改变物质状态

在您的日常活动中，您会注意到，如果冰被加热，它会变成水，如果水被加热，它会变成蒸汽，如果蒸汽被冷却，它会变成水，如果水被冷却，它会变成冰。这是一个日常生活的例子，我们都看到了物态变化的应用，但你有没有想过，这怎么可能？这种转变是如何发生的？这一切取决于什么？不用担心，您会在本文中得到所有问题的答案。

物质状态的改变

固态、液态和气态是物质的三种状态，它们状态的任何物理变化都称为物质状态的变化。这些变化本质上是可逆的，意味着它们可以一次又一次地达到任何状态。三种状态的这种可逆特性取决于下面将讨论的不同参数和条件。

A physical change in a matter is referred to as a change of state of matter. They are reversible modifications that do not require any changes in the matter’s chemical composition. Melting, freezing, sublimation, deposition, condensation, and vaporisation are examples of common state transitions.

我们可以用另一种方式来理解物质状态变化的含义，即固体加热时变为液体，液体加热时变为气体，气体冷却时变为液体液体冷却后变成固体。而且，我们可以通过以下方式交换这些状态：

1. 改变温度
2. 改变压力

为什么物质状态会改变？

状态变化的发生是由于以下因素：

• 分子间空间和吸引力的变化，
• 温度的变化，
• 压力变化和
• 粒子动能的变化。

让我们更深入地讨论每一点

1.通过改变温度：温度对加热物质的影响取决于物质的性质和引起变化所需的条件。所以，让我们现在讨论这些状态之间的所有 6 个交换。

• 固体到液体的变化——这个过程被称为熔化。固体物质受热变成液体的过程称为熔化。随着固体温度的升高，颗粒的动能增加，克服了颗粒之间的吸引力，从而固体熔化并转化为液体。
• 液体到气体的变化——这个过程被称为沸腾或汽化。液体受热迅速变为气体的过程称为沸腾。液体在大气压下沸腾并迅速转变为气体的温度称为液体的沸点。
• 气体到液体的变化——这个过程被称为冷凝。通过冷却将气体变成液体的过程称为冷凝。冷凝是沸腾的逆过程。
• 液体到固体的变化——这个过程被称为冷冻。通过冷却将液体转变为固体的过程称为冷冻。冻结意味着凝固。这是熔化过程的逆过程。
• 固体到气体的变化——这个过程被称为升华。固体在加热时直接变成蒸气而不通过中间的液体状态称为升华。发生升华的常见物质是氯化铵、碘、樟脑、萘和蒽。例如，固体二氧化碳（或干冰）升华形成二氧化碳气体。萘球会随着时间的推移而消失，不会留下任何残留物。
• 气体到固体的变化——这个过程被称为沉积或凝华。这是一个热力学过程，气体直接变成固体而不进入液相。

2.通过改变压力：物质的物理状态也可以通过改变压力来改变。通过施加高压，可以使气体颗粒靠近在一起，这意味着通过施加压力和降低温度可以轻松液化气体。当施加压力时，粒子聚集在一起，因此吸引力增加，分子间空间减小。因此，气体液化。当固体二氧化碳周围的压力降低时，它的温度会升高，并直接变成二氧化碳气体。

三种物质状态的相互转换

物质的状态是可以相互转换的。物质的状态可以通过改变温度或压力来改变。一种状态到另一种状态的转变称为物质的相互转换。这是一个物质从一种状态转变为另一种状态，然后返回其原始状态而其化学组成没有变化的过程。加热可以将固体转化为液体。这些变化如下图所示。

三种物质状态的相互转换

与物态变化有关的重要定义

• 熔点：固体在大气压下熔化形成液体的温度称为熔点。在融化过程中，即使由于熔化潜热而不断提供热量，冰的温度也不会升高，这种潜热用于克服冰颗粒之间的吸引力。
• 沸点：液体在大气压下沸腾形成蒸气的温度称为沸点。水的沸点是 373 k。
• 潜热：必须提供以改变物质状态的热能称为潜热。它被称为潜热，因为它在物质变化状态下变得/隐藏起来，并且不会通过升高温度来显示它的存在。我们提供的潜热用于克服状态变化过程中物质粒子之间的吸引力。潜热有两种类型：熔化潜热和汽化潜热。
  • 熔化潜热（固体到液体的变化）：固体到液体的熔化（或熔化）潜热是将 1 千克固体（在其熔点）转化为液体所需的热量（以焦耳为单位）温度变化。
  • 汽化潜热（液体到气体的变化）：在沸腾过程中，即使持续提供热量，水的温度也不正确，因为这种汽化热用于克服水颗粒之间的吸引力。
• 冰点：冻结是将液态水转化为固态冰。冰点是它发生的温度。
• 沸点：液体沸腾并转化为气体的过程称为汽化。液体的沸点是它开始沸腾的温度。
• 冷凝：当您在封闭的浴室洗热水澡时，镜子很容易起雾。您可能想知道为什么会发生这种情况。当热水从淋浴器中蒸发时，当它接触到镜子等较冷的表面时，它会冷却并失去能量。较冷的水粒子缺乏能量来克服它们之间的吸引力。它们结合起来形成液态水滴。冷凝是气体转化为液体的过程。
• 汽化：如果水被充分加热，它就会开始沸腾。水蒸气气泡在沸水中形成。当液态水粒子聚集足够的能量以完全克服它们之间的吸引力并转变为气态时，就会发生这种情况。气泡从水中升起并以蒸汽的形式从平底锅中排出。液体沸腾并转化为气体的过程称为汽化。液体的沸点是它开始沸腾的温度。
• 升华：升华是固体立即转化为气体的过程。当固体吸收足够的能量以完全克服它们之间的吸引力时，就会发生这种情况。干冰是经历升华的固体的一个例子。
• 蒸发：液体在低于其沸点的任何温度下变为蒸气的过程称为蒸发。这是一种表面现象，其中来自表面的粒子获得足够的能量来克服吸引力。该操作导致冷却，因为当液体蒸发时，液体颗粒从周围吸收热量，并且其周围变冷。液体表面的颗粒比其他颗粒具有更高的动能，因此它们会破坏颗粒之间的吸引力并以蒸汽的形式从液体表面逸出。

示例问题

问题一：夏天为什么要穿纯棉的衣服？

解决方案：

We should wear cotton clothes in summer to stay cool and comfortable, as cotton is good absorber of water, so it absorbs the sweat from the body and exposes it to air for evaporation of sweat. Thus, cools our body. 

问题2：为什么固体CO ₂被称为干冰？

解决方案：

Solid CO₂ get converted directly to gaseous state on decrease of pressure to 1 atm without coming into liquid state that’s why it is also known as Dry ice. Also, because of this it is placed or stored under high pressure.

问题3：为什么蒸发总是导致冷却？

解决方案：

 The cooling caused by evaporation is based on the fact that when liquid evaporates it takes latent heat of vaporization from surrounding, which on losing heat get cooled. 

问题4：为什么我们在手掌上涂抹丙酮时会感到凉爽？

解决方案：

When we put Acetone on our hand, it gets vaporated by taking heat from our hand and our hand feels cool.

问题 5：为什么气体可以很容易地被压缩，而液体却不能？

解决方案：

This is because particles of gas have huge intermolecular space between them thus have tendency to compress but liquids have already less intermolecular space therefore can’t be compress more.

问题6：湿度如何影响蒸发过程？

解决方案：

When humidity of the air is low, evaporation rate is increased. Thus more humidity denotes less evaporation.