探索世界

      世间万物各有形态,但是这些形态到底是如何转化的呢?或者说这些物态到底是什么?而这些物态又是如何变化的呢?在日常生活中,有很多这样的例子,但是粗心的我们却没有发现。今天我就来阐述一下这些现象的原因以及临时性共识。

      我们要解决物态变化这个问题,首先就要搞清楚什么是物态。物态,顾名思义是指某种物体存在的某一种状态,而在生活中最常见的状态,就是固态、液态和气态。我们可以观察到固态是相对安稳,有一定形状,有一定体积的,而液态是相对比较自由,也有一定的体积,但是它没有形状。气态像一个流浪者居无定所,到处漂流,所以气态没有体积,也没有形状。这就是日常生活中最常见的三种物态,那么物态变化的本质是什么呢?又或者说这些物态是如何进行变化的呢?

      我们可以发现,在日常生活中的一个现象,经过高温的加热冰会变成水。这是因为能量与温度的增高在宏观角度冰发生了状态的变化,从固态冰变成了液态水。那么问题就来了:为什么固态冰吸热后会变成液态水呢?热在之中做了什么呢?我的猜测是:固体冰分子受热开始到处乱动,从而使两个冰分子之间的距离发生变化,而正是因为冰分子运动的不断加热与加快,使这块冰的所有分子变得混乱。那么还有没有别的可能,冰分子和水分子其实是同一种基本物质,或者说最初组成它们的东西是一致的呢?通过对固态冰和液态水的观察,我们发现是没有新物质在这过程中产生的,也就是说在变化的过程中,是没有发生化学反应的。没有发生化学反应,也就是说,冰分子和水分子其实都是由一种物质组成,以此类推,水蒸汽分子和前者相同,它们都是由H2o这同一种物质组成的。

      但是这就更不对了,为什么组成它们的基本物质一样,在宏观世界里看起来却有如此大的差别?它们的形态到底是如何发生变化的呢?冰从宏观角度来看是相对稳定的,所以我们可以推测出分子间是紧密而安静的,也就是说分子之间的距离是有一定稳定性的。而水在宏观角度我们可以发现它是有一定灵性的,所以分子可以随意的运动,但是它的分子不会超出一个范围,所以才有一定体积。而水蒸气在宏观角度是看不见的,所以微观角度的分子肯定是非常的混乱的,所以我可以推测出水蒸气分子是在随意运动,就是说明它哪里都可以有,同时没有一个范围,足以说明这水蒸汽分子是非常自由的。所以我们可以得出结论:冰分子排列方式、水分子排列方式、水蒸气分子排列方式都不一样,也正是因为它们排列方式的不同,于是在宏观角度来看才是不一样的。我们可以给这些分子的存在状态取一个名字,比如固体分子就叫做定居者,而液体分子就叫做游牧者,而气体分子呢,就叫做流浪者。但是问题又来了,所有的物体都有这三态吗?在我们日常生活中,大多数都是有的。比如说我们刚刚所描述的水就是其中一种。但是人肯定会说,水不坚硬,那更硬的东西呢?问题很好,但是铁、钻石这样的固体到底能不能变成液体和气体呢?答案是可以的,只要温度足够高,它们就可以变成液体和气体。但是又有人就会问了,为什么木头烧完以后在高温的过程之后会留下灰烬呢?它不是应该变成气体吗?这是因为木头这之中有很多混杂的分子,所以有些消耗不掉的就会留下来,而消耗掉的自然就变成了气体。

      通过推理,我们可以发现:分子的排列方式不同,导致在宏观角度,我们看来是不同的状态。那么我们可以如何改变分子的排列方式呢?也就是说,我们如何改变各种形态的变化呢?首先是最常见的固态变成液态。冰变成水就是这样的,比如说固态冰分子吸热变成了液态水分子,那么我们可以如何给它命名呢?融化?还是溶化,又或者是熔化?首先不可能是融化,因为这个词一般用在万物复苏啊,春天来了,这种形容词,不适合用在固态变成液态这样的严谨的科学角度,那溶化也是不适合的,因为它的偏旁是三点水,既然都这么说了,吸热肯定就是火字旁,所以固态变成液态的名字就叫熔化。

    既然固态可以变成液态,那液态又如何变成固态呢?这个跟上一个刚好是反过来的,固态吸热变成液态,那液态放热不就变成固态了吗?这个名字很好猜,就叫凝固。那么,既然固态可以变成液态,液态水吸热也是可以变成气态水蒸气的,这和固态变液态一样,都是吸热。那么这个叫什么名字呢?叫沸腾?或者叫汽化?首先沸腾肯定是不对的,因为这是水温达到了一种高温的状态,所以应该是汽化。那么气态又如何变成液态呢?在日常生活中,我们可以发现了一个现象:一壶水正在沸腾,也就是正在烧水时,从壶口冒出水蒸汽,但是为什么我们可以看见呢?水蒸气明明是无色的啊,这是因为壶里的温度很高(至少比外面高),而外面的温度比较低,从壶口出来的水蒸气分子受到了外面温度的降低,所以“抱”在一起变成了很小很小的小水滴,这就是气体放热变成液体,这叫做液化,所以这三态是可以互化的。

      但是问题又来了,固态可以直接变成气态吗?气态可不可以直接变成固态呢?一般情况下,这之间需要一个过渡,固态要先变成液态才能变成气态;而气态也要先变成液态才能变成固态,但是如果温度足够高或者足够低呢?固态变成气态:在碘遇热的时候没有产生化学反应,直接变成了气态。气态变成固态:我们来做一个实验吧,烧过的樟脑丸放在透明的塑料盒里,在塑料盒上放上几根牛筋草,在塑料盒底下加热,樟脑丸的气体蒸发,几乎在一瞬间牛筋草上就有了小冰晶,这就是气态变固态。那么如何给这两种变化进行命名呢?固态变成气态,可以叫升华。华最初甲骨文的意思是,一个物体最绚烂、最美、也最珍贵的样子,可以说是一种巨大的变化,也就是从固体变成气体一个巨大的变化。那么气体变成固体根据上面的推理就可以得出叫凝华。所以我们可以发现固液气三态都是可以互相转化的。

    那么在生活中,有什么这样的例子呢?如果和生活中的现象对不上,岂不是没有用吗?或者可以对上,但是没有去发现和寻找,这个结论也是没有用的。比如说最常见的冰淇淋化了。如何用科学的方式来描述这一现象呢?我们可以说冰淇淋通过吸热由固态变成了液态,这就是我们刚刚所描述的融化。再比如水循环是如何发生的呢?也就是说宏观上的水循环如何用科学的方式来表达呢?首先是地面上的液态水吸热变为气态水蒸气,升入空中。在空中它们又聚在一起变成了含有固液气三态的云,在经过风的吹动,并由越往上方空气越稀薄越冷,又形成不同的形态,降下来回到地面,接着又蒸发⋯那么这一过程中,云到底是什么东西呢?我们可以知道云是由一堆水组成的,其中还有一些气态和固态,不然冰和雪又是从哪儿来的呢?我们可以推测出水遇冷变成水蒸气,水蒸气通过液化和凝华变成小水滴和小冰晶,也就是我们日常生活中的天气雨雪雹。

      以上说的都是空中落下来的,那么在地面附近形成的呢?比如说霜露雾。霜于我们的肉眼看来是一种小冰晶,可以科学的解释为水蒸气在地面附近遇冷变成霜,这就是凝华。而露也是水蒸气遇冷变成的,这是液化。雾是空中的一堆堆小水滴,也就是水蒸气遇冷液化。所以云的作用可大着呢!它就是我们日常生活中几乎所有自然现象的来源,上有雨雪雹,下有霜露雾。但是这许多现在都仅仅是通过液化和凝华形成的。

      那么现在的人工降雨又是如何实现的呢?难不成是真的在空中洒水吗?嗯……这种猜测虽然说不是不可能,但是这样太废人和力了,在空中运那么多水得跑多少趟了,再说了大老远开飞机来这样真值吗?所以说肯定是另一种东西。我的猜测就是飞机飞在空中,洒出一种可以瞬间吸收热量,让这种东西那一片的气体瞬间放热变成液体,从而实现降雨的功能。但是这是一种什么物质呢?想不到吧,是固态的二氧化碳,也就是干冰。干冰吸热,从而导致水蒸气放热变成水,这几乎是同时进行的,所以人工降雨自然就可以实现了。那么在天空中下雨后,七彩的朦胧的彩虹是由什么组成的呢?我们都知道是太阳光折射水珠组成的,所以如果要自己做彩虹要背对着太阳喷水哦,不然就折射不出来了,不同的方位也就有了不同的颜色。

    而对于物态变化,我还有着许多疑问:在冰还没有完全化成水,但也有融化的水的情况下,这种物态叫什么呢?分子的排列方式有没有一种除了温度以外的东西可以改变呢?行星乃至宇宙也都有三态吗?黑洞是个空间吗?如果是,那的空间有多大呢?为什么地球温度在一天之内总是在不停的无规律变化,这只是因为太阳吗?通过这次学习,我发现了微观世界的奥妙和神奇,我也明白了科技是掌握一切的钥匙,时代在进步,科技在进步,人也在进步,所以当有不同的思想和猜测被提出时,就需要去验证,当推理和结论都合理时,也都和生活现象符合时,这就是一个临时性共识。但是,这仅仅是一个临时性共识,今天我们所学的东西,今天我们所有验证的东西,可能在下一秒就会被推翻。

      比如哥白尼的地心说,比如牛顿的万有引力,再比如达尔文的进化论,都是经历了很多挫折和磨难之后才坚强的挺立在这个大地上,所以真理不是永恒的,但是探究的心态和验证的过程却是永恒的。那是一种很美的东西,不是吗?生活中的科学无处不在,所以让我们用一双明亮的眼睛和灵动的大脑去发现和探索这世间的美妙吧。

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