5.4升华和凝华--2025-2026学年教科版八年级上册物理教学课件

5.4 升华和凝华学习目标知道升华和凝华的概念，能准确区分生活中的升华和凝华现象。理解升华过程需要吸热、凝华过程需要放热的特点。通过实验观察，总结升华和凝华的现象及温度变化特点。能运用升华和凝华的知识解释生活中的相关现象，如樟脑丸变小、霜的形成等。了解升华和凝华在生活、生产和科技中的应用，感受物态变化对人类生活的影响。培养观察能力、实验操作能力和分析归纳能力，激发对自然现象的探究兴趣。情境导入展示一组图片：衣柜里的樟脑丸逐渐变小最后消失、冬天冰冻的衣服慢慢变干、窗玻璃上形成的冰花、深秋早晨草叶上的霜、用干冰进行人工降雨等。提问：樟脑丸没有变成液体为什么会变小？冰冻的衣服没有融化为什么会变干？窗玻璃上的冰花和草叶上的霜是怎么形成的？这些现象与我们之前学过的物态变化有什么不同？引出主题：这些现象涉及到另外两种物态变化 —— 升华和凝华，本节课我们就来探究升华和凝华的特点。升华升华的概念物质从固态直接变成气态的过程叫做升华。举例：樟脑丸变小、干冰升华、冰冻的衣服变干、钨丝灯用久了钨丝变细等都是升华现象。说明：升华过程中，物质不经过液态直接变为气态。升华吸热实验探究：观察碘的升华实验器材：烧杯、酒精灯、石棉网、研钵、玻璃皿、碘粒等。实验步骤：将少量碘粒放入研钵中研碎，放入烧杯底部。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。观察烧杯内碘的状态变化和玻璃皿底部的现象。实验现象：固态的碘受热后，直接变成紫红色的碘蒸气，这是升华现象；停止加热后，玻璃皿底部出现黑紫色的固态碘。实验分析：加热时碘从固态直接变为气态，说明升华需要吸热；停止加热后碘蒸气直接变为固态，说明凝华需要放热。特点：升华需要吸收热量，具有制冷作用。应用：干冰是固态的二氧化碳，它在升华时吸收大量的热，使周围环境温度降低，可用于冷藏食品、人工降雨、制造舞台烟雾效果等。例如，人工降雨时，向云层中播撒干冰，干冰升华吸热，使云层中的水蒸气凝华成小冰晶，小冰晶长大后下落，遇暖气流熔化成雨滴降落。医学上利用干冰升华吸热的特点进行冷冻治疗，如治疗皮肤病时，将干冰放在病变部位，利用低温杀死病变细胞。钨丝灯的灯丝用钨制成，钨在高温下会升华变成钨蒸气，当钨蒸气遇到温度较低的灯泡内壁时，会凝华成固态钨附着在灯泡内壁上，久而久之灯泡内壁会变黑。凝华凝华的概念物质从气态直接变成固态的过程叫做凝华。举例：霜的形成、窗玻璃上的冰花、雾凇（树挂）的形成、灯泡用久了内壁变黑（钨蒸气凝华）等都是凝华现象。说明：凝华过程中，物质不经过液态直接变为固态。凝华放热特点：凝华需要放出热量。应用：深秋或初春，夜晚气温降低，空气中的水蒸气凝华成霜，如果霜结在农作物上，会因凝华放热使农作物周围的温度不会降得太低，在一定程度上保护农作物免受冻害。人工降雨中，干冰升华吸热使水蒸气凝华成小冰晶，小冰晶在下落过程中熔化成雨滴，其中凝华过程放出的热量也会促进雨滴的形成。生活中的升华和凝华现象解释樟脑丸变小：樟脑丸由固态直接变为气态，属于升华现象，升华吸热，所以樟脑丸会逐渐变小直至消失。冰冻的衣服变干：冬天，气温低于 0℃，衣服上的冰不能熔化成水，但可以直接变成水蒸气，属于升华现象，升华吸热，使衣服慢慢变干。霜的形成：深秋或冬天的夜晚，气温降低到 0℃以下，空气中的水蒸气遇冷直接变成小冰晶，附着在地面、草叶、屋顶等物体上，形成霜，属于凝华现象，凝华放热。窗玻璃上的冰花：冬天，室内气温较高，空气中的水蒸气遇到温度很低的窗玻璃，直接变成小冰晶，附着在玻璃内表面，形成冰花，属于凝华现象，凝华放热。冰花的形状各异，这与玻璃表面的光滑程度、水蒸气的分布等因素有关。雾凇（树挂）：在严寒的冬季，空气中的水蒸气遇到寒冷的树枝，直接凝华成小冰晶，附着在树枝上形成洁白晶莹的雾凇，属于凝华现象，凝华放热。雾凇是一种美丽的自然景观，但有时也会对树木造成一定的负担。升华和凝华的应用生活中的应用：用干冰冷藏食品：干冰升华吸热，使食品周围的温度降低，防止食品变质，且干冰升华后变成二氧化碳气体，不会使食品潮湿。衣柜中放樟脑丸：利用樟脑丸升华产生的气体，杀死衣柜中的蛀虫，防止衣物被虫蛀。生产中的应用：人工降雨：向云层中播撒干冰，干冰升华吸热，使云层中的水蒸气凝华成小冰晶，小冰晶长大后下落形成降雨。冷冻干燥技术：将食品冷冻后，在真空环境中使食品中的冰升华成水蒸气，从而除去食品中的水分，制成冻干食品。这种食品保留了原有的营养成分，且易于保存和运输。科技中的应用：航天领域中，利用升华和凝华原理设计的热控系统，可调节航天器内部的温度，保证航天器正常工作。低温物理实验中，利用干冰或液氮（液氮汽化吸热，也可使周围物质发生凝华）创造低温环境，研究物质在低温下的性质。实验：观察碘的升华和凝华实验目的：观察碘的升华和凝华现象，理解升华吸热和凝华放热。实验器材：烧杯、酒精灯、石棉网、玻璃皿、碘粒、火柴等。实验步骤：在烧杯底部放入少量碘粒，用玻璃皿盖住烧杯口。将烧杯放在石棉网上，用酒精灯微微加热（注意：不要加热过猛，以免碘蒸气过多）。观察烧杯内碘的状态变化，看到固态碘逐渐减少，同时出现紫红色的碘蒸气，这是升华现象。停止加热，观察玻璃皿底部的变化，看到紫红色的碘蒸气逐渐消失，玻璃皿底部出现黑紫色的固态碘，这是凝华现象。用手触摸加热过程中的玻璃皿外壁，感受温度变化（升华吸热，玻璃皿外壁温度较低）；触摸停止加热后玻璃皿底部，感受温度变化（凝华放热，玻璃皿底部温度升高）。实验结论：碘可以从固态直接变为气态（升华），也可以从气态直接变为固态（凝华）；升华需要吸热，凝华需要放热。物态变化的总结六种物态变化及吸放热情况：熔化：固态→液态，吸热凝固：液态→固态，放热汽化：液态→气态，吸热（蒸发、沸腾）液化：气态→液态，放热（降低温度、压缩体积）升华：固态→气态，吸热凝华：气态→固态，放热物态变化与温度的关系：物态变化通常与温度的变化有关，温度升高时，物质容易发生熔化、汽化、升华；温度降低时，物质容易发生凝固、液化、凝华。课堂活动：列举生活中的升华和凝华现象并解释活动任务：小组合作，列举生活中更多的升华和凝华现象，并运用所学知识进行解释。示例：现象：用久了的灯泡内壁变黑。解释：灯泡发光时，钨丝温度升高，钨由固态直接变为气态（升华）；当钨蒸气遇到温度较低的灯泡内壁时，又由气态直接变为固态（凝华），附着在灯泡内壁上，使灯泡内壁变黑。现象：北方冬天的雾凇。解释：空气中的水蒸气遇到寒冷的树枝，直接凝华成小冰晶，属于凝华现象。交流与讨论：各小组分享列举的现象和解释，讨论这些现象对生活的影响，如哪些是有益的，哪些是需要避免的。随堂练习物质从______态直接变成______态的过程叫做升华，升华需要______热量；物质从______态直接变成______态的过程叫做凝华，凝华需要______热量。下列现象中，属于升华的是______，属于凝华的是______（填序号）。① 樟脑丸变小 ② 霜的形成 ③ 冰冻的衣服变干 ④ 窗玻璃上的冰花 ⑤ 干冰降雨时干冰的变化干冰是固态的______，它在常温下会迅速______，吸收大量的热，使周围环境的温度______，可用于______、______等。冬天，窗玻璃上的冰花是______现象，形成在玻璃的______（选填 “内” 或 “外”）表面，这是因为______。为什么用干冰可以进行人工降雨？答案固；气；吸收；气；固；放出①③⑤；②④二氧化碳；升华；降低；冷藏食品；人工降雨（合理即可）凝华；内；室内空气中的水蒸气遇到温度较低的玻璃，直接凝华成小冰晶干冰（固态二氧化碳）在空气中会迅速升华，升华吸热，使周围空气的温度降低，空气中的水蒸气遇冷凝华成小冰晶，小冰晶逐渐变大后下落，在下落过程中遇到暖气流熔化成雨滴，从而形成降雨。总结升华是物质从固态直接变为气态的过程，需要吸热；凝华是物质从气态直接变为固态的过程，需要放热。生活中常见的升华现象有樟脑丸变小、冰冻的衣服变干、干冰升华等；凝华现象有霜的形成、窗玻璃上的冰花、雾凇等。升华和凝华在生活、生产和科技中有广泛应用，如干冰冷藏食品、人工降雨、冷冻干燥技术等。六种物态变化（熔化、凝固、汽化、液化、升华、凝华）相互关联，共同构成了物质状态变化的完整体系，且都伴随着能量的转移（吸热或放热）。通过实验观察和对生活现象的分析，加深了对升华和凝华的理解，提高了运用知识解释实际现象的能力。1.升华和凝华的概念 （1）升华：物理学中，物质由固态直接（都不经历液态）变为气态的过程叫作升华.（2）凝华：物理学中，物质由气态直接变为固态的过程叫作凝华.2.演示实验：碘的物态变化3.常见的升华和凝华现象（1）升华现象①北方的冬天，雪人会一天天变小，其中就有雪的升华.②放在衣橱内的樟脑丸过一段时间会变小，是由于樟脑丸发生了升华.③寒冷的冬天，室外冰冻的衣服过一段时间会变干，是由于衣服上的冰发生了升华.④用久了的白炽灯灯丝变细，是由于钨发生了升华.（2）凝华现象①常见的霜、雾凇和窗户上的冰花，都是空气中的水蒸气在低温下凝华形成的小冰晶.②灯泡变黑，是由于钨蒸气遇冷凝华附着在了灯泡内壁上.4.对升华和凝华的理解（1）对升华的理解①升华并不是熔化和汽化两种物态变化之和.②理论上讲，固态物质在任何温度下都会升华，但实际上常温下很多固态物质，如金属，可以认为是不升华的.③加热可以加速固体升华，如碘升华，在常温下非常缓慢，但稍一加热，升华现象就非常明显.（2）对凝华的理解①凝华并不是液化和凝固两种物态变化之和.②理论上所有气态物质都能发生凝华，只是在通常情况下很多气体都难以凝华或者凝华得极其缓慢.典例1 [ 平顶山期中] “赏中华诗词、寻文化基因、品生活之美”的《中国诗词大会》这一电视节目深受观众的青睐.对下列古诗文中涉及的热现象进行解释，其中正确的是( ) A.“月落乌啼霜满天，江枫渔火对愁眠.”霜的形成是凝华现象B.“雾凇沆砀，天与云与山与水，上下一白.”雾凇的形成是凝固现象C.“青青园中葵，朝露待日晞.”露在日出后逐渐消失是升华现象D.“腾蛇乘雾，终为土灰.”雾的形成是汽化现象√ 1.升华吸热，凝华放热（1）演示实验：干冰升华实验拓展碘凝华放热将充满紫色碘蒸气的锤形玻璃泡放入装有冷水的烧杯中，锤形玻璃泡中的碘蒸气遇冷后变成了固态的碘，附着在玻璃泡内壁上.用温度计测量，发现冷水的温度升高.此实验说明凝华过程中要放热.（2）干冰升华的应用典例2 小明去取妈妈在网上购买的海鲜，发现包装袋中有如图甲所示类似于冰块的物质.经升华吸热凝华过查阅后得知这是用来给海鲜降温的干冰，因为干冰在常温下会发生______现象，并______（选填“吸热”或“放热”）.如图乙所示，小明将干冰放入玻璃杯中，过了一会儿杯子外壁出现白霜，这是因为水蒸气发生了______.[解析] 干冰在常温下极易从固态升华为气态二氧化碳，同时从周围吸收大量的热；玻璃杯外壁出现的白霜，是空气中的水蒸气遇冷凝华形成的小冰晶.2.物态变化总结物质存在三种状态：固态、液态和气态.这三种状态之间又存在着六种物态变化：熔化、凝固、汽化、液化、升华、凝华.各过程的吸、放热情况与联系如图所示（可以概括为“3633”，即3态6变化3吸热3放热）.典例3 [ 上饶期中 ] 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( ) CA.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[解析] 丙放热变为甲，甲放热变为乙，可知甲是液态、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.知识点1 升华现象1. [2023·永州]人们为了防止食品在长时间运输中腐烂变质，利用干冰(固态二氧化碳)给食品降温，这是因为(　C　)C2. 在北方的冬天，0 ℃以下的冻衣服也会变干，这是 ⁠ 现象，在这个过程中，需要 热量。升华　吸收　知识点2 凝华现象3. [2023·绥化]下列现象中，属于凝华的是(　B　)【点拨】B　　冰雪在太阳光照射下化成水，属于熔化现象，A错误；雾凇是空气中的水蒸气遇冷凝华形成的小冰晶，B正确；昆虫和植物上的露珠是水蒸气遇冷液化成的小水珠，C错误；冰凌是液态水凝固变成的冰，D错误。4. 将冰块放于易拉罐中并加入适量的盐。用筷子搅拌大约半分钟，用温度计测量罐中冰与盐水混合物的温度，可以看到冰与盐水混合物的温度低于0 ℃，这时观察易拉罐的下部和底部，就会发现白霜，白霜是空气中水蒸气 ⁠ (填物态变化名称)形成的，它在形成过程中要 ⁠ 热量。【点拨】　　易拉罐中混合物的温度很低，所以易拉罐本身温度也很低。空气中的水蒸气遇到温度很低的易拉罐，由气态直接凝华成为固态的霜，同时放出热量。凝华放出5. [传统文化][2023·陕西]“二十四节气”是我国古代农耕文明的伟大成就之一。古人通过观测天体运行，总结出一年中时令、气候、物候等变化的规律，体现了我国古代人民的智慧。诗句“一朝秋暮露成霜”描述了“霜降”前后的气温变化。下列对诗句中所涉及的自然现象分析正确的是(　D　)【点拨】　　露是空气中的水蒸气变成的液态小水滴，是液化形成的；霜是空气中的水蒸气直接变成的小冰晶，是凝华形成的，D正确。【答案】 D6. [2023·沈阳]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(　B　)【点拨】　　冰块变小是熔化现象，需要吸热；干冰块变小是升华现象，需要吸热，A错误，B正确。小水珠生成是液化现象，需要放热；薄霜形成是凝华现象，需要放热，CD错误。【答案】 B7. [古代典籍]北宋《春明退朝录》中记载：“天圣中，青州盛冬浓霜，屋瓦皆成百花之状。”这里“百花”状的霜是指空气中的 遇冷形成的小冰晶，该过程需要 (填“吸收”或“放出”)热量；北方冬天，我们也能在家里的窗户玻璃上看到这种“花”，该“花”附着在窗户玻璃的 (填“外侧”或“内侧”)。水蒸气　放出　内侧　8. [安全意识][2023·常德]为加强消防安全，在学校楼道内必须配备消防设备，其中常见的有干冰灭火器，如图所示。当发生火灾险情时，我们可打开灭火器阀门对准火源根部灭火。请利用所学物理知识解释干冰能快速灭火的原理(字数不超过100字)。当发生火灾险情时，我们打开干冰灭火器阀门对准火源根部，干冰迅速升华，升华从周围吸收大量的热，使温度降低到可燃物着火点以下，起到灭火的作用。