内容正文:
3.4 升华和凝华
一、核心素养目标
1. 物理观念:升华(固态直接变气态,吸热);凝华(气态直接变固态,放热)。
2. 科学思维:能够辨析霜、雪、雾凇、樟脑丸变小、干冰制冷等生活现象。
二、重难点
重点:升华、凝华的吸放热特点;自然现象(霜、雪)的物态变化分析。
难点:区分凝华(直接固态)和液化(液态水珠)。
三、课前预习
1. 升华:物质由固态直接变成气态,不需要经过液态,吸收热量。
实例:樟脑丸慢慢变小、干冰(固态二氧化碳)升华、冬天冰冻的衣服晾干。
2. 凝华:物质由气态直接变成固态,放出热量。
实例:霜、窗花、雾凇、雪花的形成。
四、课堂实验:碘的升华与凝华
加热固态碘,固态碘直接变成紫色碘蒸气(升华,吸热);停止加热,碘蒸气遇冷直接凝结成固态碘颗粒(凝华,放热),全程没有液态碘出现。
五、典例分析
1. 霜的形成:空气中的水蒸气遇极冷的地面,直接凝华成固态小冰晶。
2. 人工降雨:抛洒干冰,干冰升华吸热,空气温度急剧下降,水蒸气液化成雨滴或者凝华成小冰晶下落形成雨。
六、当堂检测
1. 冬天冰冻的湿衣服晾干,属于()
A. 汽化 B. 升华 C. 熔化 D. 凝华
2. 霜是水蒸气 形成,这个过程 热。
3. 干冰用来舞台造白雾:干冰升华吸热降温,周围水蒸气液化成小雾滴。
七、易错警示
霜、雪、冰花:凝华(固态);露水、白雾:液化(液态),二者不能混淆。
同步作业
一.选择题(共10小题)
1.“二十四节气”是中国农耕文明的智慧结晶,其中一个节气是“霜降”,下列发生的物态变化与霜的形成相同的是( )
A.北方的冬季树枝上有时会出现雾凇景观
B.运输海鲜常在周围放置冰块来降低温度
C.衣柜里防虫的樟脑片过一段时间会变小
D.夏天晒在阳光下的湿衣服不久后会变干
2.“空里流霜不觉飞,汀上白沙看不见”,下列与霜的形成原理相同的是( )
A.冰雪消融
B.晶莹的露珠
C.水结成冰
D.雪白的雾凇
3.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
4.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,下列说法正确的是( )
A.甲为固态,由甲到乙是凝华过程
B.乙为液态,由乙到丙是汽化过程
C.丙为气态,由丙到甲是液化过程
D.丙为液态,由乙到丙是熔化过程
5.下列一些关于生活中的物理现象及原因分析,错误的是( )
A.用冰袋给高热病人降温,原因是冰熔化要吸热
B.使用高压锅,食物容易被煮熟,原因是锅内气体压强大,液体沸点高
C.水沸腾时壶口冒出的“白气”是空气中的水蒸气液化形成的
D.衣柜里的樟脑丸变小了,原因是樟脑丸发生了升华现象
6.小组同学做对比实验,如图所示,在甲、乙两个相同杯子中分别放入适量的冰块和干冰块。放置一段时间后,发现杯内物块均变小。甲杯内有液体出现,外壁有小水珠生成;乙杯内仍然是干燥的,外壁有一层薄霜生成。下面分析正确的是( )
A.冰块变小是凝固现象,干冰变小是升华现象
B.冰块变小需要吸热,干冰变小需要吸热
C.小水珠生成是汽化现象,薄霜生成是凝华现象
D.小水珠生成需要放热,薄霜生成需要吸热
7.“赏中华诗词、寻文化基因、品生活之美”的《中国诗词大会》,深受观众的青睐,下列对古诗文中涉及的热现象解释正确的是( )
A.“雾凇沆砀,天与云与山与水,上下一白。”雾凇的形成是升华现象
B.“月落乌啼霜满天,江枫渔火对愁眠。”霜的形成是凝固现象
C.“青青园中葵,朝露待日晞。”露的形成是汽化现象
D.“腾蛇乘雾,终为土灰。”雾的形成是液化现象
8.以下对生活中常见的物态变化现象,描述正确的是( )
A.北方冬季外面冰冻的衣物也能晾干,属于凝固现象
B.浴室的镜子变模糊,属于液化现象
C.人游泳后从水中出来感觉冷,属于升华现象
D.用久的日光灯管两端变黑,属于汽化现象
9.下列现象中属于升华的是( )
A.放在衣柜中的卫生球慢慢消失
B.荷塘中荷叶上露珠的形成
C.嘉陵江上清晨轻盈的雾的形成
D.武隆仙女山上冰雪消融的过程
10.冬天来了,晾在室外的湿衣服会结成冰,但结冰的衣服也会慢慢的变干,这种现象莒县人称为“冻干”。下列现象与“冻干”对应的物态变化相同的是( )
A.将生地瓜切成片晾地瓜干,湿地瓜片慢慢变干
B.盆子里的水,经过段时间后消失了
C.夏天,刚从冰箱拿出的冰棒向外冒白气
D.衣柜里防虫用的樟脑片,过段时间会变小,最后不见了
二.填空题(共5小题)
11.自然界中的水不停地运动着、变化着,形成了水循环。
(1)河流、湖泊、海洋和地表的水都会 形成水蒸气,空气中的水蒸气在上升过程中遇冷 成水,形成了云;也有少量水蒸气通过 形成霜。(均填物态变化名称)
(2)当云层变得越来越厚重时,在 力的作用下,水以雨或雪的形式落回地球。
(3)夏天人们通过发射装有干冰(固态二氧化碳)的炮弹来进行人工降雨,其原理是:干冰从固态变为气态的过程中 热量(选填“A.吸收”或“B.放出”),导致云层温度 (选填“A.升高”或“B.降低”)。
12.日光灯管用久了两端会发黑,是因为管内钨丝中的钨先 、后 (选填“升华”、“凝华”、“汽化”或“液化”)而形成的。钨是晶体,它的熔点为3410℃,则它的凝固点为 ℃。
13.小付买了一盒“雪月饼”,为了保持低温,工作人员在月饼包装盒内装入了一定量的“干冰”。回到家中,打开包装盒,发现周围空气出现了“白雾”,这是因为“干冰”在 过程中吸收热量,使空气中的水蒸气 成了小雨滴。(两空均填物态变化名称)
14.小明在观察“碘锤”中的物态变化之前,查阅资料得知:酒精灯外焰的温度约为800℃。碘的熔点为113.7℃。采用图中的两种方式加热,图甲的碘颗粒吸热会 (填物态变化名称,下同),图乙中的碘颗粒吸热除了发生图甲中的物态变化外,还可能会 ;两种方式停止加热后,“碘锤”中的碘蒸气会 。
15.北方寒冷的冬天,居民楼的玻璃窗上会结“冰花”,“冰花”是水蒸气 (填物态变化的名称)生成的,出现在玻璃窗的 表面(选填“内”或“外”),此时小芳拿起湿抹布去擦时,抹布却粘在了玻璃上,这是因为发生了 (填物态变化的名称)现象。
三.实验探究题(共2小题)
16.跨学科实践项目:用液态酸奶做酸奶冰淇淋。
【项目分析】
(1)为了达成项目,液态酸奶会 (填物态变化名称),小明想到了可以分别利用冰、干冰和液氮使酸奶快速变成酸奶冰淇淋。
【项目实施】
(2)方案一:把液态酸奶放入冰块中,冰块会 (填物态变化名称),如图甲所示,他发现酸奶始终无法变为冰淇淋。为了完成实验,改用盐水冰块替换冰块,酸奶变成了冰淇淋,由此可以推理盐水冰块的熔点比冰的 (选填“高”或“低”)。
(3)方案二:如图乙,把可食用干冰倒入液态酸奶中,不断搅拌,最终做成冰淇淋。制作过程中先观察到液体中有气泡,周围飘着“白气”。气泡中的主要物质是二氧化碳,它是 形成的(填物态变化名称)。如图丙,小洋发现装干冰的容器外壁出现一层白霜。
(4)方案三:如图丁所示,把液氮喷入液态酸奶,液态氮开始沸腾,酸奶也变成了冰激凌。经查知道液态氮的沸点﹣196℃,液态氮沸腾时 热(选填“吸”或“放”),温度 ﹣196℃(选填“大于”或“小于”、“等于”)
17.小明看到家中日光灯管的两端各有一圈黑色(如图甲所示),从外面擦怎么也擦不掉,他觉得奇怪,于是向爸爸请教,爸爸让他在一支长试管内装入少量的碘粉,塞上底部悬挂了少量棉线的橡皮塞,用酒精灯慢慢加热,如图乙所示。
(1)加热时小明看到碘粉没有熔化就有紫色的烟雾升起,这是 过程,需要 热,同时发现棉线上好像下了紫色的霜,这是 过程。
(2)一段时间后,小明看到离试管底一段距离处,出现了一圈紫色的堆积物,这是碘 而形成的,并且时间越长,堆积越多。由此小明推断日光灯管上的黑圈是 形成的。
(3)经过这个探究,小明明白了高压电线上凝结的厚冰柱(如图丙所示)经过一个无雨、无雪的寒冷夜晚变粗的原因,你认为下列对原因分析合理的是 。
A.白天温度高,电线和冰柱遇热膨胀
B.空气中的水蒸气遇到厚冰柱变成了冰
C.空气中的水珠遇到厚冰柱后凝固成冰
参考答案与试题解析
一.选择题(共10小题)
1.【解答】解:A、雾凇是空气中的水蒸气遇冷,由气态直接变为固态冰晶附着在树枝上,物态变化为凝华,与霜形成过程相同;故A正确。
B、冰块降温利用固态冰熔化为液态水,熔化过程吸收热量,物态变化为熔化,与霜形成过程不同;故B错误。
C、樟脑片变小是固态樟脑直接变为气态,物态变化为升华,与霜形成过程不同;故C错误。
D、湿衣服变干是液态水变为气态水蒸气,物态变化为汽化(蒸发),与霜形成过程不同;故D错误。
故选:A。
2.【解答】解:霜是空气中的水蒸气遇冷直接由气态变为固态,属于凝华现象;
A.冰雪消融:固态冰变为液态水,是熔化现象,故A错误;
B.晶莹的露珠:空气中的水蒸气遇冷变为液态小水珠,是液化现象,故B错误;
C.水结成冰:液态水变为固态冰,是凝固现象,故C错误;
D.雪白的雾凇:空气中的水蒸气遇冷直接变为固态冰晶,是凝华现象,和霜的形成原理相同,故D正确;
故选:D。
3.【解答】解:A、从冰箱中取出的冰糕温度低于气温,空气中的水蒸气遇冷由气态液化为液态小水滴,附着在冰糕的包装上故A正确,不合题意;
B、“下雪不冷化雪冷“,是因为雪在融化时由固态变为液态属于熔化现象,熔化吸热,从而使气温降低,故B正确,不合题意;
C、游泳后,从水中出来,人身上水分蒸发吸热,从人体吸收热量,所以会感觉的冷,故C正确,不合题意;
D、窗玻璃上出现的冰花,是室内空气中的水蒸气凝华形成的,故D错误,符合题意。
故选:D。
4.【解答】解:由图象可知,丙放热变为甲,甲放热为乙,故甲是液态、乙是固态、丙是气态,所以甲到乙是凝固,乙到丙是升华,丙到甲是液化。故ABD错误,C正确。
故选:C。
5.【解答】解:A、用冰袋给高热病人降温,原因是冰熔化要吸热,故A正确;
B、使用高压锅,食物容易被煮熟,原因是锅内气体压强大,液体沸点高,食物容易熟,故B正确;
C、水沸腾时壶口冒出的“白气”是壶中喷出的热水蒸气遇冷液化形成,故C错误;
D、衣柜里的樟脑丸变小了,原因是樟脑丸发生了升华,故D正确。
故选:C。
6.【解答】解:A、B冰块变小是熔化,需要吸热;干冰变小是升华,需要吸热,故B正确,A错误;
C、D小水珠生成是液化现象,需要放热,薄霜形成是凝华,需要放热,故C、D错误;
故选:B。
7.【解答】解:A、雾凇是空气中的水蒸气遇冷凝华为固体的冰晶,附着植被表面;故A错误;
B、霜是空气中的水蒸气遇冷凝华为固体的冰晶,附着在建筑物或植被表面;故B错误;
C、露是空气中的水蒸气遇冷液化为液态的小水滴,附着在植被表面;故C错误;
D、雾是空气中的水蒸气遇冷液化为液态的小水滴;故D正确;
故选:D。
8.【解答】解:A、北方冬季外面冰冻的衣物也能晾干,是冰直接变成水蒸气,是升华现象,故A错误;
B、浴室的镜子变模糊,是水蒸气遇冷形成的小水珠,属于液化现象,故B正确;
C、人游泳后从水中出来感觉冷是人身上的水蒸发吸热造成的,属于汽化(蒸发)现象,故C错误;
D、用久的日光灯管两端会发黑是钨丝先升华后凝华形成的,故D错误。
故选:B。
9.【解答】解:A、放在衣柜中的卫生球慢慢消失,是由固态直接变为气态,属于升华现象,故A符合题意;
B、露珠空气中的水蒸气遇冷液化形成的液态小水滴,故B不合题意;
C、雾是空气中的水蒸气遇冷液化形成的液态小水滴,故C不合题意;
D、冰雪消融,是由固态变为液态,属于熔化现象,故D不合题意。
故选:A。
10.【解答】解:冬天,室外冻干”的衣服干了固态的冰直接变成水蒸气,是升华现象。
A、将生地瓜切成片晾地瓜干,湿地瓜片慢慢变千,地瓜中的水由液态变为气态,属于汽化现象,故A不符合题意;
B、盆子里的水,经过段时间后消失了,由液态液态变为气态,属于汽化现象,故B不符合题意;
C、夏天,刚从冰箱拿出的冰棒向外冒白气,是空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水珠,就形成了我们看到的“白气”,故C不符合题意;
D、衣柜里防虫用的樟脑片,过段时间会变小,物质由固态直接变为气态,最后不见了,属于升华现象,故D符合题意。
故选:D。
二.填空题(共5小题)
11.【解答】解:(1)液态变为气态的物态变化是汽化,水形成水蒸气属于汽化现象。
气态变为液态的物态变化是液化,水蒸气遇冷变成水是液化现象。
气态直接变为固态的物态变化是凝华,水蒸气直接形成霜属于凝华现象。
(2)云层中的水会在重力作用下落回地面,形成雨或雪。
(3)干冰由固态直接变为气态是升华过程,升华过程需要吸收热量,故选A。
干冰升华吸收云层周围的热量后,会导致云层温度降低,故选B。
故答案为:(1)汽化;液化;凝华;
(2)重;
(3)A;B。
12.【解答】解:
灯泡用久之后,玻璃泡内壁要变黑,是因为钨丝在高温下,升华为钨蒸气,钨蒸气遇到冷的玻璃又凝华为固态的钨附着在灯泡的内壁上造成的。
钨是晶体,凝固点与熔点相同,即它的凝固点为3410℃。
故答案为:升华;凝华;3410。
13.【解答】解:打开包装盒,发现周围空气出现了“白雾”,这是因为盒内的干冰发生升华现象,此过程中吸热,使温度降低,空气中的水蒸气遇冷液化为小水滴即“白雾”。
故答案为:升华;液化。
14.【解答】解:
左图中,在水中加热,水的温度约为100℃,低于碘的熔点为113.7℃,所以碘不会熔化;碘颗粒吸热会从固态直接变为气态,则该物态变化为升华。
右图中,酒精灯外焰温度约为800℃,高于碘的熔点,碘吸热可能熔化,也肯升华。当停止加热后,碘蒸气放热从气态直接变为固态,则物态变化为凝华。
故答案为:升华;熔化;凝华。
15.【解答】解:冰花是室内较温暖的水蒸气遇到温度很低的玻璃,发生了凝华现象,从而形成固态的冰花;且出现在玻璃的内表面,因为室内气温较高,水蒸气才会遇冷凝华;湿抹布上有较多的水,当水遇到温度很低的玻璃时,水遇冷发生了凝固现象,使抹布与玻璃粘在一起。
故答案为:凝华、内、凝固。
三.实验探究题(共2小题)
16.【解答】解:(1)液态酸奶变成固态的酸奶冰淇淋,属于凝固现象。
(2)固态的冰吸收热量,熔化成液态水;
盐水冰块能让液态酸奶达到凝固点变成冰淇淋,说明它在较低温度就能熔化吸热,所以其熔点比普通冰低。
(3)把可食用干冰倒入液态酸奶中,干冰是固态二氧化碳,干冰会直接由固态变为气态二氧化碳,这个过程叫升华,所以气泡中的主要物质二氧化碳是干冰升华形成的。
(4)液体沸腾的条件是温度达到沸点,并能不断地吸收热量,液态氮在沸腾时,吸热,温度保持不变,所以此时液态氮的温度等于﹣196℃。
故答案为:(1)凝固;
(2)熔化;低;
(3)升华;
(4)吸;等于。
17.【解答】解:(1)当加热碘粉时,碘会直接由固态变成气态,形成紫色的碘蒸气,这属于升华现象,需要吸热;同时又发现棉线上好像下了紫色的霜,这些霜是由碘蒸气直接变成的固体,是凝华过程。
(2)一段时间后,小明看到离试管底一段距离处,出现了一圈紫色的堆积物,这是碘蒸气凝华而形成的,并且时间越长,凝华形成的碘越多。由此小明推断日光灯管上的黑圈是钨丝经过先升华后凝华形成的。
(3)高压电线上凝结的厚冰柱经过一个无雨、无雪的寒冷夜晚变粗的原因是,空气中的水蒸气遇到冷的冰柱凝华形成冰附着在冰柱上,使冰柱越来越粗。故B说法正确。
故答案为:
(1)升华;吸;凝华;(2)凝华;钨丝经过先升华后凝华;(3)B
学科网(北京)股份有限公司
$