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什么是热力学第二定律?
发布时间:2025-04-26
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冷凝和挥发的过程都利用热力学第二定律。下面的问题都针对这些过程。在热天里,玻璃瓶和汽水瓶外为什么会积聚小水滴?水并没有从容器中渗出,水滴的形成是容器周围的空气造成的。

当具有大量内能的水汽与容器内更慢、更凉的微小颗粒相遇时,容器吸收了大量的水汽的能量。这使得水汽变凉、变慢,从气体转变成液态的小水滴。冷凝的另一个例子是什么?当屋里温暖潮湿时,窗户里面会出现冷凝现象。高能量的水汽在碰到凉的(通常是单片玻璃)窗户时,会减慢速度并转变成小水滴。液体怎样挥发?分子并不是只有被煮沸变成气体时才能脱离液态。高能量的分子通过挥发过程也能脱离液态。

所有的液体都具有“表面张力”;我们可以将其比喻为所有液体都有一层稠密而坚韧的小颗粒时形成冷凝。覆盖物,这就好比水果的外皮。分子为了从液体挥发,必须穿过这层坚韧的覆盖物,而这么做必须需要能量。

依此,如果一个分子具有的动能多于它穿过这层覆盖物所需的能量总数,它就可以穿过,并且在穿过时损失能量。这意味着只有高速度的分子能挥发。速度越高意味着温度越高,因此如果从液体中去掉高温分子,剩下液体的温度就会被降低。挥发为什么会是一个冷却的过程?如果没有挥发,我们的身体很快就会变得很热。当我们做功时,身体的皮肤上会出汗,这些汗水会挥发。在温暖的环境下(比如在我们的皮肤上),挥发的过程会加快。

通过从我们的皮肤吸收热能,汗水中的分子将会有足够的动能来脱离我们的身体并挥发到空中。汗水从我们皮肤上吸收热能并迅速挥发,为我细菌能引起食物腐败,因此大多数食物需要通过降低温度来减缓有害细菌的生长。例如,牛奶和其他乳制品如果不放在冰箱中,将在几个小时后坏掉。冰箱制冷是通过挥发过程将冰箱内的温暖空气消除而实现的。在大多数冰箱的背后有一卷热转换管。

一台压缩机对氟利昂或者其他的冷却剂加压,并在温度非常高的时候将气态的冷却剂推入热转换管。这些气体一进入这些热转换管,会在通过这些管子的同时将热量释放到房间中,从而使气体迅速变凉并凝缩成液体形式。之后,这些凉的液体从冰箱里的食物和空气中吸收热能。在获得足够的热能后,液态氟利昂在管子中开始沸腾。然后压缩机压缩氟利昂,并重复上述的过程。们的身体提供了一个有效的冷却系统。