物質的三態

6/25的科學補給讚節目前半部介紹物質的三態，水是地球最容易觀察物質三態變化的物質，冰、水及水蒸氣是水的固、液及氣態同時存在於地球上。當溫度改變時，三態之間會相互轉變，轉變的過程中，會吸收或是放出熱，例如，冰吸熱變成水，水蒸氣凝結為水的過程中會釋放出熱，水的三態變化調節了地球的熱量，是形天氣變化的主要原因。

我們看到的水其實是由許多的水分子所組成，水分子間存在有相互吸引的力量，但這個力量與分子間距離成反比，液態時分子間距離大，引力不明顯，所以水並沒有固定的形狀。當溫度下降時，水分子具有的能量變小，使得分子間距離減少，分子彼此吸引，無法自由移動，因此冰具有固定的形狀。相反的，當溫度升高時，水分子具有的能量變大，水不僅可以自由移動，且距離也變大許多，因此氣體的體積迅速膨脹，但受到壓力後又可以改變，因此氣態具有可壓縮性。

為什麼不容易見到其他物質的三態變化？這是因為水在100度就發生三態變化，而其他物質的狀態變化溫度差異大，例如，鐵是生活中常見的物質，它的熔點是1536.5℃，鐵要加熱到超過攝氏1500度以上才會變成液態，因此只有在大型的煉鋼廠中才可以見到液態的鐵；傳統燈泡會使用鎢當燈絲，是因為它的熔點高達3,407℃，即使將它加熱至高溫也不容易因熔化燒壞。

有些物質熔點高，也有些物質的熔點則是非常低，例如，二氧化碳的熔點只有-78.5℃，使用乾冰時一定要做好防護措施，以免凍傷。乾冰在一般大氣壓的環境下並不會變成液態，而是直接變成氣態，這個過程稱為”昇華”，由於沒有經過液態，所以稱為乾冰。其他常見的氣體如氧氣和氮氣，熔點更低，達零下200度以上，水的三態很容易觀察，但許多物質的三態變化卻需要特殊的條件才可以觀察到，大自然是不是很奇妙呢？