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在一个容易中装上水,然后抽真空,为什么水会先沸腾然后结冰

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解决时间 2021-12-22 19:53
在一个容易中装上水,然后抽真空,为什么水会先沸腾然后结冰
最佳答案
同意pengrx说的前半部分,当气压下降的时候,液体汽化(由液体变为气体的过程,包括蒸发和沸腾)吸收大量热,而由于大量热被吸收,容器内物质同时也在从气体转化成为液体(液化过程)从而放出热量。

在没有给出水的汽化热和凝结热的具体数值前,没有证据表明,放出的热量一定低于吸收的热量(即,没有证据表明液化过程大于汽化过程),水和水蒸气的比例和最初状态时是什么关系,尚不能确定,因此,并不能确定一定会结冰。

既然是定性问题,我们换个角度考虑:
由于“抽真空”改变了系统内的组成,我们可不可以这么理解:“一个大气压下,把水以室温充满活塞,然后拉伸活塞,这时水的状态应该是怎么样的”

开始,由于压力相对大的原因,水分子间距离被“压”小

后来拉伸活塞,在经过一段很长的时间,系统达到稳态

由于气压降低的原因,水分子受力“倾向于”分开,更多的水分子汽化出来。

所以整体上讲,汽、水比例应该增大,也就是更倾向于汽化过程方向,而不是倾向液化过程,更不要说结冰了。

综上所述,我认为,水要经历汽化和液化两个过程,但这个两个过程并不是泾渭分明的(就像溶解过程伴随着结晶过程一样),最终倾向于汽、水比例增加的汽化过程。

有人会问了,既然汽化就会吸热降温啊,那不就有可能低于0度,从而结冰么?
我的回答是,的确会吸收热量,但是这个热量不是来自于水分子的动能(表现为温度),而是来自于,活塞拉伸所作的功,中学课堂上,都有个假设“外界没有做功!”,而在这个试验中,这是不能实现的!
全部回答
压力骤降导致沸点剧降而沸腾!快速沸腾导致热量瞬间散失而结冰!
气压降低了,水的沸点下降,在常温下就会沸腾了。 比如在高原,气压低,水的温度不到100度就会沸腾 结冰的原因也是一样
同意pengrx说的前半部分,当气压下降的时候,液体汽化(由液体变为气体的过程,包括蒸发和沸腾)吸收大量热,而由于大量热被吸收,容器内物质同时也在从气体转化成为液体(液化过程)从而放出热量。 在没有给出水的汽化热和凝结热的具体数值前,没有证据表明,放出的热量一定低于吸收的热量(即,没有证据表明液化过程大于汽化过程),水和水蒸气的比例和最初状态时是什么关系,尚不能确定,因此,并不能确定一定会结冰。 既然是定性问题,我们换个角度考虑: 由于“抽真空”改变了系统内的组成,我们可不可以这么理解:“一个大气压下,把水以室温充满活塞,然后拉伸活塞,这时水的状态应该是怎么样的” 开始,由于压力相对大的原因,水分子间距离被“压”小 后来拉伸活塞,在经过一段很长的时间,系统达到稳态 由于气压降低的原因,水分子受力“倾向于”分开,更多的水分子汽化出来。 所以整体上讲,汽、水比例应该增大,也就是更倾向于汽化过程方向,而不是倾向液化过程,更不要说结冰了。
楼主提问显然是看了CCTV10的一个实验。我也看了,水的确结冰了。并且当然电视里经解释了。楼主是否没有听懂才在这里再问的吧。 pengrx说的基本上就是按电视里讲解说的,是对的。 而yourlong显然是没有看电视,不知道这个实验,所以解释了半天,会得到“水汽程度加大,更别说结冰”的结论来。当然你说的观点也是对的,只恐怕楼主看不懂了。因为当时CCTV10的实验中,是不断地用抽气机抽气的。也就是说水沸腾成为的气不断被抽走了。 在有外界做功的情况下,水当然可以结冰了。否则就会违背热学第二定律,诚如yourlong所言,不会结冰。
抽真空过程就是气压下降的过程,造成水的蒸发速度加快,部分液态水转化成气态水,如果转化成气态水的过程太猛烈,水会先沸腾,汽化过程会吸收大量热量,使得容器里温度快速下降,当降至0℃以下时,液态水结冰。
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