有趣的物質(zhì)形態(tài)之變

蘭中海

物質(zhì)一般都有三種不同的形態(tài)：固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。例如，水可以以冰、水或水蒸氣三種形式存在，這些形態(tài)可以在不同的溫度及壓強(qiáng)下發(fā)生改變。水分子在不同溫度下的運(yùn)動(dòng)是不相同的，在三種狀態(tài)下水分子之間的間距也不相同。我們可以通過(guò)調(diào)節(jié)溫度和壓強(qiáng)這兩個(gè)參數(shù)來(lái)使物質(zhì)在不同狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變。

水是最具代表性的一種物質(zhì)，我們以水為例，具體談?wù)勎镔|(zhì)三者之間有趣的變化歷程。

水在什么情況下形成冰呢？當(dāng)溫度降到0攝氏度時(shí)，水會(huì)結(jié)冰，冰是一種固體，冰就是水的固態(tài)。當(dāng)環(huán)境溫度低于0攝氏度時(shí)，水的溫度會(huì)迅速下降，從液體狀態(tài)變成固態(tài)。這種固態(tài)的冰非常美麗，有各種形狀，從冰山冰川到漫天飛舞的雪花，遍地的霜花，可以分為19種，包括水冰、晶體冰、團(tuán)簇冰、雪球冰和柱冰……它們都是由水分子合理排列組成的晶體，是無(wú)色透明的固態(tài)，在水變成冰的過(guò)程中，它們還會(huì)向周圍放出大量的熱，使得水的溫度更加穩(wěn)定，從而使水結(jié)冰的過(guò)程更加順利。

冰在周圍氣溫升高（高于0攝氏度）時(shí)會(huì)變成水。0攝氏度時(shí)冰水會(huì)共存，冰變成水會(huì)吸收周圍環(huán)境的熱量，所以有下雪不冷化雪冷的說(shuō)法。水是生命之源，地球因?yàn)橛兴耪Q生了生命，孕育了生機(jī)勃勃的生物世界。地球表面約有71%被水覆蓋。它在空氣中含量雖少，但卻是空氣的重要組成部分。水是一切動(dòng)植物生存的基礎(chǔ)，是生命的源泉，它的溫度隨著環(huán)境溫度的變化而發(fā)生變化。當(dāng)溫度超過(guò)4攝氏度，它會(huì)發(fā)生熱脹冷縮，水在4攝氏度以下，則會(huì)發(fā)生冷脹熱縮，這一點(diǎn)很有趣。同等質(zhì)量的冰的體積會(huì)比水的體積大，其中，水在4攝氏度時(shí)，密度約為1克/升，而冰的則約為0.931克/升。

水是應(yīng)用廣泛的滅火劑，能滅掉除電、油、化學(xué)藥劑等少數(shù)物質(zhì)產(chǎn)生的大多火災(zāi)，是因?yàn)樗茏尰鹪粗車臏囟妊杆俚亟档街瘘c(diǎn)以下，也能一定程度隔絕氧氣。水也是最好的清潔劑，它可以溶解許多化合物，除污去垢。

當(dāng)水的溫度上升至100攝氏度時(shí)，它就會(huì)發(fā)生沸騰，這種過(guò)程既包括了由于吸取外界的熱而產(chǎn)生的蒸發(fā)，又包括了由于水分子受到高溫而產(chǎn)生的內(nèi)外都有的劇烈運(yùn)動(dòng)。其中，蒸發(fā)過(guò)程主要發(fā)生在液體的表層，常溫下皆可發(fā)生，而且相對(duì)比較緩慢，而沸騰則更加激烈，溫度要達(dá)到液體的沸點(diǎn)，無(wú)論是在液體的內(nèi)部還是外層。當(dāng)水分子聚集到一起，它們可以產(chǎn)生各種各樣的天氣現(xiàn)象，如云、霧。當(dāng)它們聚集到一定程度時(shí)，它們可能會(huì)液化成水變?yōu)榻涤旰突蛘吣Y(jié)成小冰晶降雪。水蒸氣遇冷變成水，叫液化，直接變成冰，叫凝華。冰受熱直接變成水蒸氣叫升華。冬天，我們晾曬的衣物，哪怕結(jié)成了冰，過(guò)一段時(shí)間會(huì)干，就是冰直接升華成了氣態(tài)的水。

（作者單位：湖北省利川市教師發(fā)展中心）