从 物 质 三 态 说 开 去
高 明 海 （ 文 档 1 7 6 ）
在我们的日常生活中，很多看似习以为常的物与事，只要我们稍加注意，就会觉得它们十分有趣;只要稍加分析,还会发现其中竟然还隐藏着某些规律。
（一）
现在我们就以常见的水为例，来分析这些物与事。
自然界中的水在不同的温度下可呈现三种状态：
水在摄氏零度以下凌结为固态，就变成了我们常见的冰；当温度高于摄氏零度，随着温度的升高，冰就融化成液态，就变成了我们常见的水；水在温度不断上升的过程中，那些处于表面的水分子还会尽力地挣脱表体的束缚，从而剥离形成气体游离上升到空气中，这个过程叫蒸发，温度越高这种蒸发现象就越剧烈。当温度高于摄氏一百度，液态的水就会迅速蒸发而气化，这种不断气化的过程就是蒸腾，这就是水的气化状态。我们通常把这种现象叫作升华。
科学界是把液态水凌结为固态冰的温度定为摄氏0°的，称为“冰点”；而将能使液态水充分地、不断地蒸腾升华的温度定为摄氏100°，称为“沸点”。
我们来观察分析液态水在蒸腾升华的过程中的物理状态。
我们在烧水时，只要水“开了”， 就会看见那锅里壶里的水总会不断地上下翻滚着，但我们应该搞清楚，它们为什么会上下翻滚？那种促使它上下翻滚的能动力又从何而来？
现在我们就来观察这个过程。起初，我们会看到锅底壶底附着一些小气泡，且这些小气泡还会不断地窜到水面来并迅速破裂。随着时间的增加，锅底壶底的小气泡就越来越多，温度越高时间越长，这种现象就越剧烈。就因为这样，我们才会看到当水被烧开时，锅里壶里的水产生了不断地上下翻滚现象。
在这个过程中，我们还会看到，这些窜到表层的小气泡立马就会破裂成为水汽，并不断地蒸腾升华而气化到空气中。且表层水由于总是与空气接触，它的温度总是呈下降趋势，而锅底壶底由于又在不断地受到加热，所以锅底壶底的气泡越来越大越来越多，窜到水面的现象就越来越剧烈。同时由于水面的水温总是底于锅底壶底的水温，而流体热流学常识告诉我们，热流总是不断地上升而冷流总是不断地下沉，所以才促使锅里壶里的水会不断上下交替地翻滚着。实践经验告诉我们，沸腾的水的温度并不只总是100°，加热器的热力源越旺，这种蒸腾升华现象就越剧烈，这时温度的最高值可达到105度，但这是极限温度，再也不会升高了。
我们对于这种因为水随温度的升高而蒸发的水汽有两种叫法。当它徘徊于低空时我们就称其为雾，当它蒸腾到高空时我们就称其为云。所以，云就是高空的雾，而雾就是低空的云。我们必须明白，无论是雾还是云其实都是一回事，都是颗粒状的小水粒，它们并没有本质上的区别，只是结构大小不同，一个蒸腾在天上一个徘徊于地面而已。
当这些颗粒状的小水粒徘徊于低空时，它们还会随着温度的降低而附着于植物表面形成露水珠，在秋冬季节这些露水还会随着温度的降低而凌结成霜，这种自然现象我们在那个季节的清晨是最为常见的。
天空中的水汽汇集多了就形成云甚至是云团。云团过多就会因为相互间产生碰撞又附着在一起形成大颗粒，当这些颗粒大到一定的程度，又会因为地心引力的作用而掉到地面，我们把这种现象叫作下雨。我们通常看到黑压压的云层，是因为其中的水汽太多，相互叠加成团遮挡住了阳光而产生的阴影。所以，黑色并不是云层的本色，这就是所谓的遮天蔽日！
水是自然界最常见最普通的物质，它在不同的物理条件下分别呈现为固态的冰，液态的水和气态的汽。
水的三态物理变化，是自然界中最为常见最好理解的物质转化状态。我们只要解析了水的物理现象，并把它作为参照系，那么我们对其它物质就有了一个最基本的比较标准。
必须明确的是，从严格意义上讲，水在地球这个星球上所处的位置不同，它的物质结构紧密状态是不一样的。科学实验证明，纯净的水只有在纬度45°的海平面而环境温度为摄氏4°时，它的物理状态才是最为紧密、稳定的。所以，科学界就把在纬度45°、水温摄氏4°时一立方厘米的纯净的水，定为衡量鉴定所有物质结构的标准“1”！这个标准若用于表示液态容量，它的称谓就是1毫升，这是容量标准；若用于表示单位体积所含物质多少，它的称谓就是1克，这是质量标准（也就是密度）；若用于表示地球引力对其作用力大小，它的称谓就是1克重，这是衡器标准，也就是我们通常所说的重量。
顺便说说，质量与重量是两个完全不同的物理概念。质量是物体所含物质的多寡，它没有方向性，是本质的；重量是地球对物体产生的引力大小，它的方向是指向地心的，是外力作用的结果。
现在我们来继续观察水这种物质。
我们只要用一个口子极小并能加盖的薄玻璃瓶在常态下装满水，就可以看到水的一个非常有趣的物理现象。这瓶水拧不拧紧瓶盖都无所谓，只要将这瓶水置于冰箱中进行冷冻，那么，这瓶“水”在冷冻的过程中就会撑破薄玻璃瓶而迸裂；如果我们拧紧瓶盖后将这瓶水置于高温环境中，那么，随着温度的不断升高，这瓶水一定会爆炸！这就证明水在无论在凌结成冰或是气化为汽的两种物理环境下体积都会膨胀。只不过是因为膨胀系数不一样，冷冻时产生迸裂，加热时发生爆炸而已。
只要我们稍加注意，就不难发现，那加到壶里准备烧开的水，当壶里水温越来越高时，那水面会慢慢升高，即水“变多了”，这说明水被加热后会膨胀。
这就是科学界为什么要以在纬度45°海平面摄氏4°的纯净水，作为比较相同几何尺寸单位物质密度鉴定标准的根本原因。
（二）
我们大家都有这样的经验，外壳标注“10kg”的塑料桶，它是绝对装不下20斤菜油，也装不下20斤酒，更装不下20斤汽油的。因为我们都明白一点：即菜油、酒及汽油都比水轻。但在物理概念上，就是水的密度是“1”，菜油、酒及汽油的密度都小于“1”，前两者约为0.9，汽油则只有0.71。上面列举的水凌结为固态的冰能使薄瓶子迸裂或加热后产生爆炸，就是水在这两种状态下体积都会膨胀的缘故。即同体积的冰要比同体积的水轻，冰的密度为0.9。这也是在严冬季节我们如果看到河里有碎冰块，为什么它们总是浮在水面而不会沉到水下的原因。
我们现在使用的桶装饮用水，上面明显标注为“净含量18.9L”，这就意味着，这种桶的标准容量为18.9升，这是从液态水的容量角度说的，而不是重量。但是我们却又可以把它“看成是”重量，即“也可以”理解为18.9公斤水的重量。所以，我们必须明确，这只是近似的概念而绝非严格意义上的衡量标准。
这里有一个非常有趣的现象，比如我们在日常生活中购物，从本质上讲，我们想买的是这种物质的多少，即买的是质量，就是“净含量”。但现实是，我们却又是以重量去衡量的，出现这种现象主要是我们所用的衡量标准工具是重力秤而不是物理天平秤，因为物理天平秤在操作时，是必须使用等量砝码以水平状态去鉴定物质多少的，如果一定要这样操作，那就会不便于实际使用。所以，除了物理教学和计量鉴定外，在日常生活中都是使用杆秤、台秤、弹簧秤的。其根本原因，是在处于“同等条件下”的计量时，它的误差率可以忽略不计的缘故。
（三）
现在我们就从水的这种物质三态变化说开去，用以理解与分析我们看到的一些物质的平常现象。只要你稍加思考，就会觉得这些现象非常有趣。
我们来分析常见的钢铁。钢铁的本质是铁，它是将铁矿石通过高温加热，使散含于矿石中的铁物质溶解汇集在一起使其流出来而获得的。在这里我们很容易就理解了铁物质的液态与固态了。那就是在常温下，铁物质是呈现为固态的，在冶炼环境中随着温度的升高，铁矿石中的铁就会溶解为液态的铁。在冶炼上能使铁物质从固态转化为液态的温度，物理上就称为铁的“熔点”。而我们如果反过来说，液态的铁要转化为固态的铁，只要低于铁的熔点就行了。如果我们把水与铁这两种物质的前两态进行对比，就会发现一个非常有趣的物理现象，使液态水转化为固态水（也就是冰）的温度，我们称其为“冰点”。但是只要你稍加注意，就会发现，其实水的冰点与铁的熔点都是一回事，因为它们都是描述液态转化为固态的物理过程！问题在于这些物理过程是从我们人类的角度去描述的，那我们就只会从“常温状态”去了解分析自然界的物质。在常温下铁物质总是以固体状态呈现我们的视野里，在常温下水物质总是以液体状态呈现在我们视野里。这是个思维方向问题的，水随温度朝降低方向变化低于0°就凌结为冰，我们就称其为“冰点”；铁随温度朝升高方向变化当达到约1700°就化解为铁溶液，我们就称其为“熔点”。所以，只要我们放弃常规思维，再去描述这两种物质的这两种物理转化过程。那我们就可以理解为，水物质的冰点同时也就是水物质自己的熔点；铁物质的熔点同时也就是铁物质自己的冰点，如果硬要钻牛角尖的话，就只能说水物质的熔点并不“烫”，铁物质的冰点并不“冰”而已！
水物质有三态，那么，推而论之，铁物质以及自然界的一切物质都应该有三态转化啊？答案的肯定的。只不过我们人类目前还没有这样的科技手段，使我们能够测定到水物质以外其它矿物质的沸点，那就更不要说能观察它们沸腾升华的壮观场面了！
不过，大自然有一个现象倒是可以给我们带来某种启示，那就是火山爆发。
地质学理论告诉我们，地球内部压力与温度都极高，越往内部压力越大温度就越高，在那里，一切物质都被熔为液态。有资料说明，说是那里的温度达到了摄氏6000°，这也不过是推测而已。但我们可以肯定的是，那是绝对达不到沸点温度的。因为只要达到沸点，这些已经熔化了的流体就会气化，而流体一旦气化，其体积就会成百上千倍的剧烈膨胀，那么结果一定是：“乓”的一下我们的地球就爆炸了！我们大家都玩完了，还讨论个屁！
不过，趁着地球还没爆炸，我们就继续说。处于地球内部的炙热流体，由于受地壳挤压，它们就不停地寻找空隙，窜到哪是哪，有孔就窜，一旦窜出地面，就成了火山爆发，那些喷发出来的红彤彤岩浆，就是各种矿物质的液态混合体，它们在常温下迅速冷却凝固，又行成了新的矿层。
其实，自然界展现在我们面前的很多现象，看似普通甚至是很不起眼，但只要我们仔细观察，就会觉得很有趣；只要我们认真思考，还会明白其中都蕴藏着一些普遍规律。
2017年2月8日
高 明 海 （ 文 档 1 7 6 ）
在我们的日常生活中，很多看似习以为常的物与事，只要我们稍加注意，就会觉得它们十分有趣;只要稍加分析,还会发现其中竟然还隐藏着某些规律。
（一）
现在我们就以常见的水为例，来分析这些物与事。
自然界中的水在不同的温度下可呈现三种状态：
水在摄氏零度以下凌结为固态，就变成了我们常见的冰；当温度高于摄氏零度，随着温度的升高，冰就融化成液态，就变成了我们常见的水；水在温度不断上升的过程中，那些处于表面的水分子还会尽力地挣脱表体的束缚，从而剥离形成气体游离上升到空气中，这个过程叫蒸发，温度越高这种蒸发现象就越剧烈。当温度高于摄氏一百度，液态的水就会迅速蒸发而气化，这种不断气化的过程就是蒸腾，这就是水的气化状态。我们通常把这种现象叫作升华。
科学界是把液态水凌结为固态冰的温度定为摄氏0°的，称为“冰点”；而将能使液态水充分地、不断地蒸腾升华的温度定为摄氏100°，称为“沸点”。
我们来观察分析液态水在蒸腾升华的过程中的物理状态。
我们在烧水时，只要水“开了”， 就会看见那锅里壶里的水总会不断地上下翻滚着，但我们应该搞清楚，它们为什么会上下翻滚？那种促使它上下翻滚的能动力又从何而来？
现在我们就来观察这个过程。起初，我们会看到锅底壶底附着一些小气泡，且这些小气泡还会不断地窜到水面来并迅速破裂。随着时间的增加，锅底壶底的小气泡就越来越多，温度越高时间越长，这种现象就越剧烈。就因为这样，我们才会看到当水被烧开时，锅里壶里的水产生了不断地上下翻滚现象。
在这个过程中，我们还会看到，这些窜到表层的小气泡立马就会破裂成为水汽，并不断地蒸腾升华而气化到空气中。且表层水由于总是与空气接触，它的温度总是呈下降趋势，而锅底壶底由于又在不断地受到加热，所以锅底壶底的气泡越来越大越来越多，窜到水面的现象就越来越剧烈。同时由于水面的水温总是底于锅底壶底的水温，而流体热流学常识告诉我们，热流总是不断地上升而冷流总是不断地下沉，所以才促使锅里壶里的水会不断上下交替地翻滚着。实践经验告诉我们，沸腾的水的温度并不只总是100°，加热器的热力源越旺，这种蒸腾升华现象就越剧烈，这时温度的最高值可达到105度，但这是极限温度，再也不会升高了。
我们对于这种因为水随温度的升高而蒸发的水汽有两种叫法。当它徘徊于低空时我们就称其为雾，当它蒸腾到高空时我们就称其为云。所以，云就是高空的雾，而雾就是低空的云。我们必须明白，无论是雾还是云其实都是一回事，都是颗粒状的小水粒，它们并没有本质上的区别，只是结构大小不同，一个蒸腾在天上一个徘徊于地面而已。
当这些颗粒状的小水粒徘徊于低空时，它们还会随着温度的降低而附着于植物表面形成露水珠，在秋冬季节这些露水还会随着温度的降低而凌结成霜，这种自然现象我们在那个季节的清晨是最为常见的。
天空中的水汽汇集多了就形成云甚至是云团。云团过多就会因为相互间产生碰撞又附着在一起形成大颗粒，当这些颗粒大到一定的程度，又会因为地心引力的作用而掉到地面，我们把这种现象叫作下雨。我们通常看到黑压压的云层，是因为其中的水汽太多，相互叠加成团遮挡住了阳光而产生的阴影。所以，黑色并不是云层的本色，这就是所谓的遮天蔽日！
水是自然界最常见最普通的物质，它在不同的物理条件下分别呈现为固态的冰，液态的水和气态的汽。
水的三态物理变化，是自然界中最为常见最好理解的物质转化状态。我们只要解析了水的物理现象，并把它作为参照系，那么我们对其它物质就有了一个最基本的比较标准。
必须明确的是，从严格意义上讲，水在地球这个星球上所处的位置不同，它的物质结构紧密状态是不一样的。科学实验证明，纯净的水只有在纬度45°的海平面而环境温度为摄氏4°时，它的物理状态才是最为紧密、稳定的。所以，科学界就把在纬度45°、水温摄氏4°时一立方厘米的纯净的水，定为衡量鉴定所有物质结构的标准“1”！这个标准若用于表示液态容量，它的称谓就是1毫升，这是容量标准；若用于表示单位体积所含物质多少，它的称谓就是1克，这是质量标准（也就是密度）；若用于表示地球引力对其作用力大小，它的称谓就是1克重，这是衡器标准，也就是我们通常所说的重量。
顺便说说，质量与重量是两个完全不同的物理概念。质量是物体所含物质的多寡，它没有方向性，是本质的；重量是地球对物体产生的引力大小，它的方向是指向地心的，是外力作用的结果。
现在我们来继续观察水这种物质。
我们只要用一个口子极小并能加盖的薄玻璃瓶在常态下装满水，就可以看到水的一个非常有趣的物理现象。这瓶水拧不拧紧瓶盖都无所谓，只要将这瓶水置于冰箱中进行冷冻，那么，这瓶“水”在冷冻的过程中就会撑破薄玻璃瓶而迸裂；如果我们拧紧瓶盖后将这瓶水置于高温环境中，那么，随着温度的不断升高，这瓶水一定会爆炸！这就证明水在无论在凌结成冰或是气化为汽的两种物理环境下体积都会膨胀。只不过是因为膨胀系数不一样，冷冻时产生迸裂，加热时发生爆炸而已。
只要我们稍加注意，就不难发现，那加到壶里准备烧开的水，当壶里水温越来越高时，那水面会慢慢升高，即水“变多了”，这说明水被加热后会膨胀。
这就是科学界为什么要以在纬度45°海平面摄氏4°的纯净水，作为比较相同几何尺寸单位物质密度鉴定标准的根本原因。
（二）
我们大家都有这样的经验，外壳标注“10kg”的塑料桶，它是绝对装不下20斤菜油，也装不下20斤酒，更装不下20斤汽油的。因为我们都明白一点：即菜油、酒及汽油都比水轻。但在物理概念上，就是水的密度是“1”，菜油、酒及汽油的密度都小于“1”，前两者约为0.9，汽油则只有0.71。上面列举的水凌结为固态的冰能使薄瓶子迸裂或加热后产生爆炸，就是水在这两种状态下体积都会膨胀的缘故。即同体积的冰要比同体积的水轻，冰的密度为0.9。这也是在严冬季节我们如果看到河里有碎冰块，为什么它们总是浮在水面而不会沉到水下的原因。
我们现在使用的桶装饮用水，上面明显标注为“净含量18.9L”，这就意味着，这种桶的标准容量为18.9升，这是从液态水的容量角度说的，而不是重量。但是我们却又可以把它“看成是”重量，即“也可以”理解为18.9公斤水的重量。所以，我们必须明确，这只是近似的概念而绝非严格意义上的衡量标准。
这里有一个非常有趣的现象，比如我们在日常生活中购物，从本质上讲，我们想买的是这种物质的多少，即买的是质量，就是“净含量”。但现实是，我们却又是以重量去衡量的，出现这种现象主要是我们所用的衡量标准工具是重力秤而不是物理天平秤，因为物理天平秤在操作时，是必须使用等量砝码以水平状态去鉴定物质多少的，如果一定要这样操作，那就会不便于实际使用。所以，除了物理教学和计量鉴定外，在日常生活中都是使用杆秤、台秤、弹簧秤的。其根本原因，是在处于“同等条件下”的计量时，它的误差率可以忽略不计的缘故。
（三）
现在我们就从水的这种物质三态变化说开去，用以理解与分析我们看到的一些物质的平常现象。只要你稍加思考，就会觉得这些现象非常有趣。
我们来分析常见的钢铁。钢铁的本质是铁，它是将铁矿石通过高温加热，使散含于矿石中的铁物质溶解汇集在一起使其流出来而获得的。在这里我们很容易就理解了铁物质的液态与固态了。那就是在常温下，铁物质是呈现为固态的，在冶炼环境中随着温度的升高，铁矿石中的铁就会溶解为液态的铁。在冶炼上能使铁物质从固态转化为液态的温度，物理上就称为铁的“熔点”。而我们如果反过来说，液态的铁要转化为固态的铁，只要低于铁的熔点就行了。如果我们把水与铁这两种物质的前两态进行对比，就会发现一个非常有趣的物理现象，使液态水转化为固态水（也就是冰）的温度，我们称其为“冰点”。但是只要你稍加注意，就会发现，其实水的冰点与铁的熔点都是一回事，因为它们都是描述液态转化为固态的物理过程！问题在于这些物理过程是从我们人类的角度去描述的，那我们就只会从“常温状态”去了解分析自然界的物质。在常温下铁物质总是以固体状态呈现我们的视野里，在常温下水物质总是以液体状态呈现在我们视野里。这是个思维方向问题的，水随温度朝降低方向变化低于0°就凌结为冰，我们就称其为“冰点”；铁随温度朝升高方向变化当达到约1700°就化解为铁溶液，我们就称其为“熔点”。所以，只要我们放弃常规思维，再去描述这两种物质的这两种物理转化过程。那我们就可以理解为，水物质的冰点同时也就是水物质自己的熔点；铁物质的熔点同时也就是铁物质自己的冰点，如果硬要钻牛角尖的话，就只能说水物质的熔点并不“烫”，铁物质的冰点并不“冰”而已！
水物质有三态，那么，推而论之，铁物质以及自然界的一切物质都应该有三态转化啊？答案的肯定的。只不过我们人类目前还没有这样的科技手段，使我们能够测定到水物质以外其它矿物质的沸点，那就更不要说能观察它们沸腾升华的壮观场面了！
不过，大自然有一个现象倒是可以给我们带来某种启示，那就是火山爆发。
地质学理论告诉我们，地球内部压力与温度都极高，越往内部压力越大温度就越高，在那里，一切物质都被熔为液态。有资料说明，说是那里的温度达到了摄氏6000°，这也不过是推测而已。但我们可以肯定的是，那是绝对达不到沸点温度的。因为只要达到沸点，这些已经熔化了的流体就会气化，而流体一旦气化，其体积就会成百上千倍的剧烈膨胀，那么结果一定是：“乓”的一下我们的地球就爆炸了！我们大家都玩完了，还讨论个屁！
不过，趁着地球还没爆炸，我们就继续说。处于地球内部的炙热流体，由于受地壳挤压，它们就不停地寻找空隙，窜到哪是哪，有孔就窜，一旦窜出地面，就成了火山爆发，那些喷发出来的红彤彤岩浆，就是各种矿物质的液态混合体，它们在常温下迅速冷却凝固，又行成了新的矿层。
其实，自然界展现在我们面前的很多现象，看似普通甚至是很不起眼，但只要我们仔细观察，就会觉得很有趣；只要我们认真思考，还会明白其中都蕴藏着一些普遍规律。
2017年2月8日
