Одна и та же молекула в разных условиях ведёт себя по-разному: ледяной кубик, что звенит в стакане, и пар из чайника — это та же молекула воды. Переходы между агрегатными состояниями народ называет чудесами, физики — фазовыми переходами.
Плавление идёт при постоянной температуре (для чистого вещества): пока лёд тает, всё подводимое тепло тратится на разрушение кристаллической решётки, а не на нагрев. Обратный процесс — кристаллизация — отдаёт ровно такое же тепло.
Испарение идёт с поверхности при любой температуре. Кипение — когда пар образуется по всему объёму жидкости и пузырьки всплывают. Оба процесса поглощают тепло.
Кипение начинается, когда давление насыщенного пара сравнивается с внешним давлением. На высоте внешнее давление меньше — поэтому кипеть легче. А в скороварке давление выше — вода кипит около 120 °C.
Некоторые вещества минуют жидкость: сухой лёд и снег возгоняются (переходят напрямую из твёрдого состояния в газ), иней — обратно (газ напрямую в кристаллы). Сублимация требует много тепла.
Перед фазовым переходом и после него тело нагревается. Нагрев считается по формуле:
У воды c = 4200 Дж/(кг·°C) — рекордсмен среди жидкостей. Поэтому вода так долго греется и так долго остывает, а море запасает жару на всю осень.
Если в термосе встретились горячее и холодное, они обменяются теплом до одного общего состояния. А сосчитать среднюю температуру помогает уравнение теплового баланса — по сути, первый закон термодинамики для обмена:
Лёд в горячую воду — не просто «нагреется». Сначала лёд должен растаять (Q = λ·m), потом получившаяся вода нагреться (Q = c·m·Δt). Считай этапы по очереди, иначе ответ разойдётся с реальностью.
В воздухе всегда есть пар. Абсолютная влажность — сколько граммов пара в кубометре. Относительная — сколько процентов от максимума, который воздух может удержать при этой температуре.
Влажность влияет на самочувствие: пот остывает тело только когда он испаряется, а во влажном воздухе испарение медленное. Потому влажная жара — самое душное испытание.