第四节 升华与凝华（培优教学课件）物理沪科版2024九年级全一册

义务教育教科书 第十三章  温度与物态变化 第四节 升华与凝华 上海科学技术出版社 致老师、同学 说明 ppt使用高质量视频，资源比较大，约60MB. ppt共有47张、1段视频，可根据需要选择点播. 视频 资源 视频欣赏—《雾凇的形成》 免责 声明 视频版权归原作者，如涉及版权问题，请联系删除。 ppt版权归本工作室，如涉及侵权问题，将追究责任。 在寒冷季节的清晨，我们有时能看见叶片上、地面上覆盖着一层霜。霜是怎样形成的呢? 这涉及下面要学习的固态与气态间的物态变化。 导入新课 霜 学习目标 知道物态变化中的升华与凝华，能运用升华与凝华过程中的吸热和放热特点说明自然界和生活中的有关现象。 1. 升华及其特点 2. 凝华及其特点 3. 物态变化过程中的吸热、放热 4. 课堂总结 5. 作业 6. 综合提升训练 目录导航 一、升华及其特点 第四节 升华与凝华 一、升华及其特点 1. 升华及其现象 （1）橱柜里的樟脑球过一段时间后变小了 （2）冬天，挂在外面的湿衣服上结的冰没有熔化，过了一段时间衣服也晾干了 升华：物理学中将物质从固态直接变为气态的过程称为升华。 一、升华及其特点 2. 升华吸热 （1）探究碘的升华 【实验】如图所示，将装有少量碘的密封的玻璃管放入热水中加热，观察有什么现象发生。你能解释吗? 停止加热后，继续观察有何现象发生。你能解释吗? 【现象】放入热水中加热的过程中，我们看到紫色气体充满整个玻璃管，并且固态碘逐渐减少，最后不见了，而盛碘的玻璃管中没有液体出现，也就是固态碘没有变成液态而是从固态直接变成了气态，而在此过程中热水对碘加热，说明碘的升华过程是吸热过程。 【结论】物质由固态直接变为气态要吸热，即升华吸热。 一、升华及其特点 3. 升华吸热的应用 （1）制造舞台效果 例如，舞台上的淡淡薄雾就是干冰（固态二氧化碳）升华吸收大量的热量，使周围的温度快速下降，空气中的水蒸气遇冷液化形成的。 一、升华及其特点 （2）人工降雨 人们利用干冰升华吸热的特点进行人工降雨。将干冰“喷”入冷空气层，干冰会很快升华，在升华过程中将吸收大量的热量，使其周围冷空气层的温度急剧下降；这时，冷空气层中的水蒸气便会变成小冰晶；小冰晶逐渐变大后下落，在下落中遇到暖气流就会熔化而形成雨。 人工降雨 一、升华及其特点 （4）医学手术 现在医学中利用的“冷冻疗法”，就是把干冰放在病变组织上，利用干冰升华吸热迅速降温冷冻，使组织坏死，达到不用“动刀”而治愈的目的。 （3）储藏食物 人们还利用干冰升华吸热的特点来保持食物新鲜。在运输蔬菜时，上面放干冰，利用它的升华来吸热降温，防止食物腐烂。 一、升华及其特点 【例题1】俗话说：“下雪天不冷，化雪天冷”，是因为雪_______成水或直接_______ 成水蒸气时（填物态变化的名称），这两种物态变化过程都要________热量。 吸收 熔化 升华 【解析】 下雪天不冷，化雪天冷，是因为雪在熔化成水时，或直接升华成水蒸气时，熔化和升华过程中都要吸收热量，使空气的温度降低。 一、升华及其特点 【例题2】碘的熔点是113.7℃，如图所示将装有固态碘的碘锤放入热水中，出现紫色气体，这是固态碘发生_______（填物态变化名称），请解释此过程中碘并没有发生熔化的原因___________ 。 热水的温度小于碘的熔点 升华 【解析】 固态的碘直接变为气态，是升华现象。 标准大气压下，水的沸点是100℃，而碘的熔点是113.5℃，说明碘在100℃的沸水中不可能熔化，所以实验过程中没有液态的碘出现。 二、凝华及其特点 第四节 升华与凝华 二、凝华及其特点 （1）探究凝华现象 ①冰花 北方冬天窗玻璃内侧会出现冰花。这是因为室内空气温度高，水蒸气遇到冷的玻璃由气态直接变为固态。 ②霜 深秋或初春，当夜间气温低于0℃时，空气中的水蒸气会在温度较低的枝叶、木头和瓦片等物体上凝成白色晶状的小冰粒，这就是霜。这是空气中的水蒸气遇到冷的植物表面，由气态直接变为固态。 1. 凝华 二、凝华及其特点 ③雾淞 冬天树枝上出现的雾淞原因：空气中的水蒸气遇到冷的树枝直接冻结在物体上的乳白色冰晶沉积物，由气态直接变为固态。 探究归纳：水蒸气由气态直接变为固态，没有经过液态。 （2）凝华 物质从气态直接变为固态的过程称为凝华。凝华是升华的相反过程。 二、凝华及其特点 2. 凝华放热 在上面所做的实验中，当把玻璃管从水中拿出后，我们看到玻璃管中碘蒸气遇冷又凝华成固态的碘颗粒，附着在玻璃片上。 说明碘在凝华过程中要放出热量，即凝华放热。 俗话说，下雪不冷化雪冷。这是为什么？ 这是由于雪是水蒸气凝华形成的，凝华时放出热量，云层和地面保存了热量，我们不会感觉到特别冷； 化雪时，雪熔化成水，并吸收热量，云层消散，空气潮湿，所以我们会感觉格外冷。 二、凝华及其特点 视频欣赏——《雾凇的形成》 入秋后最早出现的霜叫“初霜”，入春后最晚出现的霜为“终霜”。从“终霜”到“初霜”的日子为无霜期。我国北方的无霜期短，南方的无霜期长。 有霜时节，农作物常因气温降到0℃或以下而受危害乃至死亡，这就是人们常说的霜冻。实际上，使农作物受到危害的并不是霜，而是过低的气温。当空气干燥时，即使温度降到-20~-10%℃，也不会出现霜，但此时农作物早被冻坏了，这种情况称为“黑霜”。 霜与霜冻 查阅资料，结合植物学的知识，了解霜冻给农作物带来的伤害，怎样进行预防。完成一篇科普小论文，提出预防霜冻的建议。 【解析】 霜是水蒸气遇冷凝华形成的小冰晶，是凝华现象，故D符合题意，ABC不符合题意。 二、凝华及其特点 【例题3】如图所示，深秋的叶子上结了一层厚厚的“霜”，其中“霜”的形成属于下列哪种物态变化（　　） A．液化 B．汽化 C．熔化 D．凝华 D 故选D. 二、凝华及其特点 【例题4】如图所示，先将冰块放入空易拉罐中，再加入适量的盐，用筷子将冰和盐搅拌均匀，用温度计可测得冰与盐水混合物的温度约为-7℃ ，空易拉罐底部可观察到有白霜生成。该实验说明，当冰与盐混合后，冰的熔点会______（选填“降低”或“升高”）。易拉罐底部的白霜是水蒸气_______（选填“液化”、“凝固”或“凝华”）形成的。 降低 凝华 【解析】 冰的熔点为0℃，放入盐后，盐、冰、水的混合物温度为-7℃，说明加入盐后，冰的熔点变为-7℃，熔点降低了。 加入盐后的冰在熔化后，熔点很低，且在熔化时从周围吸收大量的热，使空气中的水蒸气温度降低，直接凝华成为固体，成了霜。 三、物态变化过程中的吸热、放热 第四节 升华与凝华 三、物态变化过程中的吸热、放热 从熔化、汽化、升华实验可知，这些物态变化过程都是吸热过程，而与此对应的凝固、液化、凝华则是放热过程，如图所示。 物质从固态变为液态、从液态变为气态以及从固态直接变为气态的过程中，都需要从外界吸收热量；而从气态变为液态、从液态变为固态以及从气态直接变为固态的过程中，都会向外界放出热量。 1. 物态变化过程中的吸、放热 即：物质存在“三态、六变化、三吸热、三放热” 三、物态变化过程中的吸热、放热 2. 冰箱中的吸、放热 冰箱的制冷原理也与放热、吸热的物态变化过程有关。 如图所示，当电冰箱通电后，压缩机将蒸发器内的制冷剂气体吸出，使其变成温度较高的压缩气体；然后，该制冷剂气体在冰箱的冷凝器中液化，散热装置向外界放热；最后，制冷剂液体经毛细管进入蒸发器，在蒸发器中汽化而大量吸收冰箱内的热量，这样冰箱内的温度就降低了。 蒸发器制冷剂（气体） 温度高的 压缩气体 冷凝器（液化放热） 低温低压液体 蒸发器（汽化吸热） 过去电冰箱或空调常用一种被称为氟利昂的制冷剂，这种制冷剂会破坏臭氧层。现在我国已经禁止生产、销售用氟利昂做制冷剂的电冰箱和空调了。 氟利昂与臭氧层破坏 臭氧是无色气体，有特殊臭味，故得名臭氧。距地面20~50 km高度的大气中集中了地球上90%的臭氧，这就是臭氧层。臭氧层是地球的天然屏障，使地球生命免遭强烈紫外线伤害。然而地球的臭氧层正在遭到破坏。 20世纪70年代中期以来，人们在南极大气观测中发现南极上空的臭氧含量正在逐年减少，到1985年臭氧仅为正常含量的60%~70%。这种现象被称为南极臭氧洞(图13-39)。在2020年，北极中部的大部分地区上空的臭氧含量创下了历史新低，北极上空出现罕见臭氧层空洞。 查阅资料，了解诸多可能破坏臭氧层的有害气体，完成一篇小论文，以调研结果提醒人们保护臭氧层，爱护我们的地球。 1987年“云雨”10号 卫星拍摄的南极臭氧洞 三、物态变化过程中的吸热、放热 【例题5】固态、液态和气态是物质常见的三种状态，某物质通过放热、吸热在甲、乙、丙三种物态之间转化，如图所示，甲为_____ 态，由乙到丙是______（填物态变化名称） 液 升华 【解析】 由图知，丙到甲放热，甲到乙放热，所以丙为气态，甲为液态，乙为固态。 乙到丙是固态变成气态的过程，所以是升华。 【解析】 冰雪消融是由固态变成液态的过程，是熔化现象，熔化吸热；雾是水蒸气液化形成的，液化放热；露珠是水蒸气液化形成的，液化放热；雾凇是空气中的水蒸气直接变成固态的过程，是凝华现象，凝华放热。所以冰雪消融的吸放热情况与其它三个不同，故A符合题意，BCD不符合题意。 三、物态变化过程中的吸热、放热 【例题6】自然现象中蕴含着丰富的物理知识。下列物态变化，吸放热情况与其它三个不同的是（　　） A． 冰雪消融 B． 雾绕险峰 C． 露润绿叶 D． 雾凇结成 A A B C D 故选A。 四、课堂总结 第四节 升华与凝华 课堂总结 升华和凝华 升华 凝华 ①物质从固态直接变为气态的过程称为升华. ②升华吸热. ③升华现象及应用：储藏食物、人工降雨、制造舞台烟雾等. ①物质从气态直接变为固态的过程称为凝华. ② 凝华放热. ③凝华现象及应用：霜、雪、冰花等. ①三态：固态、液态和气态. ②六种物态变化：熔化和凝固、汽化和液化、升华和凝华. ③三吸热和三放热：熔化、汽化、升华为吸热过程； 凝固、液化、凝华为放热过程。 物态变化与吸放热 五、作业 第四节 升华与凝华 作业 1．下列现象分别是什么物态变化过程？ （1）从冰柜中取出冰棍，常会看到冰棍冒“白气”。 ______ （2）冬天，能看到呼出的“白气”。 ______________ （3）冬天，室外冰冻的衣服变干了。 ______________ （4）寒冷冬夜，玻璃上常会结层冰花。 ____________ （5）屋顶瓦上结了一层霜。 _________ （6）早晨有浓雾。 _________________ （7）滴在玻璃表面的水消失了。 _________ 升华 液化 液化 凝华 凝华 液化 汽化 作业 【解析】 干冰是固态的二氧化碳，干冰易升华，升华时要从周围空气中吸收大量的热量，从而使周围空气的温度迅速降低，空气中的水蒸气遇冷凝华成小冰粒，小冰粒下落过程中又熔化为小水滴，降落到地面形成雨。 2. 人工降雨常通过飞机在空中喷洒干冰来实现。干冰在空气中迅速吸热 _______，从固态变为气态，使周围温度急剧下降，空气中的水蒸气遇冷_______ 成小冰晶，冰晶逐渐变大而下落，下落过程中熔化成水滴，水滴降落就形成了雨。（均选填物态变化的名称） 凝华 升华 作业 【解析】 夏季，白天炎热，河面的水大量蒸发，汽化成水蒸气，到了夜晚和次日清晨，气温比较低，水蒸气又液化成小水珠，飘在河面上方，形成雾。 3. 夏季的清晨，河面上飘着淡淡的白雾。请从物理学的角度解释产生这种现象的原因。 作业 【解析】 在标准大气压下，纯冰的熔点为0℃。当加入盐后，冰的熔点会降低，低于0℃，因此冰盐混合物的温度可降至0℃以下，使罐壁温度远低于0℃。周围空气中的水蒸气遇到低温罐壁时，直接由气态凝华为固态的霜，程属于凝华现象。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 4. 在1个标准大气压下，小华将冰块放于空易拉罐中并加入适量的盐，用筷子搅拌大约30s。用温度计测量罐中冰与盐水混合物的温度，可看到其示数低于0℃，这时观察易拉罐的下部和底部，就会发现有白霜生成。这是因为盐使冰的熔点（ ） A.低于0℃，白霜生成是凝华现象 B.高于0℃，白霜生成是凝华现象 C.低于0℃，白霜生成是凝固现象 D.高于0℃，白霜生成是凝固现象 A 作业 【解析】 当地的气温一直持续在-10℃以下，达不到冰的熔点，故冰不会熔化；而冰雕作品在一天天变小，是因为冰由固态直接升华为气态，即发生了升华现象。 5. 我国某地冰雕展中有很多精美的冰雕作品。该地的气温一直持续在-10℃以下，可是冰雕作品却一天天变小，在此过程中发生了哪种物态变化? 作业 【解析】 冬季，南方教室的窗玻璃表面会出现“水汽”，这是由于室内的水蒸气遇冷液化形成的小水滴，“水汽”出现在窗玻璃的内面；在北方，冬天天气寒冷，室内温度高于室外温度，室内水蒸气遇到冷的玻璃会由气态直接变为固态，即发生凝华，形成“白霜”，出现在窗玻璃的内面。 6. 冬季，南方教室的窗玻璃表面会出现“水汽”，北方教室的窗玻璃表面会结“白霜”。“水汽”和“白霜”会出现在窗玻璃的哪一面呢?为什么? 五、综合提升训练 第四节 升华与凝华 【解析】 寒冷的冬天，在窗户玻璃上常结有漂亮的“冰花”，“冰花”是屋内靠近玻璃的水蒸气，遇到冷的玻璃凝华形成的小冰晶，结在玻璃的内侧，凝华过程放热。 综合提升训练 1. 寒冷的冬天，在窗户玻璃上常结有漂亮的“冰花”，“冰花”结在玻璃的______（选填“内”或“外”）侧，这个物态变化过程要_______（选填“吸”或“放”）热。 放 内 【解析】 物体由气态直接变成固态的现象叫做凝华。 物体由液态变为固态的现象叫做凝固，凝固放热。 综合提升训练 2. 2022 年12月3日，黑龙江黑河市最低气温达-30℃，吸引了众多游客前来尝试“泼水成冰”的游戏。如图所示，“泼水成冰”需要滚烫的开水在-30℃以下的极寒环境中才能成功。中国气象局高级工程师卞赟解释道：用滚烫的开水而不用冷水是因为开水能在短时间内提供大量的水蒸气，水蒸气遇冷会迅速_______ （填物态变化的名称）成小冰晶，同时热水相比于冷水更易甩成小水滴，这些小水滴遇冷会______（填物态变化的名称）成冰，这个过程需要_______（选填“吸”或“放”）热。 放 凝华 凝固 【解析】 固态干冰变成气态二氧化碳是升华过程，升华过程需要向周围吸收热量，使容器内的温度降至-30℃以下。 鲜花上出现了白霜是水蒸气遇冷凝华形成的冰晶。 综合提升训练 3. 为了让同学们在夏季看到冬天的美景，老师制作了一个冰雪小屋。将一束鲜花放入一个侧壁装满干冰的透明容器中，利用干冰_______（填物态变化名称）时_______大量热，使容器内的温度降至-30℃以下。通入高温水蒸气，一段时间后，看到鲜花上出现了厚厚的白霜，如图所示，这是_________（填物态变化名称）形成的。 凝华 升华 吸收 综合提升训练 4. 北京冬奥会开幕式采用 24节气倒计时，向世界展示中国文化。“小寒”节气到来，树木会披上厚厚的雾凇，如图所示，雾凇形成过程中发生的物态变化是（　　） A．液化 B．汽化 C．凝华 D．升华 C 【解析】 雾凇是空气中水蒸气在温度极低的情况下遇冷放热后直接凝华形成的小冰晶，故属于凝华现象，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C. 综合提升训练 【解析】 A．树叶上霜是空气中的水蒸气凝华而成的，故A错误； B．清晨河面白雾是空气中水蒸气遇冷液化形成的小水珠，故B正确； C．河面上冰是水由液态变成固态，属于凝固现象，故C错误； D．晾晒湿的衣服是液态的水变成气态的水蒸气，从而衣服变干了，故D错误。 故选B. 5. 关于图中水的物态变化，下列说法正确的是（　　） A．图甲中，叶子上霜的形成是凝固现象 B．图乙中，清晨河面白雾是液化现象 C．图丙中，河面上冰的形成是凝华现象 D．图丁中，晾晒湿的衣服是升华现象 B 综合提升训练 【解析】 A．熔化和汽化吸热，液化放热，故A不符合题意； B．液化放热，汽化和升华都吸热，故B不符合题意； C．熔化、汽化和升华都吸热，故C符合题意； D．凝固、液化和凝华都放热，故D不符合题意。 故选C . 6. 在下列几组物态变化的过程中，是吸热的是（　　） A．熔化、液化、汽化 B．液化、汽化、升华 C．熔化、汽化、升华 D．凝固、液化、凝华 C 综合提升训练 【解析】 ABC.干冰升华吸收热量，使周围空气温度降低，“白气”是空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水滴，干冰升华吸热使试管壁温度降低，空气中的水蒸气遇冷直接变成小冰晶附着在管外，形成霜，是凝华现象。故AC错误；B正确； D.“白气”消失是空气中的小水滴直接汽化为水蒸气，故D错误。 故选B. 7. 如图所示，将干冰置于试管中，试管中冒出大量“白气”，一段时间后试管外壁有白霜形成。则下列说法正确的是（　　） A．试管外壁的白霜就是干冰 B．“白气”是空气中的水蒸气液化而成的 C．试管中干冰汽化吸热 D．“白气”消失是升华现象 B 综合提升训练 8. 冬天下大雪时，小明看到护路工人往路面撒上大量的盐，他了解到道路结冰会对行车安全造成危害，撒盐可以使路面的冰雪熔化。小明不禁产生了疑问，在相同的气温下，为什么撒了盐后的冰就会熔化呢？ （1）小明回家后进行了探究，他从冰箱里取出一些冰块，分别放入甲乙两个相同的易拉罐中，并在乙罐中相入适量的盐，用筷子搅拌一段时间（如图1）。当两个罐内出现水时，用温度计分别测出罐内混合物的温度（示数如图2），乙罐中混合物的温度为_____℃。对比甲罐的温度，小华得出相同的气温下撒了盐后的冰会熔化的原因是_____________________ ； -6 （2）小明还发现，一只罐外壁出现了白霜，而另一只外壁出现的是小水珠，出现白霜的是_____（选填“甲”或“乙”）罐，白霜的形成需要______（选填“吸热”或“放热”）。 盐冰混合物的熔点低于冰的熔点 乙 放热 【解析】 （1）通常情况下，冰水混合物的温度为0℃，因此甲罐中的温度为0℃，由图2知道，温度计的分度值为1℃，甲温度计的示数为0℃，乙温度计的示数为零下6℃，因此乙罐中混合物的温度为零下6℃。 对比甲罐温度小华得出相同的气温下撒了盐后的冰会熔化的原因是盐冰混合物的熔点低于冰的熔点。 （2）甲罐内混合物的温度为0℃，0℃时水能以液态存在，罐外壁出现的液态小水珠是空气中的水蒸气遇冷液化而成的，而乙罐中混合物的温度低于0℃，此温度下水只能以气态或固态存在，罐外壁出现的固态白霜是空气中的水蒸气遇冷凝华而成的，因此出现白霜的是乙罐，凝华过程中要放热。 综合提升训练 Lavf59.27.100 $$