水的相變與循環
水為什麼能離開液面，又怎樣變回小水滴？
從粒子運動和能量轉移解釋蒸發、凝結、降水與匯集怎樣連接成循環。
學習目標
- 用粒子模型區分液態水與水蒸氣。
- 把蒸發和凝結與能量轉移聯繫起來。
- 根據溫度變化預測相變方向。
開始前
- 知道物質由微小粒子構成。
- 會讀攝氏溫度和簡單箭頭圖。
互動科學實驗
- 1蒸發
- 2凝結
- 3降水
- 4匯集
正在準備互動模型…
正在準備互動模型…
定性教學模型：數值和圖示用於比較趨勢，並非精密測量。
邊觀察，邊解釋
依次完成四步。按鈕會把互動模型切換到對應觀察狀態。
-
水吸收能量時，粒子平均運動更快。液面上一些粒子能夠克服相互吸引而成為看不見的水蒸氣；蒸發在沸點以下也能發生。
你的任務: 提高溫度，觀察離開液面的粒子數量怎樣變化。
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水蒸氣向較冷環境轉移能量後，粒子運動減慢並聚集成液滴。可見的雲滴是液態水，不是水蒸氣本身。
你的任務: 增加濕度或降低溫度，觀察液滴在哪裡形成。
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液滴碰撞、合併並長大；當重力作用足以使它們下落時就形成降水。下落是位置變化，不是新的相變。
你的任務: 觀察小液滴怎樣合併，指出開始下落前發生的變化。
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落下的液態水在低處匯集。物質沒有消失；當水再次獲得能量，液面上的蒸發又可開始，使過程循環。
你的任務: 沿箭頭追蹤水回到液面的路徑，說明循環中哪些過程改變了物態。
把現象連成解釋
蒸發不是沸騰
蒸發只需液面上一部分粒子具有足夠能量，所以可在許多溫度下發生。沸騰則在達到相應壓力下的沸點時，液體內部也形成氣泡。
守恆與循環
相變不會把水變成另一種物質。粒子的排列和運動改變了，H₂O 仍是 H₂O；在封閉模型中總粒子數保持不變。
檢查理解
可列印學習單
先獨立完成練習頁；答案和解釋在獨立一頁。
化學
水的相變與循環
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水為什麼能離開液面，又怎樣變回小水滴？
- 一杯水沒有沸騰，水量仍緩慢減少。最合適的解釋是？
- 冷杯外出現小水滴，最可能發生了什麼？
- 凝結時，水向周圍環境怎樣轉移能量？
解答頁
水的相變與循環
- 液面上部分粒子有足夠能量進入氣體
蒸發可在沸點以下發生；離開的仍是 H₂O 粒子。
- 空氣中的水蒸氣凝結
附近水蒸氣向冷杯轉移能量，聚集成液滴。
- 水向周圍釋放能量
氣體變液體時，水把能量轉移給較冷的周圍環境。