第4节 升华和凝华（教学课件）物理新教材沪科版（五四学制）八年级下册

第9章 物态变化 八年级下册•沪科版 五四•学制 第4节 升华和凝华 天空中的云、高山上的积雪、河面上的冰、冰层下方流动的水，以及空气中的水蒸气，这些都是水的不同状态。自然界的物质在不同条件下会处于不同的状态。本章我们将学习各种物态变化过程及其特点。 通过本章内容的学习，你将了解温度的概念和温度计的工作原理；认识分子动理论的基本观点，以及物态变化的规律；初步形成物质和能量的观念；感悟水循环对人类生存环境的重要性。 致老师同学 视频资源 制作 ppt所用视频资源根据教学内容进行精选，均进行了 高质量编辑，故资源比较大，课件大小约170MB. 视频资源 清单 ①演示实验—《碘的升华和凝华》 ②视频欣赏—《霜、雾凇、冰花与雪的形成》 ③视频欣赏—《水循环、水资源》 第4节 升华和凝华 导入新课 你知道造成这些现象的原因吗？ 第4节 升华和凝华 冰淇淋蛋糕包装盒周围用于保鲜的干冰没有变成液体就直接消失了；在舞台上和一些精致的菜品周围，有时也会用干冰营造出白雾效果。 升华 01 凝华 02 水循环 03 目录 课堂总结 04 第4节 升华和凝华 课堂练习 05 一、升华 第4节 升华和凝华 一、升华 （1）观察“碘锤”中的物态变化 1. 升华和凝华 【进行实验】 ①如图所示，密封的锤形玻璃泡内装有少量碘颗粒，打开电吹风机热风挡对碘锤加热。观察碘的状态发生了什么变化。 ②当紫红色的碘蒸气弥漫于玻璃泡内的空间时停止加热，观察冷却过程中碘的状态变化。 在整个过程中，你有没有看到液态的碘？这说明了什么？ 一、升华 【实验现象】 （1）打开电吹风机热风挡对碘锤加热时，发现有紫色的碘蒸气产生，无液态的碘出现。 （2）当紫红色的碘蒸气弥漫于玻璃泡内的空间时停止加热，发现紫色的碘蒸气逐渐消失，在试管的内壁上附着一层固态的碘粒，无液态碘出现。 一、升华 【实验分析】 试管内固态碘受热时，有紫色的碘蒸气产生，说明变成了气态的碘。 当停止加热时，紫色的碘蒸气逐渐消失，在试管的内壁上看到附着一层固态的碘粒，是气态碘又变成了固态的碘。 【实验结论】 固态碘可以直接变成气态碘，气态碘也可以直接变成固态碘。 一、升华 （2）升华和凝华 把物质跳过液态，从固态直接变为气态的过程叫做升华。 物质从气态直接变成固态的过程叫做凝华。 升华 凝华 （3）升华吸热 物质升华过程需要吸热，凝华过程则会放热。 一、升华 【反思与评价】 （1）实验中采用电吹风机热风挡加热，若用酒精灯直接加热行吗？ 碘是紫黑色晶体，熔点113. 5℃，酒精灯外焰的平均温度为519.9 ℃。因为酒精灯外焰的平均温度高于碘晶体的熔点，所以碘要先发生熔化，则不能看到升华现象，所以不能用酒精灯直接加热。 （2）实验中我们采用电吹风机热风挡加热，有没有可能碘也先熔化？ 吹风机的热风温度一般在60℃~80℃之间，低于碘的熔点113℃，碘不会熔化，所以在整个过程中，不会出现液态的碘，则我们可以看到升华现象。 一、升华 演示实验——《碘的升华和凝华》 一、升华 2. 升华现象与应用 （1）樟脑球变小： 橱柜里的樟脑球过一段时间后变小了，最后不见了。 （2）冰衣服晾干： 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。 冻干食品 一、升华 （3）固体空气清新剂 放在卫生间里的固体空气清新剂也会因为升华而体积逐渐变小。 （4）冷冻干燥技术 食品工业中的冷冻干燥技术是先冷冻食材，然后降低压强将其中的水从固态升华为气态。这样制成的冻干食品可以最大限度地保持食材的品质和形状，并且可长期保存。 现代冻干技术在制药行业和疫苗生产领域也发挥了重大作用，它保证了医药制品结构的完整性以及长期保存的可能性。 固体空气 清新剂 一、升华 （5）干冰的升华 升华过程需要吸热。干冰就是固态的二氧化碳，它在升华过程中会大量吸热，使周围空气的温度降低，导致空气中的水蒸气液化成小水滴，就是图中的白雾。 一、升华 ①冷藏食物：干冰冷却的温度比冰低的多，利用干冰可以产生-78℃的低温。由于“干冰”会直接升华为温度很低的、干燥的二氧化碳气体，因此它的冷藏效果好，有利于食物的贮存。 一、升华 舞台上喷出的干冰瞬间升华，从周围吸热，导致温度下降，周围的水蒸气遇冷液化成小水珠或凝华成小冰晶悬浮在空气中，即我们所见到的“烟雾”。 ②舞台烟雾 一、升华 【例题1】封闭的玻璃容器中有少量碘颗粒，先向容器内浇热水，出现紫色的碘蒸气，如图，此过程中并没有伴随液态碘的出现，说明该过程固态碘发生______（填物态变化名称）现象，由于浇的是热水，说明该过程需要_________（填“吸收”或“放出”）热量。 升华 吸收 【解析】 想要避免升华管中的碘粒先发生熔化后再发生汽化变为碘蒸气，那么她就需要选择一个合适的液体来加热碘粒。这个液体的沸点应该低于碘的熔点，这样当液体沸腾时，它的温度就不会再升高，从而保证了碘粒的温度不会超过它的熔点，也就避免了碘粒先熔化再汽化的过程。 二、凝华 第4节 升华和凝华 二、凝华 将有碘蒸气的试管冷却一段时间后，发现试管中逐渐形成紫色的结晶，这是气态的碘遇冷变成了固态的碘。 1. 凝华 物质从气态直接变成固态的过程叫做凝华。是升华的逆过程。凝华过程会放热。 二、凝华 霜是指贴近地面的空气受地面辐射冷却的影响而降温到霜点以下，在地面或物体上凝华而成的白色冰晶。通常出现在秋季至春季时间段。 2. 凝华现象 （1）霜的形成 二、凝华 （2）“雾凇”的形成 雾凇，俗称冰花、树挂等，是低温时空气中水汽直接凝华，或过冷雾滴直接冻结在物体上的乳白色冰晶沉积物，是非常难得的自然奇观，表现为白色不透明的粒状结构沉积物。 二、凝华 （3）冰花的形成 冰花是指空气中水蒸气遇冷凝华成的小冰晶。水蒸气在平滑表面凝结成冰片，似无数花朵镶嵌而成，故称冰花。 二、凝华 大气中的水蒸汽直接凝华或水滴直接凝固而成，就是雪。也可说是云中的温度过低，小水滴结成冰晶，落到地面仍然是雪花时，就是下雪了。 （4）雪的形成 二、凝华 在印刷行业中，染料升华印刷技术将染料先升华为气态，再凝华到印刷的材料上。 利用这种技术印刷的图案不易脱落变形，而且印刷过程非常迅速，不产生任何废水排放。 3. 介绍升华和凝华在印刷行业中的应用 二、凝华 【例题2】如图所示，用镊子取几块干冰放入瓶中，将气球套在瓶口。干冰变为气态，使气球逐渐变大，同时空气中的水蒸气在瓶底形成白霜，它们发生的物态变化依次是（ ） A．汽化液化 B．升华凝华 C．升华凝固 D．汽化凝固 B 【解析】干冰变为气态，使气球逐渐变大，同时空气中的水蒸气在瓶底形成白霜，它们发生的物态变化依次是升华、凝华，即固态的干冰升华成气态、气态的水蒸气凝华成固态的白霜，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 二、凝华 【例题3】如图所示是研究碘升华现象的实验操作。选择用吹风机加热碘锤而不用酒精灯，是因为热风温度低于碘的_________。热风加热不久可观察到碘锤内固态碘减少且出现紫色的碘蒸气，此物态变化过程需要_______热量；撤去吹风机，过一会儿观察到玻璃侧壁上出现细小的碘晶体，这是_________现象（填物态变化）。 凝华 【解析】用电吹风机向玻璃容器吹热风，由于热风的温度低于碘的熔点，固态碘吸收热量，不会熔化，而是直接变成紫色的碘蒸气，是升华现象。 碘蒸气上升时，撤去吹风机，热的碘蒸气遇到冷的容器侧壁直接变成固态碘晶体，是凝华现象。 熔点 吸收 二、凝华 用分子动理论来解释物态变化 物态变化可以用分子动理论来解释。分子之间存在间隙，为了使气体液化或凝华，就要减小气体分子之间的距离，这可以通过降低温度和增大压强来实现。当温度降低时，气体分子的运动速度减小，它们无法抵抗分子间的吸引力，会越来越靠近，最后变成液体或固体。 另一方面，如果温度不太高，压缩气体，使气体压强增大，气体分子彼此靠近，在达到一定压强后，气体也会变成液体或固体。又如，液体在低于沸点的温度下不断蒸发，这是因为液体中的分子都在不停地做无规则运动，总会有一部分分子从液体的表面逃逸出去。 三、水循环 第4节 升华和凝华 三、水循环 1. 水循环 地球上的水循环始于约 38 亿年前，来自太阳的能量为水循环提供了动力，地球的引力则阻止了大气中的水离开地球，从而最终形成了现在地球上稳定的水循环。 三、水循环 （1）蒸发与升华 河流、湖泊、海洋和地表的水会蒸发形成水蒸气，水蒸气上升到大气中。也有少量雪和冰通过升华直接转变为水蒸气。 2. 水循环过程的四个阶段 小水滴、 小冰晶 （2）液化与凝华 空气中的水蒸气在上升过程中冷却液化，变回液态水，形成了云。有少量水蒸气通过凝华形成霜。 三、水循环 （3）降水（熔化） 当云层变得越来越厚重时，在地球引力作用下，水以雨（或雪）的形式落回地球。大部分雪和冰熔化成水，大部分雨滴落在海洋中。 （4）汇聚 落在陆地上的雨滴流入河流和湖泊，再度汇入海洋。在这个过程中，也会有一部分水渗透到土壤中，作为地下水存在于地下。地球表面的这些水继续蒸发，循环再次开始。 三、水循环 视频欣赏——《水循环》 三、水循环 （1）水资源短缺的危机 可用的地表淡水在世界各地的分布很不均衡，世界上大约五分之一的人口生活在缺水地区，难以获得清洁的生活用水。 3. 地球上的水资源状况 地球上的淡水主要来自降雨、降雪、冰川和地下水，他们的总和仅约占地球上总水量的3%；我们比较容易获得的地表淡水仅占所有淡水的1%，绝大部分淡水蕴藏在冰川、雪原、地下的土壤和岩石中。 三、水循环 （2）建立节约用水和保护环境的意识 由于人口增长、城市化和工业化、全球变暖导致的气候变化和过度用水、污染等问题，世界上越来越多的地区和国家都面临着水资源短缺的危机。水资源危机会带来农业、环境、安全等各方面的问题。 目前，世界各国都意识到了水资源危机的严重后果，并开始采取行动，提出越来越多的解决方案，例如废水再利用、密切监测地下水水位等。我国在推进水资源集约节约利用方面正在作出积极的努力。 三、水循环 视频欣赏——《水资源》 三、水循环 4. 物质三种状态相互转变示意图 三、水循环 【例题4】在自然界的水循环中，水的状态发生如图所示的变化。水在状态发生变化时会吸热或放热，下列归纳正确的是（ ） A．吸热：①②③；放热④⑤⑥ B．吸热：①②④；放热③⑤⑥ C．吸热：①④⑤；放热②③⑥ D．吸热：②③⑥；放热①④⑤ B 三、水循环 【解析】水蒸气是气态，水是液态，冰是固态。所以根据箭头方向可以判断： ①为冰变成水蒸气的过程，是固态变成气态，属于升华现象，升华过程吸热； ②为水变成水蒸气的过程，是液态变成气态，属于汽化现象，汽化过程吸热； ③为水蒸气变成水的过程，是气态变为液态，属于液化现象，液化过程放热； ④为冰变成水的过程，是固态变为液态，属于熔化现象，熔化过程吸热； ⑤为水变成冰的过程，是液态变成固态，属于凝固现象，凝固过程放热； ⑥为水蒸气变为冰的过程，是气态变为固态，属于凝华现象，凝华过程放热。 所以①②④吸热，③⑤⑥放热，故B正确，ACD错误。 故选B。 四、课堂总结 第4节 升华和凝华 课堂总结 升华和凝华 升华 凝华 ①把物质跳过液态，从固态直接变为气态的过程叫做升华.升华吸热. ②升华现象与应用：干冰保鲜食品、樟脑球升华逐渐变小. ①物质从气态直接变成固态的过程叫做凝华.凝华放热. ②凝华现象与应用：霜、雪、“雾凇”、冰花等. ①地球上的水在陆地、海洋、大气层之间不断循环. ②水循环伴随水的三态变化：蒸发、液化、凝华、熔化. ①水是生命之源；是经济的命脉；是自然美景的创造者. ②可利用的淡水却很少；水污染造成水危机. ③建立节约用水和保护环境的意识. 水循环 水资源 40 五、课堂练习 第4节 升华和凝华 1. 冬天的早晨，树枝上经常出现“雾凇”现象如图所示，下列关于“雾凇”的形成过程说法正确的是（ ） A．水蒸气液化形成的 B．小冰晶升华形成的 C．小水珠凝固形成的 D．水蒸气凝华形成的 D 课堂练习 【解析】物质由气态直接变为固态的现象，是凝华。雾凇是固态，是由空气中的水蒸气遇冷凝华形成的，故D正确，ABC错误。 故选D。 2. 如图甲所示，将几块干冰（固态二氧化碳）放入盛水的烧杯中，干冰沉到水底，水中迅速产生大量气泡，水面上方出现浓厚的“白雾”。片刻后，杯子外壁逐渐凝结出一层薄薄的霜，如图乙所示。下列相关解释正确的是（　　） A．干冰吸收大量热发生汽化 B．水中气泡是水沸腾产生的 C．水面上方的“白雾”是气态二氧化碳 D．薄霜是空气中的水蒸气凝华形成的 D 课堂练习 【解析】A．干冰吸收大量热发生的是升华现象，不是汽化，汽化是物质从液态变为气态，而干冰是固态直接变为气态二氧化碳，故A错误； B．水中气泡是干冰升华产生的二氧化碳气体，不是水沸腾产生的，故B错误； C．水面上方的“白雾”是空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水珠，不是气态二氧化碳，故C错误；D．杯子外壁温度很低，空气中的水蒸气遇冷直接由气态变为固态，凝华形成薄霜，故D正确。 故选D。 3. 关于物态变化，下列说法正确的是（ ） A．图甲：雾凇是水蒸气熔化形成的 B．图乙：冰棍周围的“白气”是冰棍汽化成的水蒸气 C．图丙：植物上的露珠是水蒸气遇冷液化成的小水滴 D．图丁：冰箱里刚拿出来的易拉罐上的白霜，是水滴升华成的冰晶 C 课堂练习 【解析】A．雾凇是空气中的水蒸气遇冷直接凝华形成的，故A错误； B．冰棍周围的 “白气” 是空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水珠，故 B 错误； C．植物上的露珠是空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水滴，故 C 正确； D．冰箱里刚拿出来的易拉罐上的白霜，是空气中的水蒸气遇冷直接凝华形成的冰晶，故 D 错误。 故选C。 课堂练习 课堂练习 4. 碘的升华实验中，左图用电吹风加热碘锤，右图直接将碘锤放在酒精灯火焰上加热，两种方法碘锤中都出现碘蒸气，下列说法正确的是（ 　） （已知在标准大气压下，吹风机热风的温度约为70℃，碘的熔点是114.5℃，沸点是184.4℃，酒精灯外焰温度约为800℃） A．选用左图的加热方式，最主要的目的是使碘锤受热均匀 B．右图装置中固态碘只发生升华现象 C．观察碘的升华实验，选用左图装置更合理 D．两种方式停止加热后， 碘蒸气都会发生液化现象 C 课堂练习 【解析】A．左图用电吹风加热，温度约70℃，低于碘的熔点114.5℃，因此主要目的是控制温度低于熔点，避免碘熔化，直接观察升华现象，而不仅是受热均匀，故A错误； B．右图酒精灯外焰温度约 800℃，远高于碘的熔点和沸点，碘还可以先熔化再汽化，不只是升华。故B错误； C．左图温度低于碘的熔点，碘只能升华，不会出现液态碘，便于观察升华，故C正确； D．碘蒸气遇冷直接凝华成固态碘，不是液化，液化是气态变液态，碘蒸气凝华成固态碘，故D错误。 故选C。 课堂练习 5. 水是人类环境的重要组成部分，自然界中的水通过吸热、放热在固态、液态、气态之间转化，形成了雾、雨、雪、露、霜、雾凇等等自然现象，如图所示是水的三态变化图和二十四节气部分图片，下列说法中正确的是（　　） A．“寒露”节气，“露”的形成是甲到乙的过程，放热凝固； B．“霜降”节气，“霜”的形成是甲到乙的过程，放热凝华； C．“大雪”节气，“雪”的形成是丙到乙的过程，放热凝华； D．“雨水”节气，“雨”的形成是甲到丙的过程，放热液化。 C 课堂练习 【解析】由图可知，物质由丙到甲，甲到乙，都是放热，而乙到丙是吸热，则丙是气态、甲是液态、乙是固态。 A．“露”是空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水滴，是丙到甲的过程，放热液化，故A错误； B．“霜”是空气中的水蒸气遇冷凝华形成的小冰晶，是丙到乙的过程，放热凝华，故B错误； C．“雪”是空气中的水蒸气遇冷凝华形成的 小冰晶，是丙到乙的过程，放热凝华，故C正确； D．“雨”是空气中的水蒸气遇冷液化形成的 小水珠，是丙到甲的过程，放热液化，故D错误。 所以选C. （1）易拉罐底部出现的白霜是怎样形成的？ （2）用温度计测量易拉罐内冰与盐水混合物的温度，发现_____0℃（选填“高于”或“低于”） ，请说明原因_____。 （3）实验中将盐加入冰块中，在现实生活中有什么应用？请写出一例。 课堂练习 6. 小明将冰块放于易拉罐中并加入适量的盐，用筷子搅拌一会儿，发现易拉罐内有冰与盐水的混合物，底部出现了白霜。请从物理学角度分析并加以说明。 水蒸气遇冷凝华形成的 低于 见解析 见解析 课堂练习 【解析】（1）易拉罐底部出现的白霜是空气中的水蒸气遇冷凝华形成的小冰晶。 （2）霜是由水蒸气温度下降到0℃以下凝华形成的，即要形成霜温度必须要低于0℃，冰掺入杂质，可以降低冰晶体的熔点，因此易拉罐内冰与盐水混合物的温度低于0℃。 （3）在雪天往道路上撒盐，可以降低冰晶体的熔点，使得冰在较低的温度下就可以熔化，防止道路结冰。 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf58.45.100 Lavf59.27.100 Lavf58.20.100 vid:v0301a840000bvi398bqu3hlbpctn7dg Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $