初中物理 03 物态变化：固态、液态、气态

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一、物质的三种基本状态与物态变化定义

三种基本状态：自然界中物质常见的三种状态为固态（s）、液态（l）、气态（g），状态的差异本质是分子间距离和分子运动剧烈程度不同：

固态：分子间距离小，分子运动缓慢，有固定形状和体积（如冰、铁块）；

液态：分子间距离中等，分子运动较快，无固定形状但有固定体积（如水、酒精）；

气态：分子间距离大，分子运动剧烈，无固定形状和体积（如水蒸气、空气）。

物态变化：物质从一种状态转变为另一种状态的过程，称为物态变化。物态变化的发生需要吸热或放热（能量转移），且均围绕“温度”这一关键条件展开（晶体熔化、凝固有固定温度，非晶体无固定温度）。

二、六种物态变化分类（按“吸热/放热”与“状态变化方向”划分）

（1）吸热的物态变化（需要从外界吸收热量）

熔化：物质从固态→液态的过程（如冰熔化成水、蜡烛熔化成蜡油）。

关键特点：晶体熔化时有固定熔点（温度不变，持续吸热），非晶体熔化无固定熔点（温度持续升高，持续吸热）。

常见晶体：冰（熔点0℃）、海波、金属（如铁、铜）；常见非晶体：石蜡、玻璃、松香。

汽化：物质从液态→气态的过程（如水蒸发成水蒸气、酒精挥发）。

两种形式：

1. 蒸发：在任何温度下、在液体表面发生的缓慢汽化（如湿衣服晾干），影响蒸发快慢的因素：①温度越高，蒸发越快；②表面积越大，蒸发越快；③空气流动越快，蒸发越快。

2. 沸腾：在一定温度（沸点）下、在液体表面和内部同时发生的剧烈汽化（如水沸腾），特点：沸腾时温度不变，持续吸热（气压影响沸点，标准大气压下，水的沸点为100℃，气压越高，沸点越高）。

升华：物质从固态→气态的过程（跳过液态，直接转化）（如干冰升华成二氧化碳气体、樟脑丸变小、冬天冰冻的衣服变干）。

关键特点：无液态中间过程，持续吸热（干冰升华吸热可用于人工降雨、舞台烟雾）。

（2）放热的物态变化（向外界释放热量）

凝固：物质从液态→固态的过程（如水凝固成冰、铁水凝固成铁块）。

关键特点：晶体凝固时有固定凝固点（温度不变，持续放热），非晶体凝固无固定凝固点（温度持续降低，持续放热）；晶体的熔点与凝固点温度相同（如冰的熔点0℃，水的凝固点也为0℃）。

液化：物质从气态→液态的过程（如水蒸气液化成小水珠、冬天哈气看到“白气”）。

两种实现方式：①降低温度（如水蒸气遇冷玻璃液化成小水珠）；②压缩体积（如液化气罐中，石油气被压缩成液态）。

注意：“白气”不是气态（水蒸气看不见），而是液态的小水珠（气态水蒸气遇冷液化形成）。

凝华：物质从气态→固态的过程（跳过液态，直接转化）（如霜的形成、窗玻璃上的冰花、雾凇）。

关键特点：无液态中间过程，持续放热（如冬天早晨，空气中的水蒸气遇冷直接凝华成霜）。

三、关键概念辨析

晶体与非晶体：核心区别是“是否有固定的熔点/凝固点”，晶体熔化/凝固时温度不变，非晶体温度持续变化。

蒸发与沸腾：都属于汽化（吸热），区别在于“发生条件（温度）”“发生位置”“剧烈程度”（蒸发：任何温度、表面、缓慢；沸腾：一定温度、表面+内部、剧烈）。

水蒸气与“白气”：水蒸气是气态（无色透明，看不见），“白气”是液态小水珠（气态水蒸气遇冷液化形成，看得见）。

四、物态变化是物质在固态、液态、气态之间的相互转化，共分为熔化、凝固、汽化、液化、升华、凝华六种基本形式。

（1）熔化（固态→液态，吸热）

熔化是物质从固态吸收热量后转变为液态的过程，需达到物质的“熔点”（晶体有固定熔点，非晶体无固定熔点）。

1. 冰化成水：冬天室外的冰块、冰箱冷冻层的冰，在室温下吸收热量，温度达到0℃（冰的熔点）后逐渐变成液态水。

2. 蜡烛融化：点燃蜡烛时，火焰的热量使固态蜡芯周围的蜡受热，温度升高到熔点后变成液态蜡，顺着蜡烛流下。

3. 巧克力变软：常温下的巧克力（固态）若放在手心或温暖环境中，吸收热量后熔点较低的可可脂先熔化，导致巧克力整体变软甚至成液态。

4. 积雪消融：春天或气温回升时，地面的积雪吸收空气中的热量，温度达到0℃后从固态雪变成液态水，形成“融雪”。

5. 金属焊接：电焊时，电流产生的高温使固态金属焊条（如铁、铜焊条）吸收热量，达到熔点后熔化成液态金属，冷却后将两块金属连接。

6. 冰棒化掉：从冰箱拿出的冰棒（固态）接触室温空气，吸收热量后温度升高，超过0℃后熔化成液态的糖水。

7. 沥青路面软化：夏季高温时，固态沥青吸收太阳辐射的热量，温度升高到其软化点（非晶体无固定熔点），导致路面变得松软。

8. 海波实验：物理课中，固态海波（晶体）加热到48℃（熔点）时，持续吸热但温度不变，逐渐从固态熔化成液态海波。

9. 冻肉解冻：冰箱冷冻的肉类（固态冰包裹肉）放在室温下，吸收热量后冰先熔化，肉逐渐恢复柔软的液态（肉中水分）状态。

10. 冰糖溶解（熔化辅助）：将固态冰糖放入热水中，热水的热量使冰糖先熔化（部分），再进一步溶解在水中，形成糖水。

（2）凝固（液态→固态，放热）

凝固是熔化的逆过程，物质从液态放出热量后转变为固态，需达到物质的“凝固点”（与熔点温度相同，晶体有固定凝固点）。

1. 水结冰：冬天室外气温低于0℃时，池塘、河面的液态水放出热量，温度降至0℃（水的凝固点）后逐渐变成固态冰。

2. 制作冰淇淋：将液态的奶油、牛奶混合物放入冰箱冷冻层，混合物放出热量，温度降低到凝固点后变成固态冰淇淋。

3. 蜡烛油变硬：蜡烛燃烧时流下的液态蜡油，接触低温的桌面或地面后，迅速放出热量，冷却凝固成固态蜡块。

4. 动物油凝固：液态的猪油、牛油（常温下若温度较高），放入冰箱或降温后，放出热量，温度降至凝固点后变成白色固态油脂。

5. 钢水铸造成钢锭：炼钢炉中熔化的液态钢水，倒入模具后，在空气中放出大量热量，逐渐冷却凝固成固态钢锭。

6. 冬天水管冻裂：夜间气温低于0℃时，水管内的液态水放出热量凝固成冰，冰的体积比水大，导致水管被撑裂。

7. 果冻成型：液态的果冻液（含明胶）倒入模具后，放入冰箱冷藏，放出热量后明胶凝固，形成固态果冻。

8. 蜡模制作：将液态蜡倒入模具，冷却后放出热量，蜡凝固成与模具形状一致的固态蜡模（常用于铸造工艺）。

9. 雪变成冰：地面的积雪（固态）若受到压力（如行人踩踏）或温度波动，部分雪先熔化成水，再放出热量凝固成固态冰，形成“冰壳”。

10. 医用石膏固定：液态的石膏浆（硫酸钙溶液）涂抹在骨折部位的纱布上，与水反应后逐渐放出热量，凝固成固态石膏，起到固定骨骼的作用。

（3）汽化（液态→气态，吸热）

汽化是物质从液态吸收热量后转变为气态的过程，分为“蒸发”（任何温度下，液体表面发生）和“沸腾”（一定温度下，液体表面和内部同时发生）两种形式。

1. 湿衣服晾干：衣服上的液态水，在室温下通过“蒸发”（表面水分子吸热后脱离液面）变成水蒸气，扩散到空气中，衣服逐渐变干。

2. 水壶烧水沸腾：液态水加热到100℃（标准大气压下的沸点）时，“沸腾”开始，水的表面和内部同时产生大量气泡（水蒸气），吸热后变成气态水蒸气。

3. 洒在地面的水消失：夏天地面洒水后，液态水吸收地面和空气的热量，快速蒸发成水蒸气，地面很快变干（温度越高、空气越干燥，蒸发越快）。

4. 游泳池水减少：游泳池中的液态水，长期暴露在空气中，通过蒸发不断变成水蒸气，即使不换水，水位也会缓慢下降。

5. 酒精消毒时皮肤发凉：液态酒精涂抹在皮肤上，快速蒸发（酒精沸点低，易蒸发），吸收皮肤的热量，导致皮肤感觉凉爽。

6. 煮面条时水面“冒泡”：面条下锅后，水加热到沸点时沸腾，液态水变成水蒸气，形成气泡上升到水面破裂，释放水蒸气。

7. 雨后路面变干：下雨后，路面的积水在阳光照射下吸收热量，通过蒸发变成水蒸气，路面逐渐恢复干燥。

8. 吹风机吹干头发：吹风机吹出的热风，加速头发上液态水的蒸发（热风提高温度、加快空气流动，均能促进蒸发），吸收热量后水变成水蒸气，头发变干。

9. 实验室蒸馏水制作：液态水加热沸腾后变成水蒸气，水蒸气通过冷凝管冷却后又变成液态水（蒸馏水），核心步骤是水的汽化。

10. 夏天出汗降温：人体出汗时，汗液（液态水）在皮肤表面蒸发，吸收人体的热量，带走多余热量，起到调节体温的作用（蒸发吸热制冷）。

（4）液化（气态→液态，放热）

液化是汽化的逆过程，物质从气态放出热量后转变为液态，常见于“降温”或“加压”条件下（如水蒸气遇冷液化）。

1. 冬天玻璃上的水珠：室内温暖的水蒸气（气态）接触到冰冷的玻璃时，放出热量，温度降低，液化成液态的小水珠，附着在玻璃内侧。

2. 水壶嘴冒“白气”：水壶烧水时，壶嘴喷出的高温水蒸气（气态，肉眼看不见），接触室温空气后放热，液化成液态的小水滴，形成肉眼可见的“白气”（注意：“白气”是液态，不是气态）。

3. 冷饮瓶外壁“出汗”：从冰箱拿出的冷饮瓶（温度低），周围空气中的水蒸气接触瓶壁后放热，液化成液态的小水珠，附着在瓶壁上，像“出汗”一样。

4. 雾的形成：夜间或清晨，空气中的水蒸气（气态）遇冷（温度降低），放出热量液化成液态的小水滴，悬浮在近地面空气中，形成雾。

5. 露水的形成：清晨，植物叶片温度较低，空气中的水蒸气接触叶片后放热，液化成液态的小水珠，附着在叶片上，形成露水。

6. 空调外机滴水：空调制冷时，室内空气中的水蒸气接触低温的蒸发器，放热液化成液态水，通过排水管排出室外，导致外机下方滴水。

7. 冬天口中呼出“白气”：人体呼出的温暖水蒸气（气态），接触寒冷的室外空气后放热，液化成液态的小水滴，形成“白气”。

8. 浴室镜子起雾：洗澡时，热水产生的大量水蒸气（气态）接触冰冷的镜子，放热液化成液态的小水珠，附着在镜面上，导致镜子模糊。

9. 液化石油气（LPG）：天然气（气态）在加压条件下，放出热量后液化成液态的石油气，储存在钢瓶中（加压可促进气态物质液化）。

10. 汽车玻璃除雾：冬天车内温度高，水蒸气接触冰冷的车窗玻璃时液化成小水珠（玻璃起雾），开启空调热风（提高玻璃温度），可使水珠重新汽化，或阻止水蒸气液化。

（5）升华（固态→气态，吸热）

升华是物质从固态直接吸收热量后转变为气态的过程，跳过液态阶段，常见于易升华的物质（如碘、干冰、樟脑丸）。

1. 干冰“冒烟”：干冰是固态二氧化碳，在室温下无需熔化，直接吸收热量升华成气态二氧化碳，同时使周围空气中的水蒸气液化成小水珠，形成“白雾”（注意：干冰本身不“冒烟”，“白雾”是水蒸气液化的结果）。

2. 樟脑丸变小：衣柜中的固态樟脑丸，在室温下缓慢吸收热量，直接升华成气态樟脑分子，扩散到空气中，导致樟脑丸逐渐变小甚至消失。

3. 冬天冰冻的衣服变干：北方冬天气温低于0℃，衣服上的固态冰无法熔化，但会直接吸收空气中的热量升华成气态水蒸气，衣服即使结冰也能慢慢变干。

4. 碘的升华实验：物理课中，固态碘放在烧杯中加热，不熔化直接吸收热量，升华成紫红色的碘蒸气（气态），停止加热后，碘蒸气又会凝华成固态碘。

5. 舞台烟雾效果：舞台上使用干冰，干冰升华吸热，使周围空气温度骤降，空气中的水蒸气液化成小水珠或凝华成小冰晶，形成“烟雾”效果（非干冰本身的气体）。

6. 雪后晴天积雪减少：冬天雪后若气温较低但阳光充足，固态雪不熔化，直接吸收太阳热量升华成气态水蒸气，导致积雪在无融化的情况下逐渐减少。

7. 干冰冷藏食物：运输海鲜、冰淇淋时，用干冰作为制冷剂，干冰升华吸热，保持低温环境，且升华后直接变成气体，不会留下液态水（避免食物受潮）。

8. 钨丝灯用久了变细：白炽灯的钨丝（固态）在通电时温度极高，部分钨丝直接吸收热量升华成气态钨分子，附着在灯泡内壁，导致钨丝逐渐变细。

9. 干冰人工降雨：将干冰撒入云层，干冰升华吸热，使云层中的水蒸气凝华成小冰晶，小冰晶长大后形成雨滴落下（干冰升华是人工降雨的关键步骤之一）。

10. 固态萘丸消失：萘丸（类似樟脑丸，固态）放在密闭容器中，会缓慢吸收热量升华成气态萘，容器内充满萘蒸气，若降温，萘蒸气又会凝华成固态萘。

（6）凝华（气态→固态，放热）

凝华是升华的逆过程，物质从气态直接放出热量后转变为固态的过程，跳过液态阶段，常见于气态物质快速降温时。

1. 霜的形成：深秋或冬天夜间，气温低于0℃，空气中的气态水蒸气接触冰冷的地面、植物叶片，直接放出热量凝华成固态的小冰晶，附着在表面，形成霜。

2. 雪的形成：高空中的气态水蒸气，在低温（低于0℃）条件下，直接放出热量凝华成固态的小冰晶，小冰晶聚集形成雪花，飘落地面。

3. 灯泡内壁变黑：白炽灯的钨丝升华成气态钨分子后，遇到温度较低的灯泡内壁，放出热量直接凝华成固态钨，附着在灯泡内壁，导致灯泡变黑。

4. 雾凇（树挂）的形成：冬天清晨，空气中的气态水蒸气接触低温的树枝、电线，直接放出热量凝华成固态的小冰晶，附着在树枝上，形成洁白的雾凇。

5. 干冰降温导致水蒸气凝华：干冰升华吸热，使周围空气中的气态水蒸气温度骤降，直接凝华成固态小冰晶，形成“白雾”中的小颗粒（部分“白雾”是凝华的冰晶）。

6. 冰箱冷冻层的霜：冰箱冷冻层温度低于0℃，空气中的气态水蒸气进入冷冻层后，直接放出热量凝华成固态的霜，附着在冷冻室内壁或食物表面。

7. 碘蒸气凝华：碘升华产生的紫红色碘蒸气，停止加热后温度降低，直接放出热量凝华成固态碘，附着在烧杯内壁，形成黑色或紫色的碘晶体。

8. 冬天窗户上的冰花：北方冬天夜间，室内温暖的气态水蒸气接触温度极低（低于0℃）的玻璃，直接凝华成固态的小冰晶，在玻璃内侧形成美丽的冰花（形状由玻璃表面的微小凸起决定）。

9. 飞机尾迹（凝结尾迹）：飞机飞行时，发动机排出的水蒸气（气态）在高空低温环境下，直接放出热量凝华成固态小冰晶，或与空气中的颗粒物结合形成小冰晶，形成白色的尾迹（通常持续数分钟至数小时）。

10. 干冰人工降雪：在低温天气下，向云层中撒干冰，干冰升华吸热使云层温度骤降，云层中的气态水蒸气直接凝华成固态小冰晶，小冰晶长大后形成雪花落下。

例题1：物态变化类型判断（熔化）题目：春天到来，河里的冰逐渐变成水，这一过程属于（）

A. 熔化 B. 凝固 C. 汽化 D. 液化

解析：判断物态变化的关键是明确“初始状态”和“最终状态”。冰是固态，水是液态，“固态→液态”的过程为熔化，且熔化需要吸热（春天温度升高，冰吸热熔化）。

答案：A

例题2：晶体与非晶体的区别题目：下列物质中，属于晶体的是（）

A. 石蜡 B. 玻璃 C. 海波 D. 松香

解析：晶体有固定熔点，非晶体无固定熔点。常见晶体包括海波、冰、金属等；石蜡、玻璃、松香均为非晶体。

答案：C

例题3：汽化现象判断（蒸发）题目：夏天，洒在地面上的水很快就干了，这一现象属于（）

A. 蒸发 B. 沸腾 C. 液化 D. 升华

解析：水从液态变成气态，属于汽化；该过程在常温下（任何温度）、在水的表面发生，且过程缓慢，符合“蒸发”的特点（沸腾需要达到沸点，且是剧烈汽化，此处不符合）。

答案：A

例题4：液化的实现方式（降低温度）题目：冬天，戴眼镜的人从寒冷的室外进入温暖的室内，眼镜片上会出现一层“水雾”，这是因为（）

A. 室内的水蒸气遇冷液化成小水珠 B. 室外的水蒸气遇热液化成小水珠

C. 室内的水蒸发成水蒸气 D. 眼镜片上的冰熔化成水

解析：“水雾”是液态小水珠，来源是空气中的水蒸气（气态）；室外寒冷，眼镜片温度低，进入室内后，室内温度高的水蒸气遇到冷的镜片，温度降低，液化成小水珠附着在镜片上。

答案：A

例题5：升华现象判断题目：舞台上常用干冰制造“云雾缭绕”的效果，干冰在常温下会直接变成二氧化碳气体，这一过程属于（）

A. 熔化 B. 汽化 C. 升华 D. 凝华

解析：干冰是固态的二氧化碳，直接变成气态的二氧化碳，“固态→气态”且跳过液态，属于升华；升华吸热，使周围空气温度降低，空气中的水蒸气液化成小水珠，形成“云雾”。

答案：C

例题6：凝固现象与晶体凝固点题目：标准大气压下，水的凝固点是0℃，下列说法正确的是（）

A. 0℃的水一定是液态 B. 0℃的冰一定是固态

C. 0℃的水放热会凝固成冰 D. 0℃的冰吸热会立即变成水

解析：0℃是水的凝固点（也是冰的熔点），0℃时水和冰可以共存（固液共存态）。A错误（0℃的水可能是液态或固液共存）；B错误（0℃的冰可能是固态或固液共存）；C正确（0℃的水持续放热，会凝固成冰，温度保持0℃不变）；D错误（0℃的冰需要持续吸热，先达到熔点，继续吸热才会熔化，不会“立即”变成水）。

答案：C

例题7：沸腾的特点（温度不变）题目：标准大气压下，给烧杯中的水加热至沸腾，继续加热，水的温度将（）

A. 升高 B. 降低 C. 保持100℃不变 D. 无法确定

解析：沸腾的特点是“达到沸点后，持续吸热但温度不变”。标准大气压下，水的沸点是100℃，沸腾后继续加热，水持续吸热但温度保持100℃不变。

答案：C

例题8：凝华现象判断（霜的形成）题目：冬天早晨，地面上出现的霜，是由空气中的哪种状态变化形成的（）

A. 液态→固态 B. 气态→固态 C. 固态→气态 D. 气态→液态

解析：霜是固态的小冰晶，来源是空气中的水蒸气（气态）；冬天夜晚温度低，空气中的水蒸气遇冷，直接从气态变成固态的霜，属于凝华（跳过液态）。

答案：B

例题9：影响蒸发快慢的因素题目：下列措施中，能加快湿衣服晾干速度的是（）

A. 将衣服晾在阴凉处 B. 将衣服晾在密闭的衣柜中

C. 将衣服展开晾在通风处 D. 将衣服叠起来晾

解析：加快蒸发的因素：①升高温度；②增大表面积；③加快空气流动。A错误（阴凉处温度低，减慢蒸发）；B错误（密闭衣柜中空气不流动，减慢蒸发）；C正确（展开增大表面积，通风加快空气流动，加快蒸发）；D错误（叠起来减小表面积，减慢蒸发）。

答案：C

例题10：物态变化中的吸放热判断题目：下列物态变化过程中，需要吸收热量的是（）

A. 冬天，湖水结冰 B. 夏天，冰棍冒“白气”

C. 秋天，草叶上出现露珠 D. 春天，冰雪消融

解析：先判断各选项的物态变化类型，再确定吸放热：A.湖水结冰（液态→固态，凝固，放热）；B.冰棍冒“白气”（气态水蒸气→液态小水珠，液化，放热）；C.露珠（气态水蒸气→液态小水珠，液化，放热）；D.冰雪消融（固态冰→液态水，熔化，吸热）。

答案：D

例题11：非晶体的熔化特点题目：给石蜡加热，石蜡的温度随时间变化的图像是（）

A. 温度持续升高 B. 温度先不变，后升高

C. 温度先升高，后不变 D. 温度持续降低

解析：石蜡是非晶体，非晶体熔化的特点是“无固定熔点，持续吸热，温度持续升高”（晶体熔化是“温度先升高，达到熔点后不变，完全熔化后再升高”）。

答案：A

例题12：液化的两种方式（压缩体积）题目：日常生活中使用的液化气，是通过什么方式将石油气变成液态储存的（）

A. 降低温度 B. 压缩体积 C. 既降低温度又压缩体积 D. 升华

解析：液化气罐体积有限，石油气是气态，要变成液态储存，需通过“压缩体积”（增大压强，使气态分子间距离变小，转化为液态）；降低温度也能液化，但液化气罐主要靠压缩体积实现。

答案：B

例题13：升华的应用（干冰）题目：干冰可用于人工降雨，其原理是（）

A. 干冰熔化吸热，使空气温度降低 B. 干冰升华吸热，使空气中的水蒸气液化成小水珠

C. 干冰凝固放热，使空气温度升高 D. 干冰汽化吸热，使空气温度降低

解析：干冰是固态二氧化碳，在空气中会直接升华（固态→气态），升华过程吸热，使周围空气温度降低；空气中的水蒸气遇冷，液化成小水珠或凝华成小冰晶，小水珠/小冰晶聚集形成云，最终下落形成雨。

答案：B

例题14：凝固现象的实际应用（防冻）题目：冬天，为了防止汽车水箱中的水结冰，司机常向水箱中加入防冻液，这样做的目的是（）

A. 提高水的熔点 B. 降低水的熔点（凝固点）

C. 提高水的沸点 D. 降低水的沸点

解析：水的凝固点是0℃，加入防冻液后，混合液的凝固点会低于0℃（即降低了凝固点），即使外界温度低于0℃，混合液也不易凝固，从而保护水箱。

答案：B

例题15：物态变化的综合判断（“白气”）题目：下列关于“白气”的说法，正确的是（）

A. 冬天呼出的“白气”是气态的水蒸气 B. 烧开水时冒出的“白气”是液态的小水珠

C. “白气”是空气遇冷液化形成的 D. “白气”是固态的小冰晶

解析：“白气”是看得见的，而气态水蒸气看不见，因此“白气”一定是液态或固态。冬天呼出的“白气”：呼出的水蒸气（气态）遇冷液化成液态小水珠；烧开水时的“白气”：水壶中冒出的水蒸气（气态）遇冷液化成液态小水珠。A错误（不是气态）；B正确（液态小水珠）；C错误（是水蒸气液化，不是空气）；D错误（不是固态）。

答案：B