雾凇

寒冷的冬天，冰不会熔化，冰冻的衣服却会变干；同样是寒冷的冬天，有时一夜之间光秃秃的枝条上就可能挂满亮晶晶的冰花。前者是升华现象，后者是凝华现象。为什么同样是低温，一个发生升华，另一个却发生凝华呢？

从分子运动论的角度来看，再低温度的冰的表层中也会有个别特别“窜”的、最终能够挣脱其它分子束缚而向外逃逸出去的分子。从这个角度上讲，升华其实是一种非常普遍的现象（读者可想想影响升华快慢的因素有哪些。）。然而，在日常生活中，除了樟脑丸外，其它固体好似都未曾发生升华。这又是为什么呢？

不同固体分子间的相互作用不同，进而也就导致分子逃逸所需跃过的“门坎”也不相同。“门坎”低的，如樟脑丸，在常温下没几天就明显变小；“门坎”高的，如金刚石，在常温下似乎可以“永留传”。温度升高，不仅固体中较“窜”的分子愈来愈多，而且“门坎”也会略有降低，升华也就会愈来愈快，能观察到的升华现象也就会愈来愈多——如将装有碘的球形烧瓶放入热水中，很快就能看到一股紫色的气体冉冉升起；用久的灯管两端变黑，也是钨丝受热升华、钨蒸气遇冷凝华形成的。

然而，正如悬浮在空气中的小水滴是变大还是变小，取决于单位时间内被它俘获的水分子与从它表面逃逸的水分子的多少一样，冰块表面发生的是升华还是凝华，也是取决于同一时间内被它俘获的水分子与从它表面逃逸的水分子的多少。在一段时间内，逃逸水分子的多少显主要由冰块的温度和表面积决定，俘获的水分子的多少则显然还与气温、空气中水分子的疏密程度等密切相关。当空气中的水分子特别少时，逃逸多俘获少，冰冻的衣服也会变干；当空气中的水分子突然“爆棚”时，俘获多逃逸少，光秃秃的树枝也就会在一夜之间挂满冰花。当然，这里空气中水分子的多少也是相对于冰块和枝条的温度而言的。

其它物质也是如此。将一颗樟脑丸放在一个密封性很好的小玻璃瓶中，放上一两年，它也不会完全消失。被“囚禁”的樟脑丸不会消失，只是因为随着瓶内空气中樟脑分子的增多，最终单位时间内有多少分子从樟脑丸逃逸到空气中去，也就有多少分子被俘获到樟脑丸上了。将碘升华凝华管（一种装有几粒碘颗粒的全封管）浸没在热水中，管内很快就充满了紫色的碘蒸气。碘蒸气之所以会暴增，是因为在达到新的平衡前，直接从固态变为气态的碘比直接从气态变为固态的碘多。反过来，将充满紫色碘蒸气的碘升华凝华管浸没在冷水中，因为在达到新的平衡前，直接从气态变为固态的碘比直接从固态变为气态的碘多得多，所以紫色很快就会“消失”。

因此，和熔化与凝固、汽化与液化一样，升华与凝华也与概率密切相关的。不仅物态变化，物理学家们在仔细研讨、深入分析所有与温度有关的现象后发现，一切热现象居然在本质上都与概率密切相关。通过巧妙地运用数学中的概率统计策略，物理学家最终建立起了一门以分子运动论为基础的关于热现象的逻辑严密的理论－－统计力学。这门从看不见的分子的运动出发导出物质种种可观测性质的学科，早已成为人们认识世界、改造世界的强大武器。

拓展题：

上网查查“露点”、“霜点”和水的三相图，了解水的状态与温度、压强的关系，并想想为什么。