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13.4 升华与凝华
一、升华的概念与特点
物质从固态直接变为气态的过程叫做升华。与熔化不同，升华过程中物质不经过液态直接变为气态，这个过程需要吸收热量。
在生活中，升华现象并不少见。冬天晾在室外的湿衣服，即使气温低于 0℃，过一段时间也会变干，这是因为衣服上的冰直接升华成了水蒸气；衣柜里的樟脑丸会逐渐变小甚至消失，樟脑丸由固态直接变成了气态的樟脑蒸气，这也是升华现象；用干冰进行人工降雨或舞台烟雾效果时，干冰（固态二氧化碳）在常温下会迅速升华，吸收大量热量，使周围空气中的水蒸气液化成小水珠或凝华成小冰晶，形成降雨或白雾。
升华具有以下特点：
直接转化：物质从固态直接变为气态，跳过液态阶段。
吸热过程：升华需要吸收周围环境的热量，会导致周围温度降低。例如，干冰升华时吸收大量热量，能使周围温度迅速降低到 - 78.5℃以下。
体积变化：固态物质升华成气态后，体积会急剧增大。例如，1 体积的干冰升华后可以变成约 600 体积的二氧化碳气体。
二、凝华的概念与特点
物质从气态直接变为固态的过程叫做凝华。凝华是升华的逆过程，这个过程需要放出热量。
凝华现象在生活中也很常见。冬天的早晨，地面上的霜、窗玻璃上的冰花、树枝上的雾凇等，都是空气中的水蒸气遇冷直接凝华成的小冰晶；灯泡用久了，灯丝（钨丝）会变细，同时灯泡内壁会变黑，这是因为钨丝在高温下升华成钨蒸气，钨蒸气遇到温度较低的灯泡内壁又凝华成固态的钨附着在上面；深秋或初冬的早晨，草叶上的 “白霜”，是空气中的水蒸气在低温下凝华形成的。
凝华具有以下特点：
直接转化：物质从气态直接变为固态，不经过液态阶段。
放热过程：凝华过程会向周围环境放出热量。例如，水蒸气凝华成霜时会放出热量，这也是为什么霜冻前后气温会有所升高的原因之一。
形态变化：气态物质凝华成固态后，通常会形成细小的晶体或粉末状物质。例如，霜是由许多细小的冰晶组成的，具有规则的几何形状。
三、升华与凝华的实验探究
（一）探究碘的升华与凝华
实验目的
观察碘的升华和凝华现象，理解升华吸热、凝华放热的特点。
实验器材
烧杯、酒精灯、石棉网、三脚架、研钵、玻璃皿、碘粒。
实验步骤
用研钵将碘粒研碎，取少量研碎的碘粒放入烧杯中，在烧杯口盖上玻璃皿。
将烧杯放在石棉网上，用酒精灯微微加热烧杯底部（注意：不要用酒精灯直接加热，以免碘蒸气温度过高）。
观察烧杯内碘粒的变化和玻璃皿底部的变化。
停止加热，待烧杯冷却后，继续观察玻璃皿底部和烧杯内的变化。
实验现象
加热时，烧杯内的固态碘粒逐渐减少，甚至消失，烧杯内出现紫红色的碘蒸气，这是碘的升华现象。
玻璃皿底部会出现黑紫色的固态碘，这是碘蒸气遇到温度较低的玻璃皿凝华成的固态碘。
停止加热后，随着温度降低，烧杯内的碘蒸气逐渐减少，玻璃皿底部的固态碘逐渐增多。
实验结论
碘可以从固态直接变为气态（升华），升华过程需要吸热；碘蒸气也可以从气态直接变为固态（凝华），凝华过程需要放热。
四、升华与凝华的应用
（一）升华的应用
人工降雨：在干旱地区，向云层中播撒干冰，干冰升华吸热，使云层中的水蒸气迅速降温凝华成小冰晶，小冰晶长大后下落，遇到暖气流熔化成雨滴，形成降雨。
食品保鲜：利用干冰升华吸热的特点，可以对食品进行冷藏和保鲜。干冰的温度低，升华时不产生液体，能保持食品的干燥，且不会使食品受潮。例如，运输海鲜、冰淇淋等食品时，常用干冰作为制冷剂。
医疗领域：在医疗上，干冰可以用于冷冻治疗。医生用干冰冷冻病变组织，使病变组织坏死脱落，达到治疗的目的，如治疗尖锐湿疣、雀斑等。
舞台效果：在舞台上，向空气中喷洒干冰，干冰升华吸热，使周围空气中的水蒸气液化成小水珠，形成白色的 “烟雾”，营造出梦幻的舞台效果。
（二）凝华的应用
人工造雪：在滑雪场，通过造雪机将水雾化成小水滴，小水滴在低温下迅速凝华成小冰晶，形成人造雪。
冷藏保存：利用凝华放热的特点，可以在低温环境下保存某些物质。例如，在冷库中，空气中的水蒸气凝华成霜时会放出热量，但冷库的制冷系统会及时将这些热量带走，维持冷库的低温环境。
材料制备：在材料科学中，通过气相沉积法利用凝华现象制备薄膜材料。将气态的材料分子在基片表面凝华，形成均匀的薄膜，这种方法广泛应用于半导体、光学等领域。
五、升华、凝华与其他物态变化的对比
物态变化
定义
吸放热情况
实例
转化阶段
升华
固态→气态
吸热
干冰制冷、樟脑丸变小
直接转化，无液态
凝华
气态→固态
放热
霜的形成、冰花出现
直接转化，无液态
熔化
固态→液态
吸热
冰化成水、铁块熔化
经过液态
凝固
液态→固态
放热
水结成冰、蜡油凝固
经过液态
汽化
液态→气态
吸热
水烧开、湿衣服晾干
经过气态
液化
气态→液态
放热
露水形成、“白气” 出现
经过液态
六、常见升华与凝华现象的解释
冬天的霜：冬天夜晚气温降低到 0℃以下，空气中的水蒸气遇到温度较低的地面、植物等物体，直接凝华成小冰晶，附着在物体表面，形成霜。
干冰的 “冒烟” 现象：干冰在常温下会迅速升华，吸收周围大量的热量，使周围空气中的水蒸气遇冷液化成小水珠或凝华成小冰晶，这些小水珠或小冰晶悬浮在空气中，形成我们看到的 “冒烟” 现象，实际上这不是干冰本身在冒烟，而是空气中的水蒸气液化或凝华的结果。
灯泡内壁变黑：灯泡中的钨丝在通电时会发热，温度升高，钨丝升华成钨蒸气；当灯泡熄灭后，温度降低，钨蒸气遇到温度较低的灯泡内壁，凝华成固态的钨，附着在灯泡内壁上，使灯泡内壁变黑。
七、课堂小结
升华是物质从固态直接变为气态的过程，需要吸收热量；凝华是物质从气态直接变为固态的过程，需要放出热量。
升华和凝华都是直接的物态变化，不经过液态阶段，且互为逆过程。
生活中的升华现象有干冰制冷、樟脑丸变小等；凝华现象有霜的形成、窗玻璃上的冰花等。
升华和凝华在人工降雨、食品保鲜、舞台效果、材料制备等领域有着广泛的应用。
升华、凝华与熔化、凝固、汽化、液化共同构成了物质的六种物态变化，它们之间的转化体现了物质状态随温度和热量变化的规律。
八、课后练习
下列现象中，属于升华的是（ ）
A. 春天冰雪消融 B. 夏天冰棍冒 “白气” C. 秋天草叶上结霜 D. 冬天冰冻的衣服变干
下列现象中，属于凝华的是（ ）
A. 水烧开时冒出 “白气” B. 深秋时节草叶上出现白霜 C. 湿衣服在阳光下晾干 D. 冰块在饮料中逐渐融化
为什么北方冬天的早晨，窗玻璃上会出现冰花？冰花是在玻璃的内侧还是外侧？
干冰为什么可以用于人工降雨？请结合升华和凝华的知识进行解释。
设计一个实验，证明升华过程需要吸收热量（提示：可以利用温度计测量升华过程中周围环境的温度变化）。
2024沪科版物理九年级全册
13.4升华与凝华
第十三章 温度与物态变化
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
能识别、解释生活中的升华和凝华现象。（重点）
02
知道升华和凝华的概念及特点。
01
能分析物态变化过程中的吸、放热。（重、难点）
03
观察与思考
思考：你见过图中的现象吗？你知道它们是怎样形成的吗？
在北方的冬天，冰冻的衣服是怎么晾干的呢？
一、升华及其特点
升华
原来，衣服上的冰会直接变成水蒸气。物理学中将物质从气态直接变为固态的过程称为升华。
加热前，碘为黑色_____态；
加热时，碘由_____态直接变为_____态，过程有紫色气体出现，需要_____热；
停止加热，紫色碘蒸汽由_____态直接变为_____态，这个过程需要_____热。
说一说你观察到的现象。
固
固
气
吸
气
固
放
一、升华及其特点
演示实验
一、升华及其特点
柜子中的樟脑球是怎么消失的？
固态樟脑丸升华变为气态
升华现象
舞台上云雾效果是怎么产生的？
固态干冰升华变为气态，同时大量吸热，水蒸气液化形成云雾
一、升华及其特点
干冰升华的应用
人们还利用干冰升华吸热的特点来保持食品新鲜和进行人工降雨。
二、凝华及其特点
气态水蒸气
固态小冰晶
（遇冷）
凝华
你知道如图所示的霜是怎么形成的吗？
凝华
像霜的形成那样，物质从气态直接变为固态的过程称为凝华。凝华是升华的相反过程。
雾凇的形成
二、凝华及其特点
凝华现象
冰花的形成
思考：冰花出现在玻璃窗的内侧还是外侧？
内侧，冰花总是出现在热的水蒸气同侧。
思考：你用过灯泡吗？你知道用久的灯泡为什么会发黑吗？
（冷的玻璃）
钨蒸气
固体钨
（受热）
钨丝（固体钨）
升华
凝华
二、凝华及其特点
物态变化过程中的吸热、放热
三、物态变化中的吸热、放热
从熔化、汽化、升华 实验可知，这些物态变化过程都是吸热过程，而与此对应的凝固、液化、凝华则是放热过程，如图。
水蒸气
熔化
汽化
（吸热）
凝固
液化
凝华
（放热）
制冷作用
制热作用
冰
水
升华
观察图像并完成冰、水、水蒸气三者之间转化过程名称以及吸热、放热关系。
三、物态变化中的吸热、放热
三、物态变化中的吸热、放热
电冰箱是人们普遍使用的家用电器。如图所示，冰箱的制冷设备由蒸发器、压缩机、冷凝器、冷冻室等部件组成。电冰箱工作时，液态制冷剂在蒸发器中迅速汽化，并吸收热量，使冷冻室内温度降低，气态的制冷剂经压缩机压缩后，送入冰箱外侧的冷凝器，在此冷凝剂液化，并放出热量，使冰箱外侧温度升高。液态的致冷剂通过很细的毛细管回到蒸发器，又开始了新的循环。
电冰箱的原理
知识点1
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1．北方的冬天，室外堆的雪人变小了，该过程发生的物态变化是(　　)
A．熔化 B．汽化
C．升华 D．凝华
[补充设问]该过程中的物质从________态变成了________态。
C
升华和凝华
固
气
2．[2025年1月合肥期末]如图所示的物态变化过程中，发生凝华现象的是(　　)
C
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3．科学家研发了一种“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________为高温碳蒸气，字迹消失；然后经过特殊冷却装置，高温碳蒸气又________成碳粉。(均填物态变化名称)
升华
凝华
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4．随着科技的进步和生活水平的日益提高，人们主动利用科技知识改善生活环境的意识逐渐增强。下列场景是人们应用物理知识改善生活环境的几种做法，其中主要是用来降温的是(　　)
A．景区喷雾 B．撒盐融雪
C．人造雪景 D．人工降雨
知识点2
物态变化过程中的吸热、放热
A
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5．[2025·苏州模拟]以下描述中“变多”“变少”的过程，吸热的是(　　)
A．①③
B．①④
C．②③
D．②④
D
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6．[2025·盐城二模]2024年开春，江苏各地突降小冰粒，它不是冰雹也不是雪，而是霰(xiàn)，如图所示，它是高空中的水蒸气遇到冷空气形成的白色小冰粒，霰是________(填物态变化名称)形成的，常见于下雪前或下雪时，下落时来不及________(填物态变化名称)成水滴，就以霰的形态出现。霰的形成过程中______(填“吸”
或“放”)热。
凝华
熔化
放
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7. [新情境题　2024·三明模拟改编]中国的科学家在探索利用空间站的激光为地球轨道上的废弃卫星减速，使之坠入大气层烧毁。如图所示，可以用大功率激光短暂照射卫星，其表面金属直接变成气体向外喷射而出，从而导致卫星减速，此过程发生的物态变化是________。
升华
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8．随着科技的发展，“呼风唤雨”的神话已成为现实。人工降雨是用飞机在空中“喷”干冰(固态二氧化碳)，干冰迅速________，这个过程需要吸收热量，周围空气中的水蒸气有的________成小水滴，有的________成小冰粒，冰粒在下落过程中________成水滴，水滴降落就形成了雨。(均填物态变化名称)
升华
液化
凝华
熔化
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9．[2025年1月芜湖期末]北方地区一年四季分明，严冬的夜里在窗玻璃上会出现冰花，下列说法正确的是(　　)
A．冰花主要是水凝固形成的
B．冰花主要是室外的水蒸气凝华形成的
C．冰花的形成需要吸热
D．冰花出现在窗玻璃的内侧
D
易错点睛：严冬的夜里，室内温暖，室外寒冷，室内空气中热的水蒸气遇到冷的玻璃凝华成小冰晶附着在玻璃内侧形成冰花，凝华放热。
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10. [新考法]某物质从状态M因发生物态变化放热变成状态N，其中M具有流动性，而N形状固定，则发生的物态变化(　　)
A．可能是熔化 B．一定是凝固
C．可能是凝华 D．一定是升华
C
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11．[2025·合肥月考]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．由甲到乙是凝固过程，冰的形成与该过程相同
B．由乙到丙是汽化过程，衣服晾干与该过程相同
C．由丙到甲是凝华过程，霜的形成与该过程相同
D．由乙到丙是升华过程，冰雪消融与该过程相同
A
思路点睛：由题图可知，物质由丙→甲→乙，都是放热过程，则丙是气态、甲是液态、乙是固态。
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12．如图所示的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。
(1)制冷剂会在冷凝器里发生________现象，在冷冻室里发生________现象，达到搬运热量的目的。(均填物态变化名称)
(2)正常使用时，小明发现家里冰箱下部的冷藏室(温度为4 ℃)里面有水流到外部的接水盘，这些水是内部的__________发生______形成的，此过程需要________热量。
液化
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水蒸气
液化
放出
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13．在锥形瓶内放入适量的碘颗粒，底部用酒精灯微微加热，如图所示。
(1)在加热过程中，我们会看到锥形瓶内产生紫色的气体，这种现象叫__________(填物态变化名称)。
(2)停止加热待冷却后，干净的玻璃片上出现黑色的颗粒，这是气态碘发生了________(填物态变化名称)。生活中________(填“露”“冰”或“霜”)的形成与这一物态变化相同。
升华
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霜
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【装置优化】
小点查阅资料发现酒精灯火焰温度约为500 ℃，碘的熔点约为113.5 ℃，沸点约为184.4 ℃。作出以下推理：
(3)图中加入的固态碘________(填“可能”或“不可能”)先熔化后汽化。小点设计了如图所示的实验装置，比上述实验方法更合理，原因是_____________________________________。
可能
水的沸点低于碘的熔点，碘不会熔化
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升华和凝华
升华
凝华放热
物质从固态直接变为气态的过程
物质直接从气态变为固态的过程
升华吸热
凝华
生活现象
生活现象
放热：凝固、液化、凝华
吸热：熔化、汽化、升华
物态变化中的吸热、放热
谢谢观看！

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