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1、第四节 升华和凝华在前面几节课中我们学习了当固态物质吸热,就会变成液态(熔化) ;液态物质继续 加热就会变成气态(汽化) 。同样,气态物质放热会变成液态(液化) ;液态物质继续放 热就会变成固态(凝固) 。那么是否存在物质直接由气态变成固态或固态直接变成气态的 物态变化呢?我们一起来做几个实验:1. 将一个无色透明玻璃瓶中装入少量碘,盖上盖子密封后放入热水中,观察现象:然 后再将热水中的玻璃瓶拿出来,再次观察现象。2. 将一小段树枝放入无色透明的玻璃瓶中,再将家中防虫用的樟脑片压成粉末放入瓶 中,将瓶盖盖好后,用酒精灯给瓶中粉末加热,观察现象。在第一个实验中,热水中的瓶子里出现了紫色的气体,这
2、种气体就是气态的碘(碘 蒸气) ,将瓶子从热水中拿出,我们会看到瓶中紫色渐渐淡去,瓶壁和瓶盖上出现了碘的 小颗粒。在第二个实验中,加热的樟脑片逐渐减少,而在树枝上却出现了白色的像雪一样的 物质。在这两个实验中,都没有液态物质出现,也就是说:固态和气态之间可以出现直接 的变化,物理学中把物质由固态直接变成气态的过程叫升华,从气态直接变成固态的过 程叫凝华。在实验中所用的碘,樟脑片的主要成份萘都是十分容易升华和凝华的物质,从前面 的 2 个实验中,我们可以看出升华过程吸热,凝华过程放热。日常生活中,放在衣柜中的樟脑片减小,最终不见了是樟脑片的升华现象,冬天挂 在室外的湿衣服晾干了是冰的升华现象,白
3、炽灯的灯丝用久了会变细是钨的升华现象,同样,日常生活中常见的冬天窗玻璃上结的冰花是水蒸气的凝华现象,北方地区冬 天出现的“雾凇”现象,雪、霜都是凝华现象。第四章 物态变化复习本章节是讲述物理热学的内容。整章内容可以分成两大版块:温度和物态变化。热的知识温度物态变化 (一)温度温度物理意义单位及其规定测量工具及其使用方法1. 温度的物理意义:温度是表示物体冷热程度的物理量。2. 单位及其规定:温度的单位是摄氏度,记为,摄氏温度是这样规定的:把冰水混合物的温度规定为 0,把沸水的温度规定为 100,在 0和 100之间等分 100 份, 每一份就是 1。3. 测量工具及其使用方法温度的测量工具是温
4、度计温度计有很多种,我们主要研究的是液体温度计。液体温度计的工作原理:液体温度计是根据液体的热胀冷缩原理制成的,当遇热 时,玻璃泡中的液体膨胀,沿细管上升;遇冷时,液体收缩,细管中的液柱下降。因此, 通过细管中液柱的高低,就可以显示出温度的高低变化。液体温度计的使用。温度计在使用之前应观察温度计的量程和分度值。根据被测物体的情况选择合适的 温度计测量温度。使用温度计测量液体温度时,应把玻璃泡完全浸入被测液体中,不能碰到容器底和 容器壁;温度计放入被测液体中要稍待一会儿,等示数稳定后再读数;读数时,温度计 仍要留在被测液体中,视线应与液柱的上表面相平。(二)物态变化1. 物态变化:物质由一种状态
5、变成另一种状态的过程叫物态变化。(1)熔化:物质由固态变成液态的过程叫熔化。凝固:物质由液态变成固态的过程叫凝固。(2)汽化:物质由液态变成气态的过程叫汽化。液化:物质由气态变成液态的过程叫液化。(3)升华:物质由固态直接变成气态的过程叫升华。凝华:物质由气态直接变成固态的过程叫凝华。(4)熔化和凝固互为逆过程;汽化和液化互为逆过程;升华和凝华互为逆过程。(5)物态变化中吸热的过程有:熔化、汽化、升华物态变化中放热的过程有:凝固、液化、凝华2. 晶体的熔化(1)晶体和非晶体的熔化图像的识别:(2)区分晶体和非晶体的关键在于是否有熔点。晶体有熔点,非晶体没有熔点。熔 点:晶体熔化时的温度。(3)
6、图中:AB 段表示固体升温过程。此时物质不断吸热升温,保持固态。BC 段表示熔化过程。此时,物质虽不断吸热,但温度保持不变,物质处于固液并存 状态。CD 段表示液体升温过程。此时,物质不断吸热升温,保持液态。(4)图中 B、C 两点虽处于熔点温度,但并非固液并存状态,即不在熔化过程之内。(5)处于熔点的物质可能是固态、液态或固液并存状态。3. 蒸发和沸腾(1)蒸发和沸腾的异同点:汽化过程 蒸发 沸腾 相同点 都是汽化现象、都是吸热过程 温度条件 任何温度 一定温度 发生部位 只在液体表面 在液体表面和内部同时发生 不 同 点 剧烈程度 平缓 剧烈 (2)蒸发可以吸热,致使液体和它依附的物体温度
7、降下来。 (蒸发致冷)(3)加快液体蒸发的方法:提高液体温度,加快液体上方空气流动速度,增大液体 的表面积。(4)液体的沸腾:a. 沸点:液体沸腾时的温度叫沸点;b. 沸腾过程吸收热量,但温度保持不变;c. 沸腾图像:(5)蒸发和沸腾是汽化的两种方式。4. 液化的方法:降低气体温度和压缩气体体积。5. 日常生活中常见的自然现象的成因。(1)雨:空气中的水蒸气遇冷液化成较大的水滴,从空中落下来。(2)雪:空气中的水蒸气遇冷凝华成的小冰晶。(3)云:空气中的水蒸气遇冷液化成的小水滴,悬浮在高空中。(4)雾:空气中的水蒸气遇冷液化成的小水滴,悬浮在地表周围。(5)露:空气中的水蒸气遇冷液化成的小水滴
8、,附着于地表的花草树木上。(6)霜:空气中的水蒸气遇冷凝华成小冰晶附着于瓦片或地面上。(7)冰雹:成因十分复杂,要根据不同情况判定。【典型例题典型例题】例 1. 煮熟后滚烫的鸡蛋为了容易剥皮,需要把它放在冷水中浸一会儿。这是为什么?分析:分析:这道题需从不同物质热膨胀程度不同这一角度进行考虑。解答:解答:刚煮熟的鸡蛋很热,把它放入凉水中浸一会儿,由于蛋壳和蛋白的收缩程度 不同,因此容易将皮剥下来。拓展延伸:拓展延伸:实际上日常生活中我们剥西红柿皮时,常把需要剥皮的西红柿放在热水 中烫一下,也是由于西红柿的皮和肉之间的膨胀不同造成的。例 2. 现在给你一杯很烫的开水和一只空杯子,你能尽快将水冷却
9、下来吗?为什么要这 样做?分析:分析:这个问题实际上我们经常来完成:只需反复在两个杯子中倒水就可以迅速将 水冷却。将水来回倒时,扩大了水份的表面积,并且使水表面上方空气流动速度相对变 快,这些都可以加快水份蒸发速度,使蒸发带走更多热量,使水尽快凉下来。答案:答案:只要将水在两个杯子中来回倒就可以了。水来回倒可以加快水的蒸发,使蒸 发带走更多的热量,使水尽快凉下来。例 3. 热管是 20 世纪 80 年代研制出来的一种导热本领非常大的装置。如图所示,热管是由一根两端封闭的金属管,管内壁衬了一层多孔的材料,叫做吸 收芯,吸收芯中充有酒精或其它易汽化的液体,当管的一端受热时,热量很快会传到另一端,这
10、是什么道理?分析:分析:热管传热的关键在于吸收芯中充有易汽化的液体。需要注意的是易汽化的液 体变成气体后,这种气体必然易液化。 (汽化和液化互为逆过程) 。而吸收芯可以迅速将 液化的液体吸附,通过毛细作用将液体再输送到热端。解答:解答:“热管”的一端受热时,热端吸收芯中的液体受热汽化变成气体,蒸气沿内 管运动到另一端(冷端) 。而另一端由于未受热,温度低,蒸气就会因放热而液化,被冷 凝的液体又被吸收芯吸附,通过毛细作用又回到热端。如此循环,热管的热量就不断从 一端输送到另一端。例 4. 请你解释一下俗语“下雪不冷,化雪冷” 。分析:分析:下雪是一种自然现象,雪的形成是凝华过程,此过程放热,而化
11、雪是熔化过 程,此过程吸热。解答:解答:下雪时,水蒸气不断向空气放热凝华成小冰晶,因此下雪不冷,化雪时,雪 从空气中吸收热量熔化成雪水,因此化雪冷。【模拟试题模拟试题】 (答题时间:30 分钟)一、填空:1. 2. 三支温度计,甲的测量范围是20100,乙的测量范围是3050,丙的 测量范围是 3542。由此可知甲是_,乙是_,丙是 _。3. 把 0的冰拿到 0的房间里,冰将_,因为_。4. 把一勺子水泼到烧红的铁块上,听到一声响并看到有“白气”冒出,在这一过程中 所发生的物态变化有_、_。5. 在旱情严峻的时期,为了缓解旱情,可以采取人工降雨的方法,即让执行任务的飞机在高空中撒一些干冰,当干
12、冰进入云层时,很快_为气体,从周围空气中 _大量的热,使周围空气的温度急剧下降,使空中的水蒸气遇冷_ 成一些小冰粒,这些冰粒逐渐变大下降。在下落过程中遇到暖气流就_成雨落 到地面上。 (填写合适的物态变化名称和需要具备的条件)二. 选择:1. 秋天,清晨树林中升起了白雾是( )现象A. 汽化B. 凝化C. 液化D. 升华2. 寒冷的冬天室外气温是25,河面结了一层厚冰,那么冰层的上表面温度和下表 面温度及深水处的温度分别是( )A. 25,25,25B. 都低于25C. 25,0,0D. 25,0,43. 在唐朝皇宫里,夏天有宫里人推动大的水车,将水喷洒在宫殿的房顶上,水再从房 顶上流下,这样
13、做是为了( )A. 清洁房顶B. 解暑降温C. 寻欢作乐D. 为了新奇美观4. 用雪堆成的雪人,即使气温低于 0,时间长了雪人也会变矮,这是由于( )A. 雪人熔化了B. 雪人逐渐升华了C. 雪人的头部被晒化了D. 不明原因三、问答题:1. 请你解释俗语“霜前冷,雪后寒” 。2. 我国南方有一种用陶土做成的凉水壶,夏天把开水放入壶里,壶里的水很快就凉了 下来。而且陶土壶中的水的温度比气温还低。这是为什么呢?【试题答案试题答案】一、填空:1.2. 实验室用温度计 寒暑表 体温计3. 不会熔化 熔化吸热4. 汽化 液化5. 升华 吸收 凝华 熔化 二、选择题:1. C2. D3. B4. B 三、问答题:1. 霜是水蒸气向外放热凝华形成的,而空气中的水蒸气向外放热的条件必须是气温低, 所以霜形成前一定是低气温,即“霜前冷” 。而大雪后,雪会熔化或升华,这都需要从空 气中吸收热量,使气温下降,因此人会感到寒冷,所以“雪后寒” 。2. 当水盛入陶土壶中时,水会渗出来,在壶的外表面蒸发。蒸发会从周围或液体所附 着的物体上吸收热量,使周围或所附着的物体温度下降,所以水温很快会降下来。当水 温与外界气温相同时,壶的外表仍然会有水渗出来,继续蒸发使水温继续降低,所以, 壶中的水会保持一个较低的温度。