热现象
热现象是生活中最常见的物理现象之一。从一杯热水的慢慢变凉，到夏天湿衣服被晒干，再到冬天窗玻璃上结出的冰花——这些都与温度及物态变化有关。
温度是表示物体冷热程度的物理量。用温度计可以准确测量温度，摄氏温度是生活中最常用的温标。
物质从固态变成液态叫熔化，从液态变成固态叫凝固。晶体有固定的熔点，非晶体没有。
物质从液态变成气态叫汽化（蒸发和沸腾），从气态变成液态叫液化。汽化吸热，液化放热。
温度及其测量
温度
温度 (temperature) 是表示物体冷热程度的物理量。
摄氏温度（Celsius）曾经是这样规定的：
- 在标准大气压下，冰水混合物的温度定为 0℃
- 沸水的温度定为 100℃
- 0℃ 和 100℃ 之间分成 100 等份，每一等份是 1℃
温度计
常用温度计的工作原理是液体的热胀冷缩（如酒精温度计、水银温度计）。
正确使用温度计要做到「放、看、读、记」：
- 放：温度计的玻璃泡全部浸入被测液体中，不要碰到容器底或容器壁
- 看：待示数稳定后再读数，视线要与温度计中液柱的液面相平
- 读：读数时温度计的玻璃泡要继续留在液体中，不能取出来读数
- 记：记录结果包括数值和单位
体温计
体温计是一种专门用于测量人体温度的温度计。
| 项目 | 参数 |
|---|---|
| 量程 | 35℃ ~ 42℃ |
| 分度值 | 0.1℃ |
体温计的玻璃泡和直玻璃管之间有缩口（缩口设计），使得体温计离开人体后，直管内的水银不能自动退回玻璃泡，因此体温计可以离开人体读数。使用前要将体温计用力向下甩几下（其他温度计不能甩）。
熔化和凝固
物态变化
固态、液态和气态是物质常见的三种状态。随着温度的变化，物质会在固、液、气三种状态之间变化。物质各种状态间的变化叫作物态变化。
熔化和凝固
- 熔化 (melting)：物质从固态变成液态的过程（如冰变成水）
- 凝固 (solidification/freezing)：物质从液态变成固态的过程（如水变成冰）
晶体和非晶体
固体分为晶体 (crystal) 和非晶体 (amorphous solid) 两大类。
| 类别 | 晶体 | 非晶体 |
|---|---|---|
| 定义 | 有固定熔化温度的固体 | 没有固定熔化温度的固体 |
| 常见物质 | 冰、海波、各种金属 | 蜡、玻璃、沥青、松香 |
| 熔化过程 | 温度保持不变（有熔点） | 温度持续升高（无熔点） |
| 凝固过程 | 温度保持不变（有凝固点） | 温度持续降低（无凝固点） |
熔点和凝固点
- 晶体熔化时的温度叫作熔点 (melting point)
- 液体凝固形成晶体时的温度叫作凝固点 (solidifying point/freezing point)
晶体熔化条件
🎯 晶体熔化的两个条件缺一不可：
- 温度达到熔点
- 能继续吸热
例如：冰水混合物在 0℃ 时，如果不继续吸热（如从外界加热），冰就不会继续熔化。
熔化吸热、凝固放热
- 熔化吸热：晶体在熔化过程中吸收热量，但温度保持不变（这部分热量用于破坏晶体的分子排列）
- 凝固放热：晶体在凝固过程中放出热量，但温度保持不变
应用
- 北方的冬天，在菜窖里放几桶水，利用水凝固时放出的热量防止菜被冻坏
- 夏天吃冰棍感觉凉爽，是因为冰熔化时从人体吸收了热量
汽化和液化
汽化
物质从液态变成气态的过程叫做汽化 (vaporization)。汽化有蒸发 (evaporation) 和沸腾 (boiling) 两种方式，汽化需要吸热。
蒸发
蒸发是只在液体表面进行的汽化现象，可以在任何温度下发生。
影响蒸发快慢的因素：
- 液体温度越高，蒸发越快
- 液体表面积越大，蒸发越快
- 液体表面空气流速越大，蒸发越快
液体蒸发时要从周围环境中吸收热量，使液体和周围环境的温度降低，因此蒸发有制冷作用。
例如：夏天在地面洒水感觉凉快；游泳上岸后感觉冷；酒精擦在皮肤上感觉凉快。
沸腾
沸腾是在液体表面和内部同时进行的剧烈汽化现象。
各种液体沸腾时都有确定的温度，这个温度叫作沸点 (boiling point)。
沸腾条件
🎯 液体沸腾的两个条件缺一不可：
- 温度达到沸点
- 能继续吸热
沸点与气压的关系：
- 气压越高，沸点越高
- 气压越低，沸点越低
例如：高山上煮饭不易煮熟，因为气压低、沸点低；高压锅利用增大气压来提高沸点，使食物更快煮熟。
蒸发与沸腾的对比
| 比较 | 蒸发 | 沸腾 |
|---|---|---|
| 发生部位 | 液体表面 | 液体表面和内部同时 |
| 温度条件 | 在任何温度下均可 | 达到沸点 |
| 剧烈程度 | 缓慢 | 剧烈 |
| 影响因素 | 温度、表面积、空气流速 | 气压 |
液化
物质从气态变成液态的过程叫做液化。液化需要放热。
所有气体在温度降到足够低时都可以液化。
液化的两种方法：
- 降低温度（最常见的方法）
- 压缩体积（在一定温度下，压缩气体体积使其液化）
液化放热
气体液化时会放出大量的热。例如：被 100℃ 的水蒸气烫伤往往比被 100℃ 的水烫伤更严重，因为水蒸气液化时会放出大量的热。
- 冬天呼出的"白气"：呼出的水蒸气遇冷液化
- 夏天冰棍周围冒"白气"：空气中的水蒸气遇冷液化
- 烧水时壶嘴冒出的"白气"：水蒸气喷出后遇冷液化
- 露珠的形成：空气中的水蒸气遇冷液化
升华和凝华
升华
物质从固态直接变成气态的过程叫做升华 (sublimation)。升华需要吸热。
- 干冰（固态二氧化碳）升华：干冰升华吸热，使周围温度急剧降低，用于人工降雨、制造舞台烟雾效果
- 碘升华：固态碘加热后直接变成紫色的碘蒸气
- 樟脑丸变小：樟脑丸（卫生球）在衣柜中逐渐变小
- 冰冻的衣服变干：冬天冰冻的衣服未熔化却直接变干
凝华
物质从气态直接变成固态的过程叫做凝华 (deposition)。凝华需要放热。
- 霜的形成：空气中的水蒸气遇冷凝华成小冰晶附着在地面或植物上
- 冬天窗花：室内温度较高的水蒸气遇到冰冷的玻璃窗，凝华成冰花
- 雾凇：空气中的水蒸气遇冷凝华在树枝上形成的白色冰晶
- 碘蒸气的凝华：紫色的碘蒸气遇冷直接变成固态碘
物态变化总览
水的三态变化
下图中，冰、水、水蒸气三种状态之间通过六种物态变化相互转化：
物态变化中的吸放热规律
- 吸热：熔化（固→液）、汽化（液→气）、升华（固→气）
- 放热：凝固（液→固）、液化（气→液）、凝华（气→固）
记忆技巧："熔汽升"（熔汽升→融气升→熔化的需要吸收热量）—— 三个吸热过程都是物质从"密集"状态变为"松散"状态的过程。
实验探究
来自 PhET 的在线仿真实验
- 物态变化仿真实验 — 观察不同温度下水分子的排列与运动
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速记
- 温度计使用：放、看、读、记，体温计有缩口可离体读数。
- 晶体与非晶体：晶体有固定的熔点/凝固点，非晶体没有。
- 晶体熔化条件：达到熔点 + 继续吸热。
- 蒸发与沸腾：蒸发在任何温度下进行（表面），沸腾在沸点进行（表面+内部）。
- 液化方法：降温、压缩体积。
- 物态变化与吸放热：
- 吸热：熔化、汽化、升华（固→液→气）
- 放热：凝固、液化、凝华（气→液→固）