有趣的物质形态之变

兰中海

物质一般都有三种不同的形态：固态、液态、气态。例如，水可以以冰、水或水蒸气三种形式存在，这些形态可以在不同的温度及压强下发生改变。水分子在不同温度下的运动是不相同的，在三种状态下水分子之间的间距也不相同。我们可以通过调节温度和压强这两个参数来使物质在不同状态之间转变。

水是最具代表性的一种物质，我们以水为例，具体谈谈物质三者之间有趣的变化历程。

水在什么情况下形成冰呢？当温度降到0摄氏度时，水会结冰，冰是一种固体，冰就是水的固态。当环境温度低于0摄氏度时，水的温度会迅速下降，从液体状态变成固态。这种固态的冰非常美丽，有各种形状，从冰山冰川到漫天飞舞的雪花，遍地的霜花，可以分为19种，包括水冰、晶体冰、团簇冰、雪球冰和柱冰……它们都是由水分子合理排列组成的晶体，是无色透明的固态，在水变成冰的过程中，它们还会向周围放出大量的热，使得水的温度更加稳定，从而使水结冰的过程更加顺利。

冰在周围气温升高（高于0摄氏度）时会变成水。0摄氏度时冰水会共存，冰变成水会吸收周围环境的热量，所以有下雪不冷化雪冷的说法。水是生命之源，地球因为有水才诞生了生命，孕育了生机勃勃的生物世界。地球表面约有71%被水覆盖。它在空气中含量虽少，但却是空气的重要组成部分。水是一切动植物生存的基础，是生命的源泉，它的温度随着环境温度的变化而发生变化。当温度超过4摄氏度，它会发生热胀冷缩，水在4摄氏度以下，则会发生冷胀热缩，这一点很有趣。同等质量的冰的体积会比水的体积大，其中，水在4摄氏度时，密度约为1克/升，而冰的则约为0.931克/升。

水是应用广泛的灭火剂，能灭掉除电、油、化学药剂等少数物质产生的大多火灾，是因为水能让火源周围的温度迅速地降到着火点以下，也能一定程度隔绝氧气。水也是最好的清洁剂，它可以溶解许多化合物，除污去垢。

当水的温度上升至100摄氏度时，它就会发生沸腾，这种过程既包括了由于吸取外界的热而产生的蒸发，又包括了由于水分子受到高温而产生的内外都有的剧烈运动。其中，蒸发过程主要发生在液体的表层，常温下皆可发生，而且相对比较缓慢，而沸腾则更加激烈，温度要达到液体的沸点，无论是在液体的内部还是外层。当水分子聚集到一起，它们可以产生各种各样的天气现象，如云、雾。当它们聚集到一定程度时，它们可能会液化成水变为降雨和或者凝结成小冰晶降雪。水蒸气遇冷变成水，叫液化，直接变成冰，叫凝华。冰受热直接变成水蒸气叫升华。冬天，我们晾晒的衣物，哪怕结成了冰，过一段时间会干，就是冰直接升华成了气态的水。

（作者单位：湖北省利川市教师发展中心）