核心概念
物理學
蒸發
熱傳遞
溫度
引言
你有沒有想過為什麼當環境炎熱或運動時我們會出汗？出汗是一種救命策略，可以降低身體溫度並維持其體溫。如果沒有出汗，身體就無法調節體溫，這可能會導致過熱甚至中暑。但是，為什麼出汗具有降溫效果呢？答案是蒸發冷卻。將汗液等液體從液態轉化為氣態需要能量。這種能量以熱的形式從我們的身體或汗液中獲取。由此產生的熱傳遞導致了所需的冷卻效果。在這個活動中，你可以觀察到這種冷卻能力的作用——準備好降溫了嗎？
背景
將液體轉化為氣態的過程稱為蒸發。如果以熱的形式向液體新增足夠的能量，每種液體都可以轉化為氣體。轉化為氣體所需的能量稱為汽化熱。你需要的能量多少取決於液體的型別或周圍溫度等因素。如果外面已經很熱，你將需要更少的能量來汽化液體；如果很冷，你將需要更多的能量。
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為了轉化為氣體，液體內部結合在一起的分子必須掙脫束縛進入空氣中。這意味著將分子結合在一起的氫鍵需要斷裂。因此，能夠在其自身之間形成大量氫鍵的分子更難轉化為氣體，並且具有更高的汽化熱。這也會影響液體的沸點。彼此之間強烈吸引的分子與那些吸引力較弱的分子相比，在更高的溫度下開始沸騰。較低的沸點通常意味著液體會更快地蒸發。例如，水，一個氧原子和兩個氫原子，每個分子可以形成兩個氫鍵。其汽化熱為每克 2,260 焦耳，或每克 541 卡路里，它在 100 攝氏度（212 華氏度）時開始沸騰。
當出汗時，你的身體會利用蒸發過程。汗液，由 90% 的水組成，開始蒸發。必需的汽化熱從汗液本身提取，從而導致從液體到氣態的熱傳遞。這導致冷卻效應（稱為蒸發冷卻），有助於維持體溫並在身體過熱時降溫。冷卻程度取決於蒸發速率和汽化熱。在這個活動中，你將找出哪種液體具有更大的冷卻能力：外用酒精還是水。你認為哪種液體蒸發時會更涼快？
材料
外用酒精
水
兩個小杯子或碗
湯匙
滴管或醫用滴管
準備工作
在一個小杯子或碗中裝滿一湯匙水。
在第二個小杯子或碗中裝滿一湯匙外用酒精。
步驟
使用滴管或醫用滴管從第一個碗（水）中吸取一些水。
小心地在你的手背上滴一兩滴，用手指塗開液體。當水接觸你的皮膚時，感覺如何？
輕輕地吹一下你剛用水覆蓋的皮膚區域。當吹水時，你的皮膚感覺有任何不同嗎？吹氣時你能感覺到溫度的差異嗎？感覺如何？
用一些外用酒精沖洗你的滴管，然後用滴管吸取一些酒精。
在另一隻手的手背上滴相同量的液體，用手指塗開液體。當酒精接觸你的皮膚時，感覺有何不同？如何？
再次，吹一下你放酒精的手背區域。你有什麼感覺？與吹水相比，吹氣時你的手感覺更溫暖還是更涼爽？你能想到原因嗎？
額外活動：找出外用酒精和水的蒸發速度。在兩個不同的杯子中放入相同（少量）的水和外用酒精，然後將它們都放在陽光下。觀察液體完全蒸發需要多長時間。（取決於天氣有多熱，這可能需要一些時間。）哪種液體蒸發得更快？你甚至可以透過在實驗開始時和整個實驗過程中稱量杯子的重量來確定蒸發速率，以找出有多少水因蒸發而損失。
觀察和結果
你感覺到水和外用酒精的冷卻能力了嗎？兩種液體在你的皮膚上都應該感覺涼爽。吹溼手有助於水和酒精蒸發。氣流還將支援熱量從你的皮膚散去。你應該注意到，當你將外用酒精塗在手上時，與水相比，你的皮膚感覺涼爽得多。一旦你開始吹手，水和酒精就會開始蒸發。與水相比，酒精的汽化熱較低。這意味著對於相同量的液體，與酒精相比，在水蒸發過程中會發生更多的熱傳遞。
然而，這與你的觀察結果（酒精比水具有更大的冷卻效果）不符。原因是熱傳遞的量還取決於蒸發速率。由於酒精的沸點較低（82攝氏度，而水的沸點為100攝氏度），因此與水相比，酒精蒸發的速度快得多，因此它能夠從皮膚帶走更多的熱量。這意味著在給定的時間內，蒸發的酒精比水多得多。當你做了將相同量的酒精和水放在陽光下並監測其蒸發速率的額外活動時，你可能也注意到了這一點。影響蒸發速率的其他因素包括表面積、溫度和氣流。
清理
用大量冷水將任何未使用的外用酒精衝入水槽中。用肥皂洗手，並清潔你的工作區域。
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