为何铁在熔化的过程中会有一个变软的阶段,而冰化成水却没有这个阶段?

如题所述

铁的熔点是1538℃,沸点是2750℃;冰的熔点是0℃,沸点与水相同,是100摄氏度,冰属于固体水的一种,变成水之前,会先变成“冰水混合物”,与“铁变软”的过程类似,而铁与冰都属于“晶体结构”,加热后变成“液态铁”或“液态水”的过程基本相同,铁看似有一个“变软”的过程,但这是分子、原子运动造成的“假象”。

铁与水涉及到的专业术语

铁是自然界中存在的一种金属元素,在自然状态下存在形式为为固体;而水属于“氢氧化合物”,在常温常压下为无色无味的透明液体,只有温度达到0℃时,才会转化成“固态水”,也就是冰;铁水是“液态铁”的一种,通俗点理解就是“处于液体状态的铁”;冰水是液态水和固态水混合形成的物质,是水除了“液态水”和固态水”之外的另一种状态。

熔点指的是固体由固态转化为液态的温度,而沸点指的是“液体内部形成的气泡中的饱和蒸汽压与外界施予的压强相等”的状态,让液体保持这个状态的温度就是“沸点”。此外,人们通常所说的“标准大气压”,指的就是标准大气条件下海平面的气压,可以理解为“正常的自然环境大气压”。

铁融化成液态铁的过程

接下来再来说说铁融化成液态铁的过程,当固态铁在标准大气压环境下被加热时,内部分子会发生剧烈运动,温度达到1538℃时,固态铁开始融化,当温度达到2750℃时,液态铁开始沸腾。结合前文中对“术语”详细的介绍,也就能弄清楚固态铁变成液态铁的原因和过程了。

冰融化成水的过程

冰融化成水的过程与固态铁融化成液态铁的过程基本相同,当标准大气压下的温度达到0℃时,冰会融化成“冰水”,当标准大气压下的温度达到100℃时,水开始沸腾,也就是说冰的熔点为0℃,沸点与水相同,是100℃。

为何铁在熔化的过程中会有一个变软的阶段,而冰化成水却没有这个阶段?

通过前文一系列的介绍,我们得知铁的熔点为1538℃,而冰的熔点为0℃,两者相差了1500多℃。在标准大气压下,人们可以使用非常简单的手段让冰和铁达到0℃,但却没有能力让固态铁在瞬间达到1538℃。如果达不到这个温度,铁看上去好像在变软、变红,但这是因为铁内部分子运动、原子间相互作用导致铁的,只要没有达到熔点,它就不会变成“液态铁”,在没有达到熔点之前,它仍然是一块“固态铁”,看似有融化的过程,但实际上并没有。

而冰化成水,实际上也存在一个“变软”的过程,那就是“熔点”与铁相类似,当冰的温度无限接近熔点温度时,受温度的影响,冰(固态水)的内部分子发生运动,最终化成“冰水混合物”。当冰水混合物的温度进一步上升时,会完全变成水,但因为受热面的问题,冰水混合物完全化成水也会有一个“融化(变软)”的过程,当温度达到100℃时,它就会沸腾,与铁达到2750℃沸腾是一样的。

所以,人们之所以感觉铁融化会有一个“变软”的阶段,是因为铁在接近熔点温度时,内部分子、原子运动正在逐渐将固态铁转化成液态铁,只不过铁的熔点和沸点温度较高,升温加热需要一个过程,看似好像在逐渐变软一样。

此外,固态铁和固态冰都属于晶体结构,它们才会有熔点和沸点,而非晶体结构的材料不存在绝对的熔点和沸点,比如玻璃和沥青,只要对它们进行加热,就会逐渐的变软融化,与铁、冰完全不同。

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第1个回答  2021-11-12
和水的结构是有关系的,水遇冷变成了冰,但是分子结构没有发生变化,所以融化的时候不会出现软化的情况。
第2个回答  2021-11-12
因为铁和冰有很大的区别,而且冰不是最稳定的状态,所以会这样。
第3个回答  2021-11-12
因为冰化成水是从固体化成液体,所以不会有明显变软的阶段。