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(共24張PPT)
第4節(jié)　升華和凝華
升華和凝華
水循環(huán)
學(xué)習(xí)目標
你知道以下現(xiàn)象形成的原因嗎？
衣柜里的樟腦丸逐漸變小，最后沒有了
凍結(jié)的衣服也能晾干
探究
如圖所示，封閉的玻璃容器中有少量碘顆粒，先向容器澆熱水，容器中有什么變化？
然后向容器澆冷水，容器中又有什么變化？
實驗結(jié)果
當向裝有少量碘顆粒的封閉玻璃容器澆熱水時，由于加熱的作用，容器內(nèi)的碘會經(jīng)歷固態(tài)至氣態(tài)的變化，這個過程稱為升華。碘升華后，整個容器內(nèi)部會被紫色的碘蒸汽充滿，這是碘蒸氣的顏色特征。
接下來，若向該容器澆冷水，容器內(nèi)溫度驟降，碘蒸氣因降溫而凝華，重新變?yōu)楣腆w形態(tài)。這一過程中，原本彌漫在整個容器中的紫色碘蒸汽會消失，再次形成碘晶體。肉眼可見的是，容器壁或者底部會出現(xiàn)結(jié)晶狀物質(zhì)，顏色也由紫變回了碘固態(tài)的顏色，可能是暗灰色或黑色。
實驗展示了碘的升華和凝華過程，體現(xiàn)了物質(zhì)狀態(tài)變化與溫度之間的關(guān)系。
升華和凝華
升華：
物質(zhì)由固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)的過程，升華需要吸熱。
凝華：
物質(zhì)由氣態(tài)直接變?yōu)楣虘B(tài)的過程，凝華需要放熱。
凝華（放熱）
固態(tài)
氣態(tài)
升華（吸熱）
物質(zhì)從固態(tài)直接變成氣態(tài)的過程叫升華。
物質(zhì)從氣態(tài)直接變成固態(tài)的過程叫凝華。
我國北方秋、冬兩季，窗玻璃上出現(xiàn)冰花。
我國北方秋、冬兩季，樹枝上出現(xiàn)霧凇，這些都是凝華現(xiàn)象。
像熔化和汽化一樣，升華也要吸熱；像凝固和液化一樣，凝華也會放熱。因此，在運輸食品的時候，為了防止食品腐爛變質(zhì)，可以利用干冰（固態(tài)二氧化碳）的升華來吸熱降溫。
總結(jié)
舞臺煙霧從何而來？
拓展：干冰“煙霧”之謎
干冰制造煙霧
干冰是固態(tài)的二氧化碳，在常溫下會直接從固態(tài)升華成氣態(tài)，這個過程中會吸收大量的熱量，導(dǎo)致周圍空氣溫度下降。空氣中的水蒸氣在遇冷后會凝結(jié)成微小的水滴，這些水滴懸浮在空氣中形成了我們看到的煙霧效果。
人工降雨
選擇合適時機，用飛機、火箭彈等向云中播散干冰，因為干冰在空中升華時要大量的吸收熱量，使周圍的空氣的溫度急劇下降，空氣中的水蒸氣液化成小水滴或者凝華成成小冰晶，冰晶下落時遇到暖氣流就要熔化成水，就可變成雨點下落到地面。
水循環(huán)
水蒸氣
水
冰
汽化
液化
凝固
熔化
升華
凝華
水蒸氣液化
和凝華
小水滴、
小冰晶
雨或雪
水蒸氣液化
和凝華
小水滴、
小冰晶
水循環(huán)
通過水的三態(tài)變化，地球上的水在不停地循環(huán)：陽光照在海面上，海水吸熱蒸發(fā)成為水蒸氣，上升到空中；當水蒸氣上升到高空以后，與冷空氣接觸，水蒸氣便液化成為小水滴，大量的小水滴懸浮在高空中，就形成了云；小水滴相互聚集，就會凝結(jié)成大水滴下降成為雨；如果在高空遇到更加寒冷的氣流，小水滴就會凝固成小冰珠，最后有可能形成冰雹降落到地面；冬天，水蒸氣在寒冷的高空急劇降溫，從而凝華成微小的冰晶，這些冰晶聚集起來，就變成雪花飄落大地；這些天空的降水落到地面，一部分直接變?yōu)樾∠硪徊糠譂B入地下，涌出地表后變成股股清泉，許多小溪匯合，形成江河，又注入大海。
水循環(huán)
云：由大量的小水滴和小冰晶組合而成。
雨：在一定條件下，云中小水滴和小冰晶越來越大，上升氣流無法支持就會下落，下落過程中，冰晶熔化成水。
雪：云中水蒸氣受冷直接在小冰晶上凝華成小雪花。
霜：由于空氣中的水蒸氣受冷直接凝華而成的。
雹：夏季，小水滴在空氣對流手冷凝華成小冰雹。
霜是怎樣形成的？請你動手做一做下面的實驗，并思考形成霜的條件。
如圖所示，將冰塊放于易拉罐中并加入適量的鹽。用筷子攪拌大約半分鐘，用溫度計測量罐中冰與鹽水混合物的溫度，可以看到混合物的溫度低于0°℃。這時觀察易拉罐的下部和底部，就會發(fā)現(xiàn)白霜。
小試牛刀
霜的形成是因為當液體溫度低于其飽和蒸氣壓時，它會從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)。在這個實驗中，冰塊與鹽水形成了一個低溫環(huán)境，使得罐內(nèi)的空氣溫度下降至冰點以下。空氣中的水蒸氣遇冷凝結(jié)在易拉罐的外部表面，從而形成霜。
形成霜的條件包括：
低溫環(huán)境：需要有一個低溫源，如冰塊，來降低罐內(nèi)的溫度。
高濕度：空氣中必須含有大量的水蒸氣。
低溫接觸面：需要一個低溫的表面，如易拉罐的外部，以便水蒸氣凝結(jié)成霜。
攪拌：通過攪拌，可以加速鹽和水的混合，提高冷卻效率，從而使混合物的溫度更快地降至冰點以下。
小試牛刀
下列有關(guān)物態(tài)變化的描述中，正確的是（ ）
A.舞臺上用干冰制作云霧，是汽化現(xiàn)象
B.秋天草地葉片上的露珠，是液化現(xiàn)象
C.屋頂瓦上結(jié)了一層白霜，是熔化現(xiàn)象
D.樟腦丸過一段時間變小，是凝華現(xiàn)象
小試牛刀
【答案】B
【解析】
A. 舞臺上用干冰制作云霧，實際上是升華和凝結(jié)現(xiàn)象。干冰（固態(tài)CO ）直接升華為氣態(tài)，吸收大量熱量使周圍空氣冷卻，促使空氣中的水蒸氣凝結(jié)成小水滴，形成所謂的“云霧”。
B. 秋天草地葉片上的露珠，確實是液化現(xiàn)象。夜間空氣濕度大，地面輻射冷卻，空氣中的水蒸氣遇冷液化成小水珠，落在草葉上形成露珠。
C. 屋頂瓦上結(jié)了一層白霜，不是熔化而是凝華現(xiàn)象。在低溫條件下，空氣中的水蒸氣直接凝華為固態(tài)冰晶，形成霜。
D. 樟腦丸過一段時間變小，是升華現(xiàn)象而非凝華。樟腦丸中的萘分子在室溫下逐漸轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，造成樟腦丸減小。
小試牛刀
凝華和升華的區(qū)別
凝華是指氣體由高溫高壓向低溫低壓轉(zhuǎn)化為液體或固體的過程。例如，水汽在冷凝器中變成水，二氧化碳氣體在溫度和壓力適當時可以變成固體干冰。凝華是氣體到液體或固體的轉(zhuǎn)變過程，因此它是從高能量狀態(tài)到低能量狀態(tài)的轉(zhuǎn)化。
升華是指固體直接由低溫低壓向高溫高壓轉(zhuǎn)化為氣體的過程，而不經(jīng)過液態(tài)。例如，干冰在室溫下逐漸變成氣體二氧化碳，天然氣水合物在高溫高壓的條件下升華成天然氣。升華是固體向氣體的轉(zhuǎn)變過程，因此它是從低能量狀態(tài)到高能量狀態(tài)的轉(zhuǎn)化。
液化和汽化的區(qū)別
液化是指氣體由高溫高壓向低溫低壓轉(zhuǎn)化為液體的過程。例如，天然氣通過加壓和降溫就可以液化成為液態(tài)天然氣，空氣通過壓縮和冷卻可以液化成為液氧、液氮等。液化是氣體變?yōu)橐后w的過程，因此它同樣是從高能量狀態(tài)到低能量狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。
汽化是指液體通過加熱或降壓向氣體轉(zhuǎn)化的過程，例如水蒸氣從水中蒸發(fā)出來。汽化是液體向氣體的轉(zhuǎn)變過程，因此它同樣是從低能量狀態(tài)到高能量狀態(tài)的轉(zhuǎn)化。
凝華、升華、液化、汽化是物態(tài)變化中常見的幾種形式。凝華和升華是氣體向液體或固體的轉(zhuǎn)變，而液化和汽化則是氣體和液體之間的相互轉(zhuǎn)化。無論是哪種物態(tài)變化，它們都是由物質(zhì)內(nèi)部抵抗或適應(yīng)環(huán)境因素而產(chǎn)生的。在實際應(yīng)用中，液化和汽化是化學(xué)、高能物理、機械工程等領(lǐng)域中的重要技術(shù)環(huán)節(jié)，通過這種方式可以使原本難以使用的物質(zhì)得到更廣泛的應(yīng)用。
課堂小結(jié)
我們都學(xué)了什么？

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