第4節(jié)升華和凝華（導(dǎo)學(xué)案）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.理解升華和凝華的概念及其物理過程。（物理觀念）2.能夠識(shí)別和分析物質(zhì)在升華和凝華過程中的能量變化。（科學(xué)思維）3.通過實(shí)驗(yàn)觀察，掌握升華和凝華現(xiàn)象的證據(jù)，學(xué)會(huì)記錄和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。（科學(xué)探究）4.培養(yǎng)對(duì)自然界中物質(zhì)狀態(tài)變化的好奇心和探索精神，認(rèn)識(shí)到物理現(xiàn)象在日常生活中的重要性。（科學(xué)態(tài)度與責(zé)任）【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】1.準(zhǔn)確理解升華和凝華的物理定義及其發(fā)生的條件。2.升華和凝華過程中能量的轉(zhuǎn)移和變化?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】1.區(qū)別升華、熔化和汽化等物理過程的異同。2.實(shí)驗(yàn)觀察中如何準(zhǔn)確記錄和分析升華和凝華現(xiàn)象的數(shù)據(jù)，理解其背后的物理原理?！咀灾黝A(yù)習(xí)】閱讀教材77頁~79頁《升華和凝華》，并完成以下問題：1.升華（1）定義：物質(zhì)從固態(tài)直接變成氣態(tài)的過程，叫做升華。比如樟腦丸變小，就是樟腦丸由固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)，發(fā)生了升華現(xiàn)象。（2）特點(diǎn)：升華是個(gè)吸熱過程，升華時(shí)會(huì)從周圍環(huán)境吸收熱量，使周圍環(huán)境溫度降低，所以升華有致冷作用。例如，干冰升華時(shí)會(huì)吸收大量的熱，可用于人工降雨、食品冷藏、舞臺(tái)煙霧效果制造等。（3）常見升華現(xiàn)象：冬天，冰凍的衣服變干；用久的白熾燈燈絲變細(xì)；放在衣柜里的樟腦球變小最后消失；固態(tài)碘加熱后變?yōu)樽霞t色的碘蒸氣。2.凝華（1）定義：物質(zhì)從氣態(tài)直接變成固態(tài)的過程，叫做凝華。像霜的形成，就是空氣中的水蒸氣直接變成了固態(tài)的小冰晶，屬于凝華現(xiàn)象。（2）特點(diǎn)：凝華是個(gè)放熱過程，凝華時(shí)會(huì)向周圍放出熱量。（3）常見凝華現(xiàn)象：霜、雪、冰花、霧凇的形成；燈泡用久了內(nèi)壁會(huì)變黑（燈絲鎢升華成氣態(tài)鎢，氣態(tài)鎢又在燈泡內(nèi)壁凝華成固態(tài)鎢）?！咎骄啃轮刻骄恳弧⑸A和凝華1.現(xiàn)象探究：升華和凝華現(xiàn)象現(xiàn)象原因歸納冬天，室外冰凍的衣服會(huì)慢慢變干在衣服變干的過程中，衣服上的冰直接變成了水蒸氣冰、樟腦、鎢絲都是由固態(tài)直接變成了氣態(tài)放在衣柜中的樟腦片，時(shí)間長了會(huì)變小在樟腦片變小的過程中，樟腦從固態(tài)直接變成了氣態(tài)用久的日光燈兩端鎢絲變細(xì)了鎢絲變細(xì)的原因是鎢從固態(tài)直接變成了鎢蒸氣冬天，窗玻璃上出現(xiàn)冰花室內(nèi)空氣中溫度高的水蒸氣遇到冷的窗玻璃從氣態(tài)直接變成固態(tài)水蒸氣直接由氣態(tài)變成固態(tài)的霜、霧凇和冰花深秋或初冬的早晨，草木、瓦石上出現(xiàn)霜空氣中的水蒸氣遇到冷的草木、瓦石（溫度在0℃以下）從氣態(tài)直接變成固態(tài)冬天樹枝上出現(xiàn)霧凇空氣中的水蒸氣遇到冷的樹枝從氣態(tài)直接變成固態(tài)2.演示實(shí)驗(yàn)：碘的升華和凝華【實(shí)驗(yàn)器材】【實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象】(1)如圖所示，密封的玻璃容器中有少量碘顆粒，將其浸入熱水中，可以觀察到紫色碘蒸氣充滿容器。說明：碘吸熱由固態(tài)直接變成氣態(tài)，此時(shí)容器中沒有出現(xiàn)液態(tài)的碘。(2)取出碘升華管，管內(nèi)的紫氣變淡，管內(nèi)重新出現(xiàn)黑色的碘顆粒，注意此時(shí)容器中沒有出現(xiàn)液態(tài)的碘。說明：碘蒸氣放熱由氣態(tài)直接變成固態(tài)碘顆粒附著在容器內(nèi)壁上?！緦?shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析】 已知在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)是100℃，固態(tài)碘的熔點(diǎn)是114℃，熱水的溫度略低于100℃，達(dá)不到固態(tài)碘的熔點(diǎn)，固態(tài)碘無法熔化，固態(tài)碘吸熱由固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)，沒有經(jīng)歷液態(tài)的過程【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】碘可以在固態(tài)和氣態(tài)間直接轉(zhuǎn)化，不出現(xiàn)液態(tài)過程。有固體變成氣體是吸熱的過程，由氣體變成固體是放熱的過程。3.升華和凝華的概念（1）升華：物質(zhì)從固態(tài)直接變成氣態(tài)的過程叫作升華，升華是吸熱的過程。（2）凝華：物質(zhì)從氣態(tài)直接變成固態(tài)的過程叫作凝華，凝華是放熱的過程。4.升華吸熱在生活中的應(yīng)用物質(zhì)升華時(shí)從周圍環(huán)境中吸收大量的熱，在日常生活中應(yīng)用最廣泛的干冰的升華。①干冰是在一個(gè)大氣壓下，以-78.5℃存在的固體二氧化碳（CO2），在常溫下可以直接變成二氧化碳?xì)怏w。②特點(diǎn)：容易升華，有吸熱致冷作用。（1）人工降雨將干冰撒入云層，干冰升華時(shí)吸熱，使周圍氣溫急劇降低，云層中的水蒸氣放熱，或液化成小水滴，或凝華成小冰晶，進(jìn)而相互聚集，最后下落形成降雨。（2）存儲(chǔ)食物干冰冷卻的溫度比冰低的多，利用干冰可以產(chǎn)生-78℃的低溫。由于“干冰”會(huì)直接升華為溫度很低的、干燥的二氧化碳?xì)怏w，因此它的冷藏效果好，有利于食物的貯存。（3）舞臺(tái)效果 舞臺(tái)上噴出的干冰瞬間升華，從周圍吸熱，導(dǎo)致溫度下降，空氣中的水蒸氣遇冷迅速液化成大量的小水滴，可以形成云霧繚繞的舞臺(tái)效果，即我們所見到的“煙霧”。5.物態(tài)變化總結(jié)物質(zhì)一般分為三種狀態(tài)：固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。這三種狀態(tài)之間又存在著六種物態(tài)變化：熔化、凝固、汽化、液化、升華、凝華。各過程的吸、放熱情況與聯(lián)系如圖所示?！镜淅?】在做“碘的升華”實(shí)驗(yàn)時(shí)，同學(xué)們分別采用如圖所示的甲、乙兩種方案對(duì)“碘錘”進(jìn)行加熱（常壓下，碘的熔點(diǎn)為113.60℃，碘的沸點(diǎn)為184.25℃，酒精燈火焰的溫度約400℃），你認(rèn)為選擇（填“甲”或“乙”）方案更為科學(xué)合理，確保碘不會(huì)受熱（物態(tài)變化）?！敬鸢浮考兹刍驹斀狻縖1][2]做“碘的升華”實(shí)驗(yàn)時(shí)，選擇甲方案更為科學(xué)合理，選用該方案主要是為了控制溫度，確保碘不會(huì)受熱而熔化。若選乙方案，酒精燈火焰的溫度約400℃，超過碘的熔點(diǎn)，碘會(huì)發(fā)生熔化現(xiàn)象?！镜淅?】生活處處有物理，處處留意皆學(xué)問：如圖是從冰箱冷凍室里拿出的一塊凍肉，過一會(huì)兒看到其表面有一層“白霜”，這是一種現(xiàn)象，用濕手觸摸片刻會(huì)感覺手指被“黏”住了，這是因?yàn)槭稚系乃l(fā)生（以上兩空均填物態(tài)變化名稱）；這兩種物態(tài)變化過程中的吸放熱情況是（相同/不同）的?！敬鸢浮磕A凝固相同【詳解】[1]凍肉表面出現(xiàn)的“白霜”是空氣中的水蒸氣遇冷直接變成固態(tài)小冰晶的過程，屬于凝華現(xiàn)象。這種現(xiàn)象常見于低溫物體表面，如冬天的霜、冰箱冷凍室的結(jié)霜等。[2]濕手觸摸凍肉時(shí)，手上的液態(tài)水遇冷迅速放熱，由液態(tài)變成固態(tài)冰，這是凝固現(xiàn)象。這個(gè)過程會(huì)將手指和凍肉“黏”在一起，類似于冬天鐵欄桿會(huì)黏住舌頭。[3]凝華和凝固的過程，都需要放出熱量。雖然一個(gè)是氣態(tài)直接變固態(tài)，一個(gè)是液態(tài)變固態(tài)，但兩者都是放熱過程。探究二、水循環(huán)自然界中的水循環(huán)是通過水的三態(tài)變化實(shí)現(xiàn)的，水循環(huán)的三個(gè)基本環(huán)節(jié)是蒸發(fā)、降水和徑流，如下圖所示。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(dāng)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(huì)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(huì)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。【典例3】水是生命之源，其存在的方式與狀態(tài)隨環(huán)境和氣候經(jīng)常發(fā)生變化，且循環(huán)往復(fù)。以下關(guān)于水的物態(tài)變化及吸放熱，解釋正確的是（）A．陽光普照海洋，海水吸熱升華形成水蒸氣B．小水滴遇到更寒冷的氣流，凝華形成小冰晶，形成冰C．冬天，水蒸氣在寒冷的高空急劇降溫凝固成小冰晶，形成雪花D．水蒸氣上升到高空，與冷空氣接觸，有的液化成小水滴或凝華成小冰晶，形成云【答案】D【詳解】A．海水吸熱形成水蒸氣，是液態(tài)變成氣態(tài)的過程，是汽化現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；B．小水滴遇到更冷的氣流，形成小冰晶，是液態(tài)變成固態(tài)的過程，是凝固現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；C．冬天，水蒸氣在寒冷的高空急劇降溫形成小冰晶，是氣態(tài)變成固態(tài)的過程，是凝華現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤；D．水蒸氣與冷空氣接觸，水蒸氣遇冷會(huì)液化成小水滴或者凝華成小冰晶，懸浮在高空形成云，符合實(shí)際情況，故D正確；故選D。探究三、科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境1.地球上的水資源地球表面的70%以上是海洋。雖然地球表面大部分被水覆蓋，但是其中海水約占97%，江河湖泊、土壤、巖層和冰川中的淡水僅占約3%，而能夠供人類直接利用的淡水資源更是僅占淡水資源的0.3%。水資源與人類的關(guān)系非常密切，是維持人類生活的源泉。2.水資源危機(jī)隨著社會(huì)的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，人類對(duì)水的依賴程度越來越大。除了日常的生活用水以外，工業(yè)生產(chǎn)也必須用水。在紡織、印染、造紙、煉鋼等各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域都需要大量的水資源，農(nóng)業(yè)灌溉更需要大量的水資源。此外，城市的消防、綠化、公共場(chǎng)所的清潔衛(wèi)生都少不了水。隨著人口的膨脹和經(jīng)濟(jì)的增長，水資源已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重的危機(jī)。人們不僅直接消耗了大量水資源，在生產(chǎn)和生活中還造成了水的污染，進(jìn)一步加劇了水資源危機(jī)，這已經(jīng)敲響了人類生存的警鐘。3.節(jié)約用水請(qǐng)大家思考一下：水資源缺乏是當(dāng)今世界的一大危機(jī)，我們應(yīng)如何合理地節(jié)約用水？因此，我們不僅需要改進(jìn)節(jié)水技術(shù)、優(yōu)化用水系統(tǒng)的運(yùn)行，更需要每個(gè)人提高節(jié)水意識(shí)、養(yǎng)成良好的用水習(xí)慣，共同保衛(wèi)我們的藍(lán)色家園?！镜淅?】關(guān)于水資源，下列說法正確的是（）A．華安縣城自來水水源是地表水，與地下水相比較，水硬度相對(duì)偏高B．地球上的淡水只占總水量的2.7%，而可供人類使用的淡水僅占全部淡水的0.3%C．華安有九龍江北溪從北至南縱貫全境，不會(huì)出現(xiàn)水資源危機(jī)D．因?yàn)榈厍蛏系乃h(huán)，所以水資源“取之不盡、用之不竭”【答案】B【詳解】A．華安縣城自來水水源是地下水，與地表水相比較，水硬度相對(duì)偏低，故A錯(cuò)誤；B．地球上的淡水只占總水量的2.7%，其中近70%是固體冰川，目前被人類大量利用的淡水資源主要是河流水、淡水湖泊水，以及淺層地下水，可供人類使用的淡水只有全部淡水的0.3%，故B正確；C．華安淡水資源總量多，但如果不節(jié)約用水仍然會(huì)出現(xiàn)水資源危機(jī)，故C錯(cuò)誤；D．水是一種有限的寶貴資源，必須保護(hù)水資源，水資源并不是“取之不盡用之不竭”，所以我們必須保護(hù)水資源，故D錯(cuò)誤；故選B。【課堂總結(jié)】【課堂練習(xí)】1．科技小組的同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)出一種手拋滅火彈，彈內(nèi)裝有干冰（固態(tài)二氧化碳）。將滅火彈投入火場(chǎng)后，外殼破裂，干冰迅速變?yōu)闅鈶B(tài)二氧化碳，從周圍吸熱，達(dá)到滅火效果。上述過程中干冰發(fā)生的物態(tài)變化是（）A．凝固 B．液化 C．升華 D．汽化【答案】C【詳解】干冰吸熱由固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)二氧化碳，故此過程中干冰發(fā)生的物態(tài)變化是升華。故選C。2．下列四幅圖中涉及的物態(tài)變化以及吸放熱情況，對(duì)應(yīng)關(guān)系正確的是（）A．初春，湖面上冰化成水——液化吸熱B．夏天，山頂上形成薄霧——汽化吸熱C．秋天，草葉上形成露珠——液化放熱D．嚴(yán)冬，樹枝上出現(xiàn)霧凇——凝固放熱【答案】C【詳解】A．固態(tài)的冰化成液態(tài)的水是熔化現(xiàn)象，熔化吸熱，故A錯(cuò)誤；B．霧是由空氣中的水蒸氣遇冷放熱液化形成的小液滴，故B錯(cuò)誤；C．露是由空氣中的水蒸氣遇冷放熱液化形成的小液滴，故C正確；D．霧凇是由空氣中的水蒸氣遇冷放熱凝華而成的小冰晶，故D錯(cuò)誤。故選C。3．某同學(xué)在探索廚房中的物態(tài)變化問題時(shí)，記錄了他觀察到的幾種現(xiàn)象，并運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)這些現(xiàn)象進(jìn)行了解釋。下列說法正確的是（）A．給魚保鮮的冰塊從魚身上脫落并化成水，屬于熔化現(xiàn)象，需要吸熱B．從冰箱中取出的凍肉表面出現(xiàn)一層白霜，屬于凝固現(xiàn)象，需要放熱C．鍋中的水煮開后，一打開鍋蓋冒“白氣”，屬于汽化現(xiàn)象，需要放熱D．用蒸鍋蒸饅頭時(shí)，鍋蓋上會(huì)出現(xiàn)小水珠，屬于液化現(xiàn)象，需要吸熱【答案】A【詳解】A．給魚保鮮的冰塊從魚身上脫落并化成水，是固態(tài)的冰變成液態(tài)的水，屬于熔化現(xiàn)象，熔化需要吸熱，故A正確；B．從冰箱中取出的凍肉表面出現(xiàn)一層白霜，是空氣中的水蒸氣遇冷直接變成固態(tài)的霜，屬于凝華現(xiàn)象，凝華需要放熱，而不是凝固現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；C．鍋中的水煮開后，一打開鍋蓋冒“白氣”，“白氣”是水蒸氣遇冷液化形成的小水珠，屬于液化現(xiàn)象，液化需要放熱，而不是汽化現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤；D．用蒸鍋蒸饅頭時(shí)，鍋蓋上會(huì)出現(xiàn)小水珠，是水蒸氣遇冷液化形成的，屬于液化現(xiàn)象，液化需要放熱，而不是吸熱，故D錯(cuò)誤。故選A。4．水循環(huán)是人類的生存和生活離不開的重要環(huán)節(jié)，圖中甲、乙、丙代表了水的三種狀態(tài)，其中乙是水，乙放熱變成甲，則下列選項(xiàng)中說法正確的是（）A．甲是水蒸氣 B．丙變成乙是汽化C．丙變成甲的過程要放熱 D．甲變成乙是升華，需要吸熱【答案】C【詳解】A．乙是水，乙放熱變成甲，水凝固成冰要放熱，由圖可知：甲是冰，丙是水蒸氣，故A錯(cuò)誤；D．甲是冰，乙是水，丙是水蒸氣，則甲變成乙是冰熔化成水，需要吸熱，故D錯(cuò)誤；B．丙變成乙是水蒸氣變成水，是液化現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；C．丙變成甲，是水蒸氣凝華變成冰，需要放熱，故C正確。故選C。5．水是生命的乳汁、經(jīng)濟(jì)的命脈，是自然界奉獻(xiàn)給人類的寶貴資源。下列關(guān)于地球上的水循環(huán)和水資源認(rèn)識(shí)正確的是（）A．水循環(huán)造就了雪山和湖泊B．水循環(huán)按照固態(tài)液態(tài)氣態(tài)的固定順序循環(huán)進(jìn)行C．地球上的淡水大約占地球總水量的97%，淡水資源豐富D．大量開采地下水，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成損害，可以解決部分地區(qū)飲水問題【答案】A【詳解】A．水循環(huán)的過程伴隨著水的物態(tài)變化過程，包括熔化、凝固、汽化、液化、升華、凝華等物態(tài)變化，造就了雪山和湖泊，故A正確；B．水循環(huán)在海洋、陸地和天空等不同領(lǐng)域以固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)形式存在。但不是按照固態(tài)液態(tài)氣態(tài)的固定順序循環(huán)進(jìn)行，故B錯(cuò)誤；C．目前人類利用的淡水資源，主要是江河湖泊水和淺層地下水，僅占全球淡水總量的，故C錯(cuò)誤；D．大量開采地下水，可以解決部分地區(qū)飲水問題，但對(duì)環(huán)境會(huì)造成損害，故D錯(cuò)誤。故選A。6．龍江是