核心概念
物理学
蒸发
热传递
温度
引言
你有没有想过为什么当环境炎热或运动时我们会出汗？出汗是一种救命策略，可以降低身体温度并维持其体温。如果没有出汗，身体就无法调节体温，这可能会导致过热甚至中暑。但是，为什么出汗具有降温效果呢？答案是蒸发冷却。将汗液等液体从液态转化为气态需要能量。这种能量以热的形式从我们的身体或汗液中获取。由此产生的热传递导致了所需的冷却效果。在这个活动中，你可以观察到这种冷却能力的作用——准备好降温了吗？
背景
将液体转化为气态的过程称为蒸发。如果以热的形式向液体添加足够的能量，每种液体都可以转化为气体。转化为气体所需的能量称为汽化热。你需要的能量多少取决于液体的类型或周围温度等因素。如果外面已经很热，你将需要更少的能量来汽化液体；如果很冷，你将需要更多的能量。
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为了转化为气体，液体内部结合在一起的分子必须挣脱束缚进入空气中。这意味着将分子结合在一起的氢键需要断裂。因此，能够在其自身之间形成大量氢键的分子更难转化为气体，并且具有更高的汽化热。这也会影响液体的沸点。彼此之间强烈吸引的分子与那些吸引力较弱的分子相比，在更高的温度下开始沸腾。较低的沸点通常意味着液体会更快地蒸发。例如，水，一个氧原子和两个氢原子，每个分子可以形成两个氢键。其汽化热为每克 2,260 焦耳，或每克 541 卡路里，它在 100 摄氏度（212 华氏度）时开始沸腾。
当出汗时，你的身体会利用蒸发过程。汗液，由 90% 的水组成，开始蒸发。必需的汽化热从汗液本身提取，从而导致从液体到气态的热传递。这导致冷却效应（称为蒸发冷却），有助于维持体温并在身体过热时降温。冷却程度取决于蒸发速率和汽化热。在这个活动中，你将找出哪种液体具有更大的冷却能力：外用酒精还是水。你认为哪种液体蒸发时会更凉快？
材料
外用酒精
水
两个小杯子或碗
汤匙
滴管或医用滴管
准备工作
在一个小杯子或碗中装满一汤匙水。
在第二个小杯子或碗中装满一汤匙外用酒精。
步骤
使用滴管或医用滴管从第一个碗（水）中吸取一些水。
小心地在你的手背上滴一两滴，用手指涂开液体。当水接触你的皮肤时，感觉如何？
轻轻地吹一下你刚用水覆盖的皮肤区域。当吹水时，你的皮肤感觉有任何不同吗？吹气时你能感觉到温度的差异吗？感觉如何？
用一些外用酒精冲洗你的滴管，然后用滴管吸取一些酒精。
在另一只手的手背上滴相同量的液体，用手指涂开液体。当酒精接触你的皮肤时，感觉有何不同？如何？
再次，吹一下你放酒精的手背区域。你有什么感觉？与吹水相比，吹气时你的手感觉更温暖还是更凉爽？你能想到原因吗？
额外活动：找出外用酒精和水的蒸发速度。在两个不同的杯子中放入相同（少量）的水和外用酒精，然后将它们都放在阳光下。观察液体完全蒸发需要多长时间。（取决于天气有多热，这可能需要一些时间。）哪种液体蒸发得更快？你甚至可以通过在实验开始时和整个实验过程中称量杯子的重量来确定蒸发速率，以找出有多少水因蒸发而损失。
观察和结果
你感觉到水和外用酒精的冷却能力了吗？两种液体在你的皮肤上都应该感觉凉爽。吹湿手有助于水和酒精蒸发。气流还将支持热量从你的皮肤散去。你应该注意到，当你将外用酒精涂在手上时，与水相比，你的皮肤感觉凉爽得多。一旦你开始吹手，水和酒精就会开始蒸发。与水相比，酒精的汽化热较低。这意味着对于相同量的液体，与酒精相比，在水蒸发过程中会发生更多的热传递。
然而，这与你的观察结果（酒精比水具有更大的冷却效果）不符。原因是热传递的量还取决于蒸发速率。由于酒精的沸点较低（82摄氏度，而水的沸点为100摄氏度），因此与水相比，酒精蒸发的速度快得多，因此它能够从皮肤带走更多的热量。这意味着在给定的时间内，蒸发的酒精比水多得多。当你做了将相同量的酒精和水放在阳光下并监测其蒸发速率的额外活动时，你可能也注意到了这一点。影响蒸发速率的其他因素包括表面积、温度和气流。
清理
用大量冷水将任何未使用的外用酒精冲入水槽中。用肥皂洗手，并清洁你的工作区域。
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