一、知识储备和名词解释
1.状态转换——物体有三种状态:固态、液态和气态。状态转换是这三种状态的相互转换。而在转化的过程中,随着能量的变化。吸热或放热。
2.温度:表示物体的冷热程度。摄氏来自瑞典天文学家安德斯·摄氏。在物理学中,冰水混合物的温度设定为0℃,沸水的温度设定为100℃。
2.热力学第二定律:物体的热量只能从高温物体传递到低温物体。
二、下雪不冻化雪寒的秘诀
在下雪过程中,水蒸气或液滴遇到冷空气会变成小冰晶。从水蒸气直接变成雪的过程,物理上叫做升华。这个过程需要释放一定的热量。如果直接由雨变成雪,这个过程叫做凝固。无论是升华还是固化,都需要释放放热。其次,雪的融化过程主要涉及两个过程,一是雪直接从固体变成水蒸气,即升华,二是雪变成水,即融化。无论是升华还是融化,都要吸热。
下雪是放热的过程,即大气中大量的放热水蒸气直接凝结成冰晶,落到地面形成雪。因为水蒸气本身是放热,热量在环境中释放,所以人感觉不是很冷;融雪是一个相反的吸热过程,即冰在变成水之前需要吸收环境的热量,所以环境的热量减少,所以融雪的时候人感觉更冷。
放热表示物体本身温度降低,热量释放到外界,使外界温度升高。物理学中的放热包括状态变化中的液化、固化和升华。
吸热表示物体本身温度升高,吸收外界热量,外界温度降低。
根据热力学基本定律,物体的热量只能从高温物体传递到低温物体。水和雪的转换温度为0℃。当水变成冰晶时,会向环境释放放热,导致环境温度升高,但升高的温度不能超过0℃,因为如果超过0℃,水就不能继续变成雪。在化学过程中,环境的温度不能低于0℃。如果低于0℃,融雪过程无法继续。所以,理论上讲,下雪永远不可能低于熔化温度。