六、蒸发吸热和凝聚放热的本质原因
蒸发为什么会吸收热量?这个问题对于受过中国大陆初中以上物理教育的人解释起来应该是轻车驾熟了,他们会说:“物质从液态变成气态时,要吸收能量,所以要对外吸收热量。”或者会说:“当液体蒸发时,从液体里跑出来的分子,要克服液体表面层的分子对它们的引力而做功。这些分子能做功,是因为它们具有足够大的动能。比平均动能大的分子飞出液面,速度大的分子飞出去,而留存液体内部的分子所具有的平均动能变小了。所以在蒸发过程中,如外界不给液体补充能量,液体的温度就会下降。它就要通过热传递方式从周围物体中吸取热量,于是使周围的物体冷却。物质蒸发是一部分物质分子克服分子力变为气态的过程,克服这个力需要能量,而加热可以增大内能,加快分子运动来帮助这种挣脱分子力而逸出……”,对于这样的回答,只能说这些人具有现代科学答非所问的老毛病,因为现在问的是“为什么蒸发会吸收热量?”,而人们回答的是“吸收热量可以令物质蒸发”,这是两个完全不同的概念。这就如现实生活中小孩子好奇地问:“为什么电饭煲要通电时才能煲饭?”,如果你回答:“这是因为电饭煲通电的时候是可以煲饭的”,这貌似回答了问题实际上却属于“答非所问”,“小孩子”的疑问明显是针对通电相对没通电时的情况,而不需要你告诉他“通电时可以发热”的“常识”。“合理”的回答应该是:“因为电饭煲里面有个发热盘,只有在通电的时候,发热盘才会发热,而没通电的时候,发热盘是不会发热的,所以电饭煲只有通电的时候才能煲饭”,可见“加热可以加大蒸发量”并不是“为什么蒸发会吸收热量?”的答案,实际上在缺乏对热本质认识的情况下,就算发现这样的答案是答非所问的,但大多数人在没有更好的答案的时候也只好接受并采用这样的回答方式了。
要清晰地阐述产生蒸发吸热现象的机理,我们不妨先给什么叫“蒸发”给一个明确的定义—-蒸发就是组成液态物体的小物质与主体分离后呈气体状态或消失的现象。我们知道,宇宙一切物质都是粒子的动态凝聚物,特定空间有特定动压密度(即广义的温度),处在有特定动压密度空间的有特
