2011年9月20日 星期二

蒸發、沸騰、凝結

蒸發:是指在沒有特定溫度時,液態的「水分子」跳離水面進入空氣的過程;

沸騰:是指在固定溫度時,水達到沸點,而汽化成水蒸氣。1大氣壓時,水的沸點為攝氏100度。

凝結:空氣中的水蒸氣聚合成小水滴。


要了解以上三個現象,其實要了解「水」其實是由非常小的「水分子」構成,這個「水分子就是H2O,是1個氧原子和2個氫原子構成的。

水分子

水有固態、液態、氣態,這三種形態決定於水分子的運動,當水分子只振動,但是之間的相對位置不變時,就是固態的冰;固態的冰獲得了足夠的能量後,水分子的運動變得較為劇烈,冰變成液態的水,當水放置於不同容器時就呈現出不同的形狀;這些液態的水分子如果獲得了更多的能量,水分子間的運動就更為劇烈,更為活潑,這是就叫水蒸氣。

蒸發時,水分子從液態的環境中吸收熱量,變成氣態的水蒸氣。如果空氣較乾燥或氣溫較高時,空氣中的水蒸氣運動較為劇烈,這時有更多的空間可以容納從液態水中氣化的水蒸氣。舉例而言,大太陽下曬衣服,衣服中的水分子很容易就跑到空氣中,一方面是因為液態的水分子獲得熱量,另一方面也是空氣中可容納水蒸氣的空間較多(其是就是溼度較低)。

沸騰時,是水分子必須獲得足夠熱量,才能克服空氣中水蒸氣施加於液態水的壓力。就好像是另一個人從上方壓著坐在地上的我,我若要站起來,除了必須有足夠站起來的力,還必須克服另一人施加在我身上的力。因此,在高山上時,大氣壓力較小,因此燒煮開水時,往往所需溫度比在山下低了許多,也就是說在山上燒煮開水,不需要獲得如山下燒開水時所需的熱量,水就克服蒸氣壓而沸騰了。

凝結是指空氣中容納水蒸氣的空間滿了,若有更多的水蒸氣就會聚合變成水。因此,當空氣溫度升高,空氣中分子活動變得劇烈,空氣中更容納水蒸氣的空間就變大,空氣的相對溼度就變低了。相反地,若空氣溫度降低,空氣中分子活動變得緩和,空氣中更容納水蒸氣的空間就變小,空氣的相對溼度就變大,空氣中的水氣量一旦達到飽和就會聚合變成液態的小水滴。

由左而右分別是水分子在固態、液態、氣態的情形
water: physical states of water


水循環(自然界中水的蒸發evaporation、凝結condensation、降水Precipitation)

evaporation: water cycle

圖片來源:
Water Molecules. Photography. Encyclopædia Britannica Image Quest. Web. 20 Sep 2011. http://quest.eb.com/media/image.htm?mediaId=139_1915729
water: physical states of water. Art. Encyclopedia Britannica Online. Web. 20 Sept. 2011. http://school.ebonline.com/elementary/art-54121.
evaporation: water cycle. Art. Encyclopedia Britannica Online. Web. 20 Sept. 2011. .

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