熱現(xiàn)象熔化和凝固

物質(zhì)存在的三種狀態(tài)：固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。物質(zhì)由一種狀態(tài)變成另一種狀態(tài)叫狀態(tài)變化。

熔化指物質(zhì)由固態(tài)變成液態(tài)的現(xiàn)象，凝固指物質(zhì)由液態(tài)變成固態(tài)的現(xiàn)象。

觀察海波的熔化過(guò)程，然后分析海波的熔化圖像。

固體可分為晶體和非晶體。晶體在熔化時(shí)有一定的熔化溫度，非晶體在熔化時(shí)沒(méi)有一定的熔化溫度。

晶體熔化的兩個(gè)必要條件：溫度要達(dá)到熔點(diǎn)，要繼續(xù)加熱。

定義：溫度計(jì)是用來(lái)測(cè)量物體溫度的工具。

種類：實(shí)驗(yàn)用溫度計(jì)、體溫計(jì)、寒暑表（水銀、酒精、煤油）

三種溫度計(jì)的比較：

*溫度計(jì)存儲(chǔ)水銀的玻璃泡上方有一段小縮口其目的是水銀膨脹通過(guò)細(xì)小的縮口上升,

制作原理：根據(jù)液體的熱脹冷縮性質(zhì)制成的。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：是一根內(nèi)徑很小、密封的玻璃管，管的下端是裝液體的玻璃泡，管上有刻度。

溫度單位：包括℃攝氏度（攝氏溫度）和K開(kāi)爾文（熱力學(xué)溫度）。

攝氏溫度的規(guī)則：冰水混合物的溫度為0℃，在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下沸水的溫度為100℃。

熱力學(xué)溫度：宇宙中溫度下限為-273.15℃，稱為絕對(duì)零度。以絕對(duì)零度為起點(diǎn)的溫度稱為熱力學(xué)溫度。-273.15℃=0K

兩者關(guān)系：T（熱力學(xué)溫度）=t（攝氏溫度） 273.15

自然界中與物體冷熱程度（溫度）有關(guān)的現(xiàn)象稱為熱現(xiàn)象。人對(duì)冷和熱會(huì)產(chǎn)生生理上的感覺(jué)，在溫度較高的環(huán)境中，人感覺(jué)熱；在溫度較低的環(huán)境中，人感覺(jué)冷。但溫度并不是熱，溫度表示物體的冷熱程度。利用溫度計(jì)可以準(zhǔn)確地測(cè)量物體的溫度。

我們說(shuō)物體吸熱和放熱，這里的熱，指的是能量。熱力學(xué)第一定律告訴我們：熱可以轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，功也可以轉(zhuǎn)變?yōu)闊?，消耗一定的功，必產(chǎn)生一定的熱，一定的熱消失時(shí)，也必產(chǎn)生一定的功。

汽化：物質(zhì)由液態(tài)變成氣態(tài)的現(xiàn)象。

汽化的兩種方式：蒸發(fā)和沸騰。

蒸發(fā)：是可以在任何溫度下發(fā)生，但只能在液體表面發(fā)生的汽化現(xiàn)象。

影響蒸發(fā)快慢的因素：（1）液體的溫度越高，蒸發(fā)越快，（2）液體的表面積越大，蒸發(fā)越快，（3）加快液體表面上方的空氣流動(dòng)，蒸發(fā)越快。

蒸發(fā)吸熱，同時(shí)蒸發(fā)吸熱有致冷作用。

沸騰：是在一定溫度下在液體內(nèi)部和表面同時(shí)發(fā)生的劇烈的汽化現(xiàn)象。沸騰時(shí)，液體中形成大量的氣泡上升變大，到液體表面破裂開(kāi)來(lái)。

液體沸騰時(shí)的溫度稱為沸點(diǎn)。分餾法 （fractionation）是利用沸點(diǎn)不同進(jìn)行分餾，然后精制純化的方法。利用分餾法加熱混合液，可以對(duì)混合液進(jìn)行分離。

液化：物質(zhì)由氣態(tài)變成液態(tài)的現(xiàn)象?！鞍讱狻薄鞍谉煛?、霧、露水、雨都是水蒸氣遇到冷的物體液化形成的小水滴。

使氣體液化的方法：降低溫度、壓縮體積。

實(shí)驗(yàn)表明：所有的氣體在溫度降到足夠低時(shí)都可以液化，所有的氣體在壓強(qiáng)減小時(shí)，沸點(diǎn)降低，壓強(qiáng)增大時(shí)沸點(diǎn)升高。

使氣體液化的好處是縮小體積，方便運(yùn)輸、貯存，如液化天然氣。

液化放熱。被100℃的水蒸氣燙傷要比100℃的開(kāi)水燙傷更嚴(yán)重，為什么？因?yàn)樗魵庖夯瘯r(shí)放熱，比同溫度的開(kāi)水放出的熱量更多。

升華：物質(zhì)由固態(tài)直接變成氣態(tài)的現(xiàn)象。

凝華：物質(zhì)由氣態(tài)直接變成固態(tài)的現(xiàn)象。

霜、雪的形成：空氣中的水蒸氣遇到冷空氣直接凝華變成固態(tài)小冰粒。2100433B

輻射換熱現(xiàn)象是指各種工業(yè)爐、鍋爐等高溫?zé)崃υO(shè)備中重要的換熱現(xiàn)象。常見(jiàn)的問(wèn)題有兩類：固體表面間的輻射換熱，取決于輻射角系數(shù)F和黑度ε值；固體表面間夾有氣體的輻射換熱，除F和ε值外，還與氣體夾層厚度及其黑度有關(guān)。故熱輻射過(guò)程的熱量傳遞過(guò)程中伴隨著能量形式的轉(zhuǎn)化。輻射換熱則是物體之間相互輻射和吸收的總效果。同時(shí)熱輻射的輻射能與溫度和波長(zhǎng)均有關(guān)，物體發(fā)射輻射取決于溫度的4次方。

輻射換熱是兩物體表面相互輻射的結(jié)果。因此，輻射換熱量的大小取決于兩物體的表面溫度、發(fā)射和吸收輻射的能力及相對(duì)位置等。人工黑體是人工制造的近似黑體。選用吸收比小于1的材料制造一個(gè)空腔，并在空腔壁面上開(kāi)一個(gè)小孔，再設(shè)法使空腔壁面保持均勻的溫度，這時(shí)空腔的小孔就具有黑體輻射的特性。由于通過(guò)小孔進(jìn)入空腔的輻射能在空腔內(nèi)要經(jīng)過(guò)多次吸收和反射，最終從小孔反射出去的能量非常小，小孔就具有黑體表面的性質(zhì)。

物體與空氣或其他氣體作高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力轉(zhuǎn)為熱力的過(guò)程，全稱是空氣動(dòng)力加熱。高速氣流流過(guò)物體時(shí)，由于氣流與物面的強(qiáng)烈摩擦，在邊界層內(nèi)，氣流損失的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，使邊界層內(nèi)氣流溫度上升，并對(duì)物體加熱（見(jiàn)邊界層傳熱傳質(zhì)）。在高超聲速飛行中，飛行器周?chē)目諝庖蚴軇×覊嚎s而出現(xiàn)高溫，是氣動(dòng)加熱的主要熱源。氣動(dòng)加熱會(huì)使飛行器結(jié)構(gòu)的剛度下降，強(qiáng)度減弱，并產(chǎn)生熱應(yīng)力、熱應(yīng)變和材料燒蝕等現(xiàn)象，同時(shí)引起飛行器內(nèi)部溫度升高，使艙內(nèi)工作環(huán)境惡化。這種因氣動(dòng)加熱造成的飛行器結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)和材料制造工藝上的困難，稱為“熱障”。因此，氣動(dòng)加熱是超聲速流動(dòng)和高超聲速流動(dòng)研究和飛行器熱防護(hù)設(shè)計(jì)中必須考慮的問(wèn)題。氣動(dòng)加熱的理論主要包括高速邊界層傳熱理論和駐點(diǎn)區(qū)的熱能和輻射傳熱理論。

降低氣動(dòng)加熱現(xiàn)象對(duì)物體的影響

物體由于在氣體中做相對(duì)高速運(yùn)動(dòng)而摩擦，繼而產(chǎn)生熱。那么要降低氣動(dòng)加熱現(xiàn)象對(duì)物體的影響，我們可以降低物體表面的粗糙程度使表面更光滑，減少摩擦?；蛘邔⑽矬w盡量改為流線型，這樣也有助于減少摩擦。當(dāng)摩擦減少了，氣動(dòng)加熱產(chǎn)生的熱能就可以降低

另一種方法是運(yùn)用于當(dāng)今大部分航天器的，也就是在受加熱最大的地方加裝隔熱材料

另外，產(chǎn)生氣動(dòng)加熱現(xiàn)象的一個(gè)重要因素是速度，只要降低物體的不必要的運(yùn)動(dòng)速度，就能使氣動(dòng)加熱現(xiàn)象的影響減少

熱電現(xiàn)象是指當(dāng)材料的溫度發(fā)生變化時(shí)能夠產(chǎn)生電信號(hào)；同樣受到電壓作用時(shí)，這種材料能夠發(fā)生溫度變化；這種現(xiàn)象稱為熱電現(xiàn)象。熱電現(xiàn)象的產(chǎn)生主要是因?yàn)闇囟鹊淖兓瘯?huì)使材料的極化強(qiáng)度發(fā)生變化，引起表面電荷變化，或者釋放出原先被屏蔽的電荷。