资源简介

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第四节：升华与凝华
十三章 温度与物态变化
沪科版2024
物理观念 知道升华和凝华现象,并解释生活中的现象
科学思维 通过生活中的升华和凝华现象,推理出升华需要吸热和凝华需要放热
科学探究 通过实验观察碘的升华与凝华实验,了解物质的固态和气态之间是可以直接转化的
科学态度与责任 增加物理源于生活、服务生活的感受和体验。经历说明水循环现象的过程，有关心环境和节约用水的意识。
核心素养
情境导入
导入新课
固态的碘受热后，容器内充满了紫色的碘蒸气；碘蒸气遇冷后变成了固态的碘。
【思考】
碘真的没有经历液态直接变成碘蒸气了吗？
会不会液态物质存在的时间极短，我们没有观察到？
标准大气压下水的温度不高于100 ℃，碘的熔点为114 ℃。
在标准大气压下，热水的温度（低于100℃）低于其熔点（114℃）。这意味着在碘从固态加热到升华温度时，它不会先变成液态，而是直接变成气态。
导入新课
■ 实验过程：
在烧瓶中放入少量碘，用酒精灯加热。很快能看到，固态的碘直接变成了紫色的气态，没有经过液态阶段。
■ 现象观察：
加热过程中，碘的状态发生了神奇的变化，从一粒粒固态的晶体，逐渐变成了弥漫在烧瓶中的紫色气体。
※ 这就是升华现象的直观体现
升华及其特点
升华及其特点
固态碘
吸热
加热
升华
碘蒸气
物质在固态与气态之间的转化很奇妙。
●生活中，冬天室外冰冻的衣服会慢慢变干，冰直接变成了水蒸气；
●樟脑丸会越来越小，最后消失不见，这也是固态变成气态的过程。
让我们一起仔细观察这些现象，探索其中的奥秘。
升华及其特点
升华及其特点
干冰升华吸热应用
人工降雨：干冰升华使云层降温，水蒸气液化或凝华成雨
舞台烟雾：干冰升华使周围降温，水蒸气液化或凝华成烟雾
冷藏食物：干冰升华吸热，保持低温环境
★干冰是固态的二氧化碳，在常温和压强为6079.8千帕压力下，把二氧化碳冷凝成无色的液体，再在低压下迅速蒸发，便凝结成一块块压紧的冰雪状固体物质，其温度是零下78.5℃。
●物理特性：
①极易升华，升华时会吸收大量的热。
②密度比一般空气重。
③不支持燃烧，也不能燃烧。
※干冰的这些特性使其在很多领域都有重要应用。
升华及其特点
干冰的升华吸热
干冰：固态二氧化碳。
特点：容易升华，有制冷作用。
升华及其特点
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，是一种良好的冷却剂，有利于食物的运输和储存。
升华吸热---冷藏食物
升华吸热---舞台效果
干冰瞬间升华的同时吸收了周围空气的热量，导致温度下降，空气中的水蒸气被降温液化成小液滴(“烟雾”)。
升华及其特点
步骤要点
■ 第一步：将干冰投放到云层中。干冰升华吸热，使周围空气温度急剧下降。
■ 第二步：云层中的水蒸气遇冷。一部分水蒸气液化成小水滴，另一部分水蒸气直接凝华成小冰晶。
■ 第三步：小水滴和小冰晶不断聚集。当它们的重量足够大时，就会从云层中掉落下来，形成降雨。
升华及其特点
要点解释
● 干冰升华吸热：干冰从固态直接变为气态，这个过程会吸收大量的热，从而使周围空气温度降低。
● 水蒸气的变化：温度降低后，水蒸气的状态发生改变，液化和凝华是常见的物态变化。
● 降雨的形成：小水滴和小冰晶聚集在一起，重量增加，无法继续悬浮在云层中，就形成了降雨。
升华及其特点
定义内容
■ 升华的定义：
升华是指物质直接从固态变为气态的过程。在这个过程中，物质跳过了液态阶段，发生了状态的直接转变。
■ 吸放热情况：
升华过程需要吸收热量，这是因为物质要从相对稳定的固态变为活跃的气态，需要能量来打破分子间的作用力。
※ 升华是一种独特的物态变化
升华及其特点
升华及其特点
定义解读
■ 状态转变特点：
与常见的熔化再汽化不同，升华直接跨越了液态，体现了物质状态变化的多样性。
■ 实际意义：
升华现象在生活和工业中有很多应用，比如干冰升华制冷等。
※ 理解升华有助于我们认识更多的物理现象
碘蒸气
放热
固态碘
冷却
凝华
凝华及其特点
■ 冰花的魅力：
冬天，窗户上常常会出现形态各异的冰花，它们像一幅幅精美的画卷，是大自然的杰作。
■ 霜的奥秘：
寒冷的早晨，地面和植物上会覆盖一层薄薄的霜，这是空气中的水汽在低温下直接变成了固态。
※ 冰花和霜都是凝华现象的体现
凝华及其特点
我国北方秋、冬两季，有时地面和屋顶出现霜、窗玻璃上出现冰花、树枝上出现雾凇。
霜
冰花
雾凇
思考：冰花出现在玻璃窗的内侧还是外侧？
■ 凝华的概念：
物质从气态直接变成固态的过程叫做凝华。
■ 凝华的特点：
凝华过程中会放出热量。
※ 凝华是一种特殊的物态变化
凝华及其特点
窗花奇观
■ 形成原因：
室内温暖的水汽遇到寒冷的玻璃，直接凝华成固态的冰晶，形成美丽的窗花。
■ 特点：
形状各异，有的像树枝，有的像花朵。
※ 窗花是常见的凝华现象
霜的降临
■ 形成条件：
在寒冷、晴朗的夜晚，地面和物体表面温度迅速下降，空气中的水汽直接凝华成霜。
■ 影响：
霜会对农作物造成一定的危害。
※ 霜的形成与天气有关
凝华及其特点
灯泡变黑
■ 变黑原理：
灯泡在使用过程中，钨丝受热升华，然后在灯泡内壁遇冷直接凝华成固态钨，使灯泡变黑。
■ 影响：
会降低灯泡的亮度和使用寿命。
※ 灯泡变黑是凝华的结果
凝华及其特点
物态变化过程中的吸热、放热
水在自然界中的循环
冰
水
水蒸气
汽化
液化
凝固
熔化
吸热
吸热
放热
放热
升华
凝华
吸热
放热
物态变化过程中的吸热、放热
气态
液态
固态
气态
液态
固态
物态变化过程中的吸热、放热
海水
水蒸气
吸热
蒸发
遇冷
液化
凝结成大水滴
悬浮在高空中
遇寒冷气流凝固
急
剧 凝
降 华
温
云
雨
冰雹
雪花
小水滴
物态变化过程中的吸热、放热
雨
冰雹
雪花
一部分直接变为小溪，另一部分渗入地下，涌出地表后变成股股清泉，许多小溪汇合，形成江河，又注入大海。
落到地面
物态变化过程中的吸热、放热
生活现象
● 冬天冰冻衣服变干：衣服里的冰直接变成水蒸气，这是升华现象。
● 霜的形成：空气中的水蒸气遇冷直接变成固态的霜，属于凝华。
● 冰化成水：固态的冰吸收热量变成液态的水，是熔化过程。
物态类型
●升华：固态直接变为气态，如冰冻衣服变干。
●凝华：气态直接变为固态，像霜的形成。
●熔化：固态变为液态，例如冰化成水。通过这些例子，能更好区分不同物态变化。
物态变化过程中的吸热、放热
★ 升华：固态直接变气态，吸热，如樟脑丸变小。
●过程特点：无需变为液态。
●生活实例：冰冻衣服晾干。
★ 凝华：气态直接变固态，放热，如冰花形成。
●过程特点：跳过液态阶段。
●生活实例：霜的形成。
课堂总结
定义：物理学中将物质从____直接变成____的过程叫作升华。
常见的升华现象：樟脑片变小、冰冻的衣服变干。
固态
气态
条件：升华___热。
吸
定义：物理学中将物质从____直接变成____的过程叫作凝华。
常见的凝华现象：霜、冰花、雾凇等。
条件：凝华___热。
固态
气态
放
升华
吸热
凝华放热
液化放热
凝固放热
汽化
吸热
熔化
吸热
升华
凝华
吸热与放热
升华与凝华
课堂总结
物态变化
■ 升华：固态→气态，吸收热量，实例有樟脑丸变小、灯泡灯丝变细。
■ 凝华：气态→固态，放出热量，实例有冰花形成、霜的形成。
■ 熔化：固态→液态，吸收热量，如冰化成水。
■ 凝固：液态→固态，放出热量，如水结成冰。
对比总结
●升华和凝华是固态与气态的直接转化，跳过液态。
●熔化和凝固是固态与液态的转化。
●汽化和液化是液态与气态的转化。
●吸放热情况决定物质状态变化的方向。
课堂总结
下 课
Thanks!
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