极性分子。

CH4和NH3分子极性

状态的变化

在这三种状态中,有着一些变化的方式。

固体和液体

当冰旁边的温度很高时,冰会融化,形成水,整个过程涉及到熔化。当加热时,固体会吸收能量,当温度达到其熔点时会熔化。

在熔化的过程中,温度是保持不变的,因为吸收的能量会被用于克服的分子间作用力,而不是升高温度。

当液体冷却时,固体将在达到其熔点时再次形成。

例如,以下是加热时水的温度-时间图:

熔化和沸腾的温度图

固体和气体

其实,固体有一种跳过液体、直接形成气体的方法,气体也可以直接形成固体。

这两种方法叫做升华和凝华。

液体和气体

然而,液体和气体之间的变化过程与上述略有不同。

液体形成气体有两种方式:蒸发和沸腾。

同样,液体沸腾时温度不变。此外,当水蒸气遇到冷物质(例如从冰箱中取出的冷可口可乐瓶)时,水蒸气会液化。

蒸发和沸腾的区别

那么,蒸发和沸腾有什么区别呢?以下是这两者之间的比较。

蒸发 沸腾
发生在液体的表面上 发生在整个液体中
任何温度下都会进行 仅在固定的沸点温度下进行
较慢的过程 快速的过程

当我们离开海上或游泳池时,我们通常会感到很冷,因为身体上的水蒸发了。表面上的水分子有足够的能量从液体中逃出并形成水蒸气,因此剩余的水具有更少的能量和更低的温度。

总结

水的温度变化非常慢,因为它有非常高的比热容,并且比其他物质吸收更多的热量。我们通常在游泳后感到很冷,因为身体上的水蒸发了,剩下的水的温度变低了。

本篇关于比热容和蒸发的物理知识解析已结束,感谢你的阅读。

如果你喜欢这篇文章,请在下方点击点赞按钮,并分享这篇文章。如果你有任何想法,你也可以在下方留下评论。我是一名学生,因此我的知识解析难免会存在错误。如果你发现了错误,你可以联系我进行更正。

有问题或看不懂文章内容吗?请及时联系我,我将会很乐意帮助你。我说英语和中文。

订阅我的最新消息邮件,获取我最新的文章、新闻、学习方法、教程、生活中的实用知识等内容。

这篇文章对你有帮助吗?

0

分享这篇文章

评论

隐私声明:当评论被回复时,你将会收到一封邮件。我将不会分享你的邮件地址,发表评论即表示你同意我的隐私声明

为了防止垃圾评论,从2020年9月1日起,你的评论需要经过我的人工审核,才能显示在网站上,请耐心等待,谢谢合作。

我只说英语和中文,其它语言的评论将一律忽略。为了安全起见,Markdown语法和HTML代码是不可以使用的哦!