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潜热藏到那里去了?

已有 1041 次阅读 2024-3-26 11:52 |个人分类:一般科技.2.|系统分类:观点评述

潜热藏到那里去了?

张学文,2024 03 26

物理学中有潜热一词,而且中学物理就介绍了它。顾名思义,潜热就是藏了起来的热量。是的,你把水加热,先是提高了它的温度,这说明加的热变成了水的热能。可比及水沸腾的时候,水的温度没有上升而是状态从液态变成气体了。你给的热量被水分给藏了起来!----这应当就是潜热的含义的说明了。

问题是从液态水变成为气体水。这个被称为蒸发潜热的能量究竟藏到了什么地方去了?

这应当是一个可以问的问题,对吧?!

记得大约N年前,我做过一个简单的计算()。这个计算对比了水分蒸发潜热的数量与水从液体变成气体时,它(水分子)暴露的表面积的变化以及表面积增加所需要的表面自由能的数量。我利用大家认可的水分子半径,并且承认水分蒸发就是让水分子的这些表面积在变成水汽以后度暴露在外(是水分子的表面自由能),即承认液体的水基本没有暴露它们的表面积。这样水分蒸发就是增加了各个水分子的表面自由能!而让我高兴的是,如此计算的水分蒸发时其表面自由能的数量居然与水分蒸发时的潜热的数量在相同的数量别上

这个结果让我很高兴:原来所谓蒸发“潜热”就是把能量用于增加水分(水汽分子)的表面自由能了。

潜热没有丢失!

近年,我又注意到水从液体状态变成为气体状态时(在一个大气压力下),其体积增加了不止1000倍。18克的水变成水汽就在一个大气压力下挤出22.4升属于自己的体积。这里,显然,水汽的体积与压力的乘机(PV)代表了它以水汽状态存在就具有PV这么多的能量(体能)。

这是什么意思呢?

这是说水变成水汽时还需要具有PV这么多的体积能,这也就是化学热力学者关注的体能项---原来水分变成为水汽还需要耗费(付出)体积能PV

所以我现在认识到物质蒸发时的潜热(相变时的潜热),不是能量消失了(藏了起来)而是用于(变成为)各个分子的表面积的暴露(表面自由能)与体积功这两个方面了

不知道物理学是否承认我的这只分析、认识

 



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