深度课堂: 热传递的基础与沸腾时的温度变化特点

物态变化伴随着吸热或放热，物体吸、放热的过程就是一种热量传递的过程，简称热传递。热传递的方向是从高温物体向低温物体，或从物体的高温部分向低温部分。热传递的条件是物体之间存在温度差，终止条件是物体间没有温度差，即温度相等。

分析物体吸放热的过程，必须明确吸放热的对象，或者说明确谁在吸热、谁在放热。A、B之间发生热传递，要么A放热、B吸热，要么B放热、A吸热。如图为热量传递的两种方向。

温度计是如何测量温度的呢？以测气温为例，当玻璃泡与空气长时间接触，它们之间有足够的时间完成热传递，或者说玻璃泡与空气之间的热传递应该已经终止了，那么此时玻璃泡与空气之间就没有温度差，即玻璃泡的温度等于空气温度。其实很多生活经验可以说明这一点：一杯水长时间放在冰箱冷藏，那么它的温度就等于冰箱冷藏室的温度；如果取出后长时间放在房间内，那么它的温度有和房间气温相同了；如果你想用温度计测量炎炎夏日室外的气温，就得将温度计放在室外5分钟以上，如图。

如果将一支温度计的玻璃泡涂上酒精，会发生什么？首先要明确的是涂抹酒精之前的温度计示数应等于空气温度。涂抹酒精后，酒精蒸发吸收玻璃泡的热量，玻璃则泡放出热量，玻璃泡的温度就会降低。不能理解成酒精吸收热量使温度计示数升高，因为酒精吸收热量后变成气体蒸发到空气中了，酒精蒸汽将吸收的热量带走，使玻璃泡的温度降低，示数减小。

当酒精蒸发完后，温度计示数远低于空气温度，此时温度计与空气又存在温度差，玻璃泡会与空气发生热传递：玻璃泡吸收空气的热量，示数升高，直至温度计与空气的温度相同时，终止热传递，示数保持空气温度不变。那么空气的温度会不会下降呢？由于玻璃泡吸收的热量非常少，对空气的影响可以忽略，可以认为气温没有发生变化。所以涂抹酒精后温度计的整个示数变化是“先降低后升高，最后保持不变”。

水沸腾前后的温度变化与吸热的规律：水沸腾前不断对水加热的过程中，大部分处于液态，虽然有缓慢的蒸发，但水从酒精灯吸收的热量远大于蒸发所带走水的热量，所以水的热量总体是增加的，温度不断升高。随着水温的升高，水与环境温差增大，水向空气的放热增大、水的蒸发带走的热量也会增大，水的热量损失增大，在同样的酒精灯加热下，烧杯中水的热量增加变缓，水温上身变缓，如图红圈处所示。

如果不考虑热量散失，那么沸腾图像应该是这样的：

当水温达到沸点时，烧杯内水的汽化现象突然变得非常剧烈，无论是表面还是内部，液态水都在快速地汽化——由液态变成气态，这个过程需要吸收大量的热，同时水蒸气把吸收的热量带走散失到空气中，此时水从酒精灯吸收的热量与被水蒸气带走的热量相等，使得水温不再升高。

随着沸腾的继续，烧杯内的水不断地从酒精灯吸热，但温度始终保持不变，这个过程直到烧杯中的液态水全部变为气态，烧干为止。