水相變魔術

文/露 |2022.12.23
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圖/123RF
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文/露

冷風颼颼的冬日裡, 一碗熱呼呼的湯麵,再療癒不過!唯一的困擾是戴眼鏡的人,總是因為鏡片上的霧氣而模糊視線。

夏日炎炎的午後,一杯沁涼的冰飲,則讓人暑氣全消!最喜歡觸摸杯子外緣凝結的水珠,就如同一股清涼藉由飲料傳遞給自己。

溫度壓力  改變水相

小小觀察家們有沒有覺得疑惑:鏡片上的霧氣跟水杯外的水珠是怎麼來的呢?難道湯汁與飲料會騰空術或穿牆術?其實這些都是同一物質:水(H2O)在不同條件下產生的型態喔!固體(冰塊)、液體(流動的水)、氣體(蒸氣)是水的三相(phase),而主要有兩個影響水相的因子,就是溫度及壓力。

日常生活中一大氣壓力是普遍狀態,因此溫度就成了改變水相的關鍵囉!例如開水沸騰時,冒出的水蒸氣便是液體的氣化現象;高緯度地區的雪景及極地的冰山也是低溫造成的結冰現象。

這樣大家能理解一開始所提到鏡片上的霧氣,以及水杯外水珠是如何產生的吧!它們都是水受到溫度影響而產生的型態變化:熱湯蒸氣遇到溫度相對較低的眼鏡鏡片,而凝結成水珠,空氣中水氣遇到裝了冰飲的杯子,也因而凝結在杯壁上。

有趣的是,前者是來自湯的蒸氣,但後者是來自空氣的水氣,可不是來自飲料喔!

設計水相  應用改變

動腦時刻又來啦!生活裡有哪些關於水(液體)三相變化的應用呢?壓力鍋是其中之一:提高鍋內壓力,增加鍋子裡液體的沸點(液體轉變為氣體的溫度),進而提高液體溫度,如此一來,較高溫的烹調便能加快食物煮熟的速度,是個節省能源的好設計喔!

日常生活也有水的三相同時存在的案例喔,你一定也不陌生,例如可樂加冰塊的場景在歡樂氣氛中常見到吧!加了冰塊的可樂口感更好之外,你發現到嗎,這個時候的水、冰、水蒸氣就是同時存在的,而水的三種情況能共存並且保持平衡又是什麼原因呢?答案是:只有在壓力611Pa、溫度0.01℃時才會出現,物質的三相點(固相、液相、氣相)才得以穩定共存。

小朋友還有發現其他應用或相關現象嗎?一起想想吧!

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