*認識溫度的--變--*
絕對零度(absolute zero)是熱力學的最低溫度,但此為僅存於理論的下限值。其熱力學溫標寫成 0K,等於攝氏溫渡零下273.15度(−273.15℃)。
溫度是表示物體冷熱程度的物理量,微觀上來講是物體分子熱運動的劇烈程度。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量,而用來量度物體溫度數值的標尺叫溫標。它規定了溫度的讀數起點(零點)和測量溫度的基本單位。溫度沒有高極點,只有理論低極點「絕對零度」。「絕對零度」是無法通過有限步驟達到的。目前國際上用得較多的溫標有攝氏溫標(°C)、華氏溫標(°F) 、熱力學溫標(K)和國際實用溫標。
溫度是物體內分子間平均動能的一種表現形式。值得注意的是,少數幾個分子甚至是一個分子構成的系統,由於缺乏統計的數量要求,是沒有溫度的意義的。
大氣層中氣體的溫度是氣溫,是氣象學常用名詞。它直接受日射所影響:日射越多,氣溫越高。
沸騰是在液體表面和內部同時發生的劇烈汽化現象。是物質從液態轉變為氣態的兩種相變方式之一,另一種是蒸發。
沸騰是一種劇烈的轉變,蒸發則是一種和緩的相變。
沸騰發生在液體的表面和內部,蒸發只發生在液體表面。
沸騰發生在一定的溫度下(沸點),蒸發現象存在於任何溫度下。
液體上方的氣壓等於液體的飽和蒸汽壓。
液體的溫度本身已達到沸點並持續加熱。
蒸發是液體表面汽化的過程,與另一汽化過程「沸騰」不同的是,蒸發只會發生於液體的表面,而且可在任何溫度發生。在工業生產中,一般需要加熱,可以在低於沸點時蒸發,也可以在沸點時進行沸騰蒸發。不同液體的沸點也不同,有的液體在沸點或低於沸點時會氧化或分解,需要進行減壓蒸發(真空蒸發)。
蒸發的發生是由於液體粒子流動時互相發生不同程度的碰撞,這些碰撞使接近液體表面的粒子擁有足夠能量從液體中逃逸出去,做成蒸發現象。蒸發是水循環的重要組成部分,太陽的能量使海洋、湖泊裡的水,泥土中的水氣蒸發,形成雲。在水文學中,蒸發和蒸騰(植物葉片氣孔中水份的蒸發)合稱蒸散。
蒸發的速度取決於多種因素:
1.物質的溫度:物質的溫度愈高,蒸發愈快。
2.濕度:空氣的濕度愈高,蒸發愈慢。
3.氣壓:在氣壓較低或較少的地方,由於施於物質表面的力較小,粒子較容易逃逸,因此蒸發速率較高。
4.密度:物質的密度愈高,蒸發愈慢。
5.表面積:物質的表面積愈大,愈多粒子能從物質表面逃逸出去,因此蒸發愈快。
6.空氣流動速度:由於流動的空氣使流體與蒸發物質之間保持著較大的濃度差距,因此流動速度愈高,蒸發愈快。
(1)蒸發物質中雜質濃度:若蒸發物質中存在其他雜質,蒸發會較慢。
(2)空氣中其他物質的濃度:若空氣中已經充斥著其他已飽和物質,蒸發會較慢。
(3)空氣中是否已有其他物質在蒸發?若空氣中已有一物質在蒸發,另一物質會蒸發得較慢。
乾衣機利用蒸發的原理,將熱空氣送進衣物裡,使水份子高速從衣物表面逃逸
蒸散作用或蒸騰作用(Transpiration)是指水分從植物表面散失的現象。
水分在植物的表面由液體變成氣體,這過程需要能量,這能量稱為蒸發潛熱,在大自然中這能量是由太陽供應的。
蒸騰作用會在三個地方進行:
1.氣孔:氣孔分布在葉片及綠莖上,水分從植物細胞蒸發,水氣透過氣孔向外界擴散,在茂密的植物大概有90%的水分是透過這途徑散失的。
2.角質層:水分在表皮細胞的細胞壁蒸發,並穿過覆蓋著葉片及綠莖的角質層,視乎角質層的厚度,大約有10%的水分是透過這途徑散失的。
3.皮孔:水氣透過木質莖上的皮孔散失,縱使這是樹木在落葉後水分的主要散失途徑,在一般情況下佔水分散失的比例很小。
在不尋常的炎熱天氣下,蒸散作用可使得植物免於被灼傷,但適應了炎熱天氣的植物會有其他更有效的抗熱手段。
在葉片中,水分可以沿三個途徑移動:
1.質體外途徑:無生質體是指植物體內相鄰不絕的細胞壁所構成的系統(除了根部細胞內的卡氏帶)。細胞壁由纖維組成,有大約50%的空位可以容納水分。當水分從由葉肉細胞向氣室蒸發,在無生質體的水分就會產生張力,透過水分子間的拉力使水分在細胞壁間移動,葉片散失的水分最終由木質部內的水分補充。
2.共質體途徑:植物細胞透過原生質絲彼此相互連接,其詳細機理尚未清晰,但可以肯定水分及溶質可以透過這系統移動而無須穿越層層的細胞膜。
3.液胞途徑:水分在植物細胞間穿過無生質體、共質體及液胞而移動,當水分從葉肉細胞(細胞A)蒸發,細胞內的水勢就會下降,相鄰的葉肉細胞(細胞B)的水勢就會比該細胞為高,從而使水分由細胞B移動向細胞A,此亦會使細胞B的水勢下降,令相鄰的葉肉細胞(細胞C)的水勢比細胞B為高,如此類推,使葉片中由高水勢的木質部至低水勢葉肉細胞間形成水勢梯度,水分就會從木質部移動向葉肉細胞。順帶一提,在此情況下令水勢下降的主因是壓力勢的下降,而非溶質勢的下降。
植物從根部吸收到的水分,大約只有1%留在體內,用於各種生理過程,而其他的99%會通過蒸散作用散失,而且數量很大,一株玉米到結實位置大約要通過蒸散作用散失200公斤的水。
蒸散牽引力(Transpiration pull)是大多數植物水分往上運輸的動力。原因是水分的散失使得這些部位的胞液濃度上升,水分沿濃度梯度逆重力在木質部中往上運輸。詳見植物體無機鹽運送途徑。植物通過氣孔的開合可以有效控制蒸散作用對自身的影響。
蒸散作用在調節周邊環境的溫度濕度方面影響很大。總的說來,樹木茂密的地方,降雨量比較大,溫差也會相對於樹木稀疏的地區少。
凝華是指一種物質從氣態不經過液態直接轉化為固態的過程,是物質在溫度和氣壓高於三相點的時候發生的一種物態變化。凝華是一种放熱反應。常見的例子有結霜。與凝華相反的過程稱做升華,指物質從固態直接變成氣態。
昇華是指一種物質從固態不經過液態直接轉化為氣態的過程,是物質在溫度和氣壓低於三相點的時候發生的一種物態變化。昇華是吸熱的反應,所需的熵是汽化熱和熔化熱之和。
熔化是指物質由固態轉變為液態的一個過程。固態物質中的內能增加(通常藉由加熱)至一特定的溫度(稱之為熔點),在該溫度下(或對於非純物質,在某溫度區段內),會轉變為液態。並且晶體(如海波)有一定的熔點,當溫度上升到熔點時繼續吸熱,溫度不再升高,吸進的熱量用於溶化。當熔化完成後,物體的溫度才會繼續上升。非晶體(如蠟燭)就沒有一定的熔點,非晶體在熔化時不斷吸熱,不斷熔化,溫度也不斷上升。