温度、物态变化与生活中的热现象
刚从冰箱里拿出的饮料，过一会儿外壁上会挂满小水珠；烧水时，壶嘴上方会冒出一团“白气”；冬天打开冷冻室，内壁上又可能覆着一层霜。它们看起来都像“水跑出来了”，来源却并不相同：杯壁上的水珠来自周围空气，壶嘴附近经历了先汽化后液化，霜则可能由水蒸气直接变成固态冰晶。
要把这些现象说清楚，只记六个物态变化名称远远不够。你还要能回答三个问题：变化前后分别是什么状态？这个过程吸热还是放热？题目里真正能看到的物质究竟是什么？先把温度测准，再沿着状态变化的方向追踪，许多“白气”“出汗”“结霜”的谜题就会自己解开。
冷和热，先用温度说清楚
把一只手放进凉水，另一只手放进温水，过一会儿再同时伸进同一盆常温水，两只手可能给出不同感受。可见人的感觉会受原来状态影响，不能充当可靠的测量工具。为了客观表示物体的冷热程度，我们引入了温度。
日常生活和初中实验中常用摄氏温度，单位是摄氏度，符号为 ℃。在标准大气压下，把冰水混合物的温度规定为 0 ℃，把沸水的温度规定为 100 ℃，在 0 ℃和 100 ℃之间分成 100 等份，每一等份就是 1 ℃。
注意，℃ 是一个完整的单位符号。写“20 ℃”时，数值和单位都不能丢；读作“20 摄氏度”，不能说成“摄氏 20 度”。零下 8 摄氏度写作 -8 ℃。在温标上，越往上温度越高，因此 -3 ℃ 比 -8 ℃ 高，别被负号后面较大的数字骗了。
生活中的温度可以先建立几个大致参照：人体正常体温约为 37 ℃，让人感到比较舒适的室温常在 20～25 ℃，家用冰箱冷藏室常在 2～8 ℃，冷冻室常接近 -18 ℃。这些都是近似范围，会随测量部位、人的状态、季节、房间条件和冰箱设置等发生变化，不能把它们当成任何情况下都不变的标准答案。
温度计为什么能替我们判断
常见液体温度计的玻璃泡中装有测温液体。温度变化时，测温液体会热胀冷缩，细管中的液柱长度随之改变，再用刻度把液柱顶端的位置转换成温度值。这里真正直接观察到的是液柱长度，温度是依据刻度间接得到的。
拿到一支温度计，先别急着放进水里。按下面的顺序检查，读数会稳得多：
- 先看量程，确认待测温度没有超出测量范围。温度过高可能损坏温度计，温度过低则可能根本测不出来。
- 再看分度值，即相邻两条最小刻度线所代表的温度。不能看到一条小格就默认是 1 ℃。
- 测液体温度时，让玻璃泡全部浸入待测液体，不碰容器底和容器壁。碰到杯底，测得的可能更接近杯底温度；贴着杯壁，也会受到容器温度影响。
- 等液柱稳定后再读数。使用普通实验温度计时，玻璃泡应继续留在被测液体中。
- 视线与液柱顶端相平，然后依据分度值和零刻度的位置读数。
把俯视、平视和仰视放到同一幅图里看，视差从哪里来就很直观了：真正需要对齐的不是杯口，也不是刻度盘上的某个整十数，而是眼睛、液柱顶端和对应刻度线。
读零下温度时，要先找 0 ℃，再看液柱顶端位于 0 ℃的哪一侧。液柱顶端在 0 ℃以下第 6 个 1 ℃小格处，读数是 -6 ℃，不是 6 ℃。如果刻度从下往上依次是 -20、-10、0，那么液柱越低，温度越低。
实验室温度计、体温计和电子温度计的用途、量程和使用方法并不完全相同。体温计通常有适合人体温度的较窄量程，传统玻璃体温计还带有使液柱暂时保留示数的特殊结构，可以离开人体读数；普通实验温度计一般不能照搬这个做法。使用任何仪器前看清说明和量程，比背一句“温度计都这样用”更可靠。
现在可以在读数训练台里试一试。先读数再提交，不要让按钮替你思考。
冰为什么融着融着，温度暂时不升了
把碎冰放入试管中缓慢加热，每隔相同时间记录一次温度。开始时冰的温度逐渐升高；到达某一温度后，冰逐渐变成水，虽然仍在吸热，温度却在一段时间内基本不变；冰完全变成水后，温度又继续升高。
物质从固态变成液态叫熔化，从液态变成固态叫凝固。熔化需要吸热，凝固需要放热。冰熔化时吸收的能量用于完成状态改变，所以在冰和水共存的熔化阶段，温度可以保持不变。这不等于“没有吸热”，更不等于“停止加热”。
像冰、海波、常见纯金属等物质，熔化过程中有确定的熔化温度，这类固体叫晶体，熔化时的温度叫熔点。同一种晶体在相同条件下，凝固点与熔点相同。玻璃、松香、石蜡等常见非晶体在受热时逐渐变软、变稀，没有固定熔点，它们的温度通常会在软化、熔化过程中继续变化。
同样采用水浴加热、同样每隔一段时间读数，晶体和非晶体留下的曲线却不同。先沿时间方向读下面两条曲线：晶体在熔化阶段出现平台，非晶体则没有固定的熔化温度。
你可能会问：曲线上出现水平线，就一定在熔化吗？还不够。还要看物质原来是什么状态、整个过程是在吸热还是放热。如果晶体从液态开始冷却，在平台段放热并逐渐成为固态，那是凝固。图像形状提供线索，过程方向才决定名称。
判断某时刻的物态也不能只看温度。晶体到达熔点但还没开始熔化时可以仍是固态；正在熔化时是固液共存态；刚好完全熔化后是液态。题目若只说“冰处于 0 ℃”，而没有说明吸放热过程或状态比例，就不能武断地认定它一定是冰水混合物。
下面的曲线探究台把“温度—时间—物态”放在一起。拖动读数点时，留意平台段内能量仍在持续传递。
从实验记录中读出结论
探究熔化规律时，固体应尽量切碎或碾碎，使其受热较均匀；常用水浴法缓慢加热，便于观察和记录。温度计玻璃泡要与被测物质充分接触，不能碰试管底。记录表中至少要有时间、温度和物质状态，只有温度而没有状态，平台段的意义就不容易判断。
绘制温度—时间图像时，横轴通常表示时间，纵轴表示温度。先根据数据范围选择合适刻度，再描点并用平滑线连接总体趋势。实验数据略有波动很正常，不能为了得到漂亮的水平线随意修改读数；应该结合现象和多组数据判断规律。
在中考实验题中，“晶体熔化时温度不变”往往必须带上“继续吸热”这一条件。只写“不变”会漏掉能量过程；把“温度不变”误写成“不吸热”，则把最关键的物理关系说反了。
湿衣服没沸腾，水为什么也会跑掉
雨后的地面没有达到 100 ℃，照样会慢慢变干；晾着的湿衣服也不需要煮沸。这说明液体变成气体并不只有“烧开”一种方式。物质从液态变成气态叫汽化，汽化有蒸发和沸腾两种方式，都需要吸热。
蒸发是在任何温度下、只发生在液体表面的缓慢汽化现象。在液体种类及其他条件相同时，液体温度越高、表面积越大、液面附近空气流动越快，蒸发通常越快。所以摊开衣服、放在温暖通风处，都能加快水分蒸发。把三种做法背成口诀还不够，你应能说出它们分别改变了表面积、温度和空气流动。
下面三组对比各自只突出一个因素。看图时别只盯着“哪杯水少了”，还要检查同组实验中液体种类、初始水量以及另外两个影响因素是否相同。
轮到你来安排对照实验了。先选研究因素，再只调节乙组这一项；如果一次改变多个条件，交互会提醒你为什么不能据此下结论。
蒸发时，液体中一些运动较快的分子离开液面，液体本身要向周围或物体吸收能量，因此有制冷作用。运动后汗液蒸发，人会感到凉；酒精擦在皮肤上也会有清凉感。风扇主要加快汗液表面的空气流动，让蒸发加快，它并不是把吹出的空气变成了“冷气”。
沸腾则是在液体内部和表面同时发生的剧烈汽化现象。液体沸腾需要同时满足两个条件：温度达到沸点，并且继续吸热。达到沸点后若停止供热，液体可能很快停止沸腾。沸腾过程中继续吸热，而在外界气压保持不变时，温度保持在沸点附近。
“水的沸点就是 100 ℃”也要加条件。标准大气压下水的沸点约为 100 ℃，沸点会随气压变化。高山上气压较低，水的沸点通常低于 100 ℃；压力锅内气压较高，水的沸点升高，可以用更高温度烹煮食物。初中阶段先把这个定性关系说清楚，不需要展开复杂计算。
观察水沸腾实验时，沸腾前气泡在上升过程中往往变小甚至消失；沸腾时，大量气泡上升、变大，到水面破裂。记录结论必须建立在持续观察和温度数据上，不能只看到一个气泡就宣布“已经沸腾”。温度计玻璃泡应浸在水中，不能碰杯底；烧杯上加带孔纸板可以减少散热，但装置不能密闭，以免气压升高并带来危险。
把气泡的变化放大来看，沸腾前与沸腾时正好相反。左图中的气泡在上升过程中变小，右图中的气泡则上升、变大并在水面破裂；这比只看“有没有气泡”更能判断沸腾是否发生。
气泡现象还要和温度数据、供热条件合在一起判断。进入训练台，先完成一条加热曲线，再试着在不同气压情境下停止供热，看看沸腾还能不能持续。
“白气”为什么不是水蒸气
物质从气态变成液态叫液化，液化需要放热。降低温度可以使气体液化；在一定温度下，压缩体积也能使某些气体液化，便于储存和运输。
水蒸气是无色、透明、肉眼看不见的。烧水时看到的“白气”，是高温水蒸气遇到较冷空气后液化形成的大量小水滴。壶嘴出口附近温度较高，真正的水蒸气反而可能看不见；离壶嘴稍远处温度降低，才出现白雾。冬天呼出的“白气”、浴室镜面上的水珠，也都可以用水蒸气遇冷液化来解释。
那么冰饮料外壁的水珠来自杯内吗？如果杯子没有破损，水并没有穿过杯壁。周围空气中的水蒸气遇到冷杯壁，温度降低并液化成小水滴。这也是为什么越潮湿的天气，冷杯外壁往往“出汗”越明显。
先观察下面这幅生活场景：壶嘴、冷杯和冷冻室附近出现的现象分别发生在哪儿？看完再用“原状态—末状态—吸放热”三步给它们命名。
“看见白色”不能直接判定为水蒸气。云、雾、壶嘴白气通常由悬浮的小水滴或小冰晶组成；水蒸气本身看不见。答题时若把“白气”直接写成水蒸气，就会把气态和液态混为一谈。
固体也能不经过液态“悄悄离开”
放在衣柜里的樟脑制品会逐渐变小，却没有在柜底留下液体；冬天结冰的衣服在低温下也可能慢慢变干。这些现象提醒我们：固态和气态之间也能直接转化。
物质从固态直接变成气态叫升华，升华需要吸热；从气态直接变成固态叫凝华，凝华需要放热。这里的“直接”很重要：如果中间先熔化成液体，再汽化成气体，那是两个过程，不能叫升华。
在低于碘熔点的条件下适当加热，固态碘可升华产生紫色碘蒸气，蒸气遇冷可凝华成固态碘。仅看到紫色蒸气，不能排除先熔化再汽化的情况。实验应少量取材、按规范控制加热温度并避免直接吸入蒸气。干冰是固态二氧化碳，会直接升华成二氧化碳气体；舞台上围绕干冰出现的白雾，主要是周围水蒸气遇冷液化形成的小水滴，并不是二氧化碳气体“有颜色”。
霜常在物体表面温度很低时形成，空气中的水蒸气直接凝华成小冰晶。露珠则是水蒸气液化成小水滴。一个是气态到固态，一个是气态到液态，仅仅相差一个末状态，名称和过程就不同。判断时不要只抓住“天气冷”，而要观察最后得到的是液滴还是冰晶。
六种变化不必死背成六座孤岛
把三种物态写成一个三角形，沿箭头读就清楚了：
- 固态到液态是熔化，液态到固态是凝固；
- 液态到气态是汽化，气态到液态是液化；
- 固态到气态是升华，气态到固态是凝华。
现在沿三角形上的任意一支箭头走一遍：箭头起点确定初态，箭头终点确定末态，旁边的文字再告诉你变化名称和能量方向。
熔化、汽化、升华都需要吸热；凝固、液化、凝华都要放热。判断时仍要先确认初态和末态，再写准确的物态变化名称和吸放热方向。
自然界的水循环正是这些变化共同作用的结果。江河湖海中的水汽化进入空气，水蒸气在适当条件下液化或凝华形成云中的小水滴、小冰晶，随后以降水等形式回到地表。实际天气过程很复杂，同一种现象可能包含不止一次物态变化；初中题目通常会给出明确的初、末状态，我们应依据证据判断，而不是看到“冬天”就全部选凝华。
做一次安全的厨房观察与用水调查
在成年人陪同下，选择一次正常烧水或烹饪过程进行观察。你只负责远距离观察和记录，不自行点火，不触碰灶具、热锅、壶嘴白气和蒸汽，不打开工作中的压力锅，也不把实验温度计伸进食物。记录加热方式、是否加盖、环境通风等条件，再按时间写下冒泡、沸腾、白气和锅盖水滴等过程，最后记录用时、剩余水量等结果。根据证据提出一条改进，例如水沸腾后适当调小火力或合理加盖，以减少能量损失和水分蒸发；再从节能效果、是否容易溢锅、是否符合这道食物的烹饪要求三个方面评价，而不是只说“越省水越好”。
接着调查一天内家庭或学校洗手、饮水、清洁等环节的用水情况，可以用水表前后读数或已知容积的容器作估计，不接触污水。找出长流水、漏水或可以合理重复利用的环节，提出关闭水龙头、及时报修、按需取水等建议；实施后用同一方法再次记录并比较。重复利用必须以卫生安全为前提，受污染的水不能用于饮用、烹饪或接触食品。
遇到生活现象，沿三步追踪
以后再看到“冒白气”“结了一层霜”“擦酒精感到凉”，先不要抢答名称，可以按这条短路线判断：
- 找研究对象。究竟是水、冰、酒精、碘，还是二氧化碳？不要把周围空气和容器里的物质混成一个对象。
- 找初态和末态。看见的是液滴、冰晶还是原物质减少？只有确认变化方向，才能给物态变化命名。
- 判断能量方向。汽化、熔化、升华吸热；液化、凝固、凝华放热。若涉及沸腾或晶体熔化，还要补上达到相应温度、继续吸热等条件。
这套判断法也是中考现象解释题最稳的表达顺序。例如解释“夏天从冰箱取出的矿泉水瓶外壁出现水珠”，可以写：空气中的水蒸气遇到温度较低的瓶壁，放热液化成小水滴。对象、条件、变化名称和结果都有了，答案自然完整。
课后练习
1
使用普通实验温度计测量一杯热水温度时，下列做法正确的是
2
某温度计从下到上的刻度依次为 -20 ℃、-10 ℃、0 ℃，相邻标注刻度间有10个小格，液柱顶端在 -10 ℃上方3个小格处，示数为
3
关于晶体熔化和液体沸腾，下列说法正确的是
4
下列措施中，主要通过增大液体表面积来加快蒸发的是
5
烧水时壶嘴上方出现的白气就是从水中逸出的水蒸气。
6
下列现象与物态变化对应正确的是
练习 7：平台段里发生了什么
小明给碎冰均匀加热，记录到温度先从 -6 ℃升到 0 ℃，随后 4 分钟内保持 0 ℃，再继续升高。请说明这三个阶段中物质的主要状态，并指出中间 4 分钟是否吸热。
练习 8：把“瓶子出汗”解释完整
夏天，从冰箱里取出的密封饮料瓶外壁很快出现水珠。有人说：“这些水是从瓶里渗出来的。”请设计一个简单的观察或对比来反驳，并用物态变化知识解释水珠的来源。
到这里，冷热程度、状态变化和能量方向已经连成了一条线。下一章研究光时，我们仍会用同一种办法：不急着背结论，先观察光从哪里来、怎样传播、遇到物体后发生了什么。