13.4 升华和凝华讲义—2025-2026学年沪科版物理九年级全一册

第十三章 温度与物态变化 第四节 升华和凝华 3 学科网（北京）股份有限公司 一、知识回顾 1. 学习了熔化、凝固、汽化和液化四种物态变化过程，其中“熔化与凝固”是发生在固态与液态之间，“汽化和液化”是发生在液态与气态之间。 2. 水的三态变化： 冰水水蒸气 二、升华和凝华 1. 升华现象及其特点 现象①：室外的冰冻的衣服过一段时间会变干。 原因：在衣服变干的过程中，衣服上的冰直接变成了水蒸气。 现象②：家中用久了的普通灯泡灯丝变细了。 原因：钨丝由固态直接变成了气态的钨蒸气。 现象③：放在衣橱中的樟脑丸过一段时间会变小。 原因：樟脑丸由固态直接变成了气态。 探究归纳： 冰、钨丝、樟脑丸等都是由固态直接变成了气态。 2. 凝华现象及其特点 现象①：深秋或初春的早晨，草木瓦石上出现霜。 原因：空气中的水蒸气遇到冷的草木、瓦石 (温度在0℃以下)，由气态直接变成固态。 现象②：冬天在树枝上出现雾凇（白色冰晶沉积物，俗称“树挂”或“冰花） 原因：空气中的水蒸气遇到冷的树枝，由气态直接变成固态。 现象③：冬天气温骤降时，在窗玻璃内侧出现窗花。 原因：室内空气中的水蒸气遇到温度很低的窗玻璃，由气态直接变成固态。 探究归纳： 霜、雾凇、窗花等都是由气态直接变成了固态。 3. 升华和凝华概念 物质由“固态”直接变为”气态”的过程叫作升华 物质由”气态”直接变为”固态”的过程叫作凝华 4. 抓住“两个状态，一个关键词”，识别升华和凝华现象。 升华：由固态直接变为气态，不过经液态，吸热； 凝华：由气态直接变为固态，不过经液态，放热； 5. 升华吸热、凝华放热的应用 ①人工降雨 当干冰(固态二氧化碳)进入高空时，会很快升华。在升华过程中吸收大量的热，使高空周围的气温急剧下降，这时高空中的水蒸气便会“凝华”成小冰晶。小冰晶逐渐变大后下落，在下落过程中遇到暖气流会熔化形成雨。 ②贮藏食物、医学手术 固态的干冰可以直接升华为气态的二氧化碳，同时吸收大量的热，还没有残留物。利用其特点可以用来制作强制冷剂，贮藏食物或用在医学科研上，现代医学中的“冷冻疗法”就是把干冰放在部分组织上，利用干冰升华吸热迅速降温冷冻，使其组织坏死，达到不用“动刀”而治愈的目的。 三、自然界中水的循环 （一）自然现象中的云、雨、雾等的成因 1.云：太阳照在地面上，气温升高，含有水蒸气的高温空气快速上升，在上升过程中，遇到冷空气，水蒸气液化成小水珠或凝华成小冰晶，便形成云； 物态变化：液化、凝华 2.雨：云中的小水珠或小冰晶，随着气流的急速升降而上下运动，它们相遇后越聚越大，达到一定程度后就会下落。在下落过程中，小冰晶吸热熔化成小水珠，与原来的小水珠一起落到地面，这就是雨； 物态变化：熔化 3.雾：水蒸气在空气中遇冷液化成小水珠，这些小水珠悬浮在空气中，在地面附近称为雾； 物态变化：液化 4.露：早晨，空气中的水蒸气遇到温度较低的树叶、花草等，液化成小水珠附着在它们表面形成露； 物态变化：液化 5.霜、雪：贴近地面的水蒸气在气温达到0℃以下时，直接凝华为小冰晶，附着在地面物体的表面上；如果高空的温度在0℃以下，水蒸气直接凝华成小冰晶，便以雪的形式降回地面； 物态变化：凝华 6.冰雹：云中的小水珠被上升气流带到气温低于0℃的高空，凝固为小冰珠。小冰珠在下落时，其外层受热熔化成水并彼此结合，使小冰珠越来越大，如果上升气流很强，小冰珠就会再升入高空，在其表面形成一层冰壳，经过多次上下翻腾，能结合成较大的冰珠，当上升气流托不住它时，冰珠就会落到地面，形成冰雹。 物态变化：熔化 凝固 （二）水资源危机与节约用水 1. 水资源危机 水是地球上十分珍贵的资源，水资源主要指淡水资源，造成水资源危机的原因主要有： ①地球上约97%的水是海洋咸水，人类可直接利用的淡水不到1%； ②人类对水资源的过量使用，超过了水资源自然更新的速度； ③生产、生活对水体的污染，加剧了水资源的短缺，而污染水资源的罪魁祸首又是生活污水、工业废水、工业固体废物、生活垃圾等； ④破坏森林，造成水土流失； ⑤富营养化引发“赤潮”。赤潮（一种由海洋环境中浮游生物，如藻类爆发性增殖引起的水体变色生态异常现象）是海洋受污染后产生的一种灾害性海洋现象，是有机物和营养盐过多引起的。 2. 节约用水——保护水资源 ①采取节水技术来节约用水，如农业生产中用喷灌或滴灌代替渠灌，尽量减少水的蒸发；采用节水型家用设备是城市节水的重点。 ②节约用水可从生活中的点滴小事做起，如及时关闭水龙头、生活用水的循环使用等。 ③防止水污染，兴建污水处理厂，既能减少对水资源的污染，又能实现污水的再利用；减少人类对地下水的开采等。 ④植树造林，保护植被，防止水土流失。 四、易误易混警示 1. 生活中“白粉”(或“霜”)成因的理解 从冰箱冷冻室中取出的食品上附着一层“白粉”，这层“白粉”是从哪里来的？ 分析：有的同学认为是由水凝固形成的，其实不对，出错的根源是对形成“白粉”的物质是水还是水蒸气理解错误。这层“白粉”是在开冰箱取放食品时，室内空气中的水蒸气进入冰箱中，遇到冷的食品放热“凝华”附着在食品上形成的。 2. 判断小水珠或小冰晶(或冰花)出现在玻璃内表面还是外表面。 分析：水蒸气遇冷可能液化成小水珠，也可能直接凝华成小冰晶。判断小水珠或小冰晶出现在玻璃内表面还是外表面，关键是看温度较高的水蒸气出现在哪一侧。高温水蒸气在哪一侧，液化成的小水珠或凝华成的小冰晶就在哪一侧。 五、全球变暖 1. 温室效应 大气中的二氧化碳主要来自于工业、交通、生活所使用的矿物燃料以及森林火灾、生物呼吸等。此外，毁林，特别是对热带雨林的破坏，导致光合作用减弱，也是大气中的二氧化碳浓度增加。甲烷、氟利昂等温室气体含量虽小，但增长迅速，未来几十年内，他们所产生的总温室效应将超过二氧化碳，使地球变暖。 2. 全球变暖的影响 ①两极冰山熔化，海平面上升； ②改变生物群落结构、组成及生物量； ③影响和破坏了生物链、食物链； ④出现旱灾、洪灾或异常天气； ⑤导致农作物减产； ⑥温度过高不利于种子生长； ⑦增加疾病发病率； ⑧增大疾病传播范围； ⑨夏季气温持续升高，人口死亡率上升。 3. 应对全球面暖，我们应该做些什么？ ①对化石燃料的限制 鼓励使用太阳能，利用生物能源作为新的洁净能源，改善能源使用效率。 ②植树造林，保护森林。 ③挖掘海洋吸收碳的潜力。 ④适应气候变化（培养新的农作物品种，调整新的农业生产结构）。 六、同步练习 1. 生活中的很多现象可以用学过的物理知识加以解释，下列解释错误的是（　　） A．取出冰箱中被冷冻的冰糕，放一会儿，发现包装外层出现小水珠，这是液化现象； B．“下雪不冷化雪冷”，这是因为雪在熔化时吸热； C．游泳后，刚从水中出来，感觉比较冷，这是因为人身上水分蒸发带走热量； D．天气很冷时，窗玻璃上会出现冰花，这是一种凝固现象。 解析：A.空气中的水蒸气遇到温度较低的冰糕包装，液化形成了小水滴，这是液化现象；B.“下雪不冷化雪冷”，是因为雪从固态变为液态是熔化过程，熔化吸热；C.游泳后刚从水中出来感觉冷，是因为人身上的水分会蒸发，蒸发属于汽化现象，汽化要吸热，所以会带走人体热量；D.天气很冷时，窗玻璃上出现冰花，是屋内温度较高的水蒸气遇到温度很低的窗玻璃，直接从气态变为固态，属于凝华现象。 2. 进入初冬季节，哈尔滨银装素裹，能看到挂在树上的雾凇，好像给树木穿上了“雪白的棉衣”。关于雾凇的形成属于的物态变化是（　　） A．熔化 B．升华 C．汽化 D．凝华 解析：雾凇的形成属于的物态变化是凝华（物质由气态直接变成固态的过程）。故D符合题意。 3. 下列诗句中与物理知识相对应不正确的是（　 ） A．“坐地日行八万里”——运动和静止的相对性 B．“夜半钟声到客船”——声音的产生与传播 C．“蜡炬成灰泪始干”——晶体的熔化 D．“月落乌啼霜满天”——凝华放热 解析：A.人相对于地面是静止的，但地球也在公转，相对于太阳，人就是运动的了，因此运动和静止是相对的，选择不同参照物运动状态不同；B.“夜半钟声到客船”振动的钟发出声音，钟声在空气中传播到船上；C.蜡烛在熔化过程中持续吸热，温度升高，因此蜡烛是非晶体，故C错误；D.霜是由水蒸气凝华形成的，凝华过程中放热。 4. 小明从冰箱冷冻室里拿出排骨，感觉手好像被粘住了；还发现拿出的排骨上有一些“小冰粒”，但过段时间后小冰粒又消失了。请你用所学的物理知识解释： ①手被粘住的原因。 ②“小冰粒”形成和消失的原因。 解析：①手被粘住的原因：冰箱冷冻室里的排骨温度很低，当手接触排骨时，手上表面的水分等遇冷会迅速凝固成冰，从而将手和排骨粘在一起。 ②“小冰粒”形成的原因：冰箱冷冻室中温度很低，当打开冰箱门拿出排骨时，空气中的水蒸气遇到温度极低的排骨，会迅速遇冷直接从气态凝华成固态的小冰晶，附着在排骨表面，这就是看到的“小冰粒”。 “小冰粒”消失的原因：排骨从冰箱冷冻室拿出后，周围环境温度较高，“小冰粒”会吸收热量，从固态熔化成液态的水，液态水会进一步汽化成水蒸气，从而导致“小冰粒”消失。 5. 科学家研发出“激光橡皮”，专门用来去除白纸上的黑色碳粉字迹。在激光照射下，纸张上的黑色碳粉直接变为高温碳蒸气，同时字迹消失，这一过程属于( ) A. 熔化 B. 汽化 C. 液化 D. 升华 解析：纸张上的黑色碳粉直接变为高温碳蒸气，这是物质从固态直接变为气态的过程，属于升华现象。 6. 如图所示是电冰箱的工作原理图，制冷剂在电动压缩机的驱使下，在密封的管道内循环流动，将冰箱内的热量带到冰箱外，达到制冷的目的。请回答下列问题： ①制冷剂会在冷冻室里发生 ，在冷凝器里发生 ，达到搬运热量的目的。(均填物态变化名称) ②小明发现家里冰箱的冷冻室(温度为－15℃)总是结有厚厚的霜，铲掉这些霜后不久又有了，他通过查阅资料得知需要更换冷冻室门上的密封条，以防外部空气进入。这些霜是 发生 (填物态变化名称)形成的。 解析：制冷剂会在冷冻室里发生汽化，吸收热量；在冷凝器里发生液化，放出热量；霜是水蒸气凝华形成的。 7. 冬季带来的不仅是寒冷，还有如画般醉人的雪景，雪是_____形成的；阴凉处的雪温度没有达到熔点，但也会渐渐变少，这是因为雪发生了_____现象(以上两空均填物态变化名称)。 解析：雪是高空中的水蒸气遇冷凝华形成的；阴凉处的雪，温度没有达到熔点，但也会渐渐变少，这是因为雪发生了升华现象。 8. 冻干果蔬脆是将果蔬先进行低温冷冻，通过冷冻使果蔬中的液态水_____(填“吸热”或“放热”)形成冰晶，然后再放在真空条件下加温干燥，使果蔬中经冷冻而结成的冰晶由固态直接_____(填物态变化名称)成气态。在不加防腐剂的情况下，能较大程度地抑制微生物的生长繁殖和酶的活性，使果蔬得以长期保存。 解析：冻干果蔬脆是将果蔬先进行低温冷冻，通过冷冻使果蔬中的液态水放热（凝固放热）形成冰晶，然后再放在真空条件下加温干燥，使果蔬中经冷冻而结成的冰晶由固态直接升华成气态。 9. 为了缓解我国北方水资源不足的状况，国家开展了南水北调工程，某学校组织同学们对水资源状况进行调查，下列观点错误的是( ) A. 水的污染加剧了淡水资源危机； B. 南水北调工程主要改变水汽输送； C. 将海水进行淡化有助于解决淡水危机； D. 节约用水是每个公民应尽的义务。 解析：水的污染加剧了淡水资源危机，A正确；南水北调工程主要改变地表径流，对水汽输送影响不大，B错误；将海水进行淡化有助于解决淡水危机，C正确；节约用水是每个公民应尽的义务，D正确。 10. 淡水资源缺乏已是一个世界性的问题，面对这一问题可以采取“蒸馏”的方法除去海水中的杂质，从而得到淡水。 如图是实验室制取蒸馏水的装置，在制取蒸馏水的过程中，先发生的物态变化是 ，后发生的物态变化是 ，该过程要 热量。 解析：在制取蒸馏水的过程中，首先要对海水加热，使其变成水蒸气进入冷凝管中，这是汽化过程，进入冷凝管中的水蒸气遇冷变成小水滴，这是液化过程；汽化吸热，液化放热。 11. 关于自然界的水循环下列说法正确的是( ) A. 水蒸气在高空遇冷吸热液化成小水珠； B. 冰山上的积雪只能先熔化，再蒸发成水蒸气升腾至空中； C. 江河湖海中的水吸热蒸发成水蒸气升腾至空中； D. 积雪放热熔化成水流入大海。 解析：水蒸气在高空中液化（放热）成小水珠，故A错误；积雪可以吸热熔化成水也可以吸热直接升华为水蒸气，故B错误；江湖河海中的水吸热蒸发成水蒸气升腾至空中，故C正确；积雪吸热熔化成水归入大海，D错误。 12. 在海产品批发市场，经营业主将冰块盖在新鲜海产品的上面来保鲜，为什么要放在上面，而不是放在下面呢？ 解析：因为冰块熔化吸热，导致冰块周围的温度降低，而冷空气的密度较大，会向下运动，因此冰块下方的温度会更低，故应将新鲜的海产品放在冰块下方，即冰块放在上面。 $$