课题4：升华和凝华
【导学目标】
1.知道升华和凝华的概念，知道升华要吸热，凝华要放热。 2.了解生活中的升华和凝华现象，并能用物理的语言进行解释。 【导学重难点】 重点：通过碘的升华和凝华实验培养学生的观察实验能力。通过日常生活中实例的解释，培养学生用物理知识解决实际问题的能力。 难点：通过识别生活中常见的物态变化现象培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
【导学过程】 一、自主学习 （一）填空题
1．物质从气态直接变成_________态的现象叫做凝华，物质在凝华过程中要_________热。
2．物质从固态直接变成_________态的现象叫做升华，物质在升华过程中要_________热。 3．实验室常用固态二氧化碳（干冰）来获得低温，这是因为二氧化碳在_________时_________热的缘故。
4．用久了的电灯泡壁会发黑，这是因为灯泡内的钨丝_________和_________而形成的。
5．指出下面的物理现象属于物态变化的哪种方式。 (1)萘球过一段时间后会变小。_________ (2 )冰冻湿衣服在0℃以下也会干。_________ (3)沥青马路在太阳照射下熔化。_________ (4)洒在地上的水很快干了。_________
(5)戴眼睛的人从 寒冷的室外进入暖和的室内时，镜片上会出现一层小水珠。_________
(6)寒冷的早晨，窗玻璃上凝结着冰花。_________ （二）选择题
1．以下说法中正确的是() A.水的沸点是100℃
B．水的温度达到沸点时就能沸腾
C．在一个标准大气压时，水的沸点是100℃ D．以上说法都正确
2．在物态变化过程中，放出热的是()
A.凝华、凝固、汽化 B．熔化、凝华、液化
C．液化、凝固、凝华 D．汽化、升华、熔化 3．下列物态变化过程属凝华现象的是 () A.草地上露水的形成 B．夏天冰雹的形成 C．清晨大雾的形成 D．以上都不是
（三）通过自学你有什么收获?有什么疑问 ？课前组内进行交流，以小组为单位将问题展示出来。 二、合作探究
（一）探究碘的升华和凝华，得出升华和凝华的概念。
1.回顾物质的状态及其物态变化，提出问题：物质能否由固态直接变成气态或者由气态直接变为气态？进行猜想。 2.做碘的升华和凝华实验，验证猜想。
观察试管中碘的状态和颜色，思考要让固态的碘的状态发生变化，可采用什么办法。
分组实验，用热水对固态的碘加热，轻轻摇晃试管，观察是否有液体生成，说出观察到的现象。将紫色的碘蒸气用冷水降温，观察碘蒸气的变化，取出冷水中的试管，擦掉试管外的水分，观察试管中是否有碘液体出现。
3.分析实验现象，归纳实验结论，得出升华和凝华的概念及吸放热情况。 （二）联系实际，寻找和分析生活中的升华和凝华现象 1.说出生活中的升华和凝华现象。
2.观察对比新旧灯管，试着解释灯管壁变黑的原因。 3.尝试解释“人造雪景”所包含的物理知识。 4.提出问题，分小组讨论。
问题一：冰箱中的霜是怎样形成的，采用什么办法可以减少霜的形成？ 问题二：霜的形成条件是气温0摄氏度以下，对农作物有害，如何防止？ 问题三：升华吸热凝华放热在日常生活中有哪些应用？ （三）升华吸热凝华放热的应用 1.介绍干冰（即固态的二氧化碳），猜想干冰在生产生活中的应用。
2.查找资料关于人工降雨的过程，思考在云层中抛撒干冰为什么会促成降雨？ 在舞台上撒干冰制造白雾，思考在舞台上撒干冰为什么会出现白雾？ 3.想想议议：如果要给食品降温，你想到了哪些方法？严寒的早晨，窗户玻璃上的冰花，为什么总出现在室内的一面？ 三、达标反馈 1 .寒冷的冬天，公园里冰雕作品的质量会一天一天的减少，这是_________现象。 2.寒冷的冬天，在室外行走的老爷爷眉毛胡子上都挂满了白霜，这是_________现象。
3.固态二氧化碳升华时能够热，所以常用它来使运输中的食品_________，防止食品腐烂变质。
4.冻肉出冷库后比进冷库时重，是由于空气的水蒸气_________成霜着附在冻肉上，所以出库后会使重量稍有增加。
5.在严冬温度较低的时候，窗上可以结冰花，这是水蒸气_________现象。霜应结在玻璃的_________（填：“内”或“外”）侧。
6.装有少量碘的烧瓶，在酒精灯上微微加热后，瓶内固态的碘消失，而充满了紫色的碘蒸气；停止加热，碘蒸气慢慢消失，烧瓶里出现碘粉末颗粒，这个现象说明( )
A.升华、凝华都要吸热B.升华、凝华都要放热
C.升华要吸热，凝华要放热D.升华要放热，凝华要吸热
7.在歌舞晚会上，常用干冰产生的白雾来烘托气氛，舞台上形成的雾是（） A.干冰在常温下迅速升华形成的二氧化碳气体。
B.干冰粉喷洒到舞台上，迅速升华降温，使空气中的水蒸气遇冷液化成小水珠来制造“白雾”以渲染气氛。
C.干冰在常温下迅速升华又凝华而形成的。
D. 干冰使空气中的水蒸气液化形成的小水珠以及小水珠凝固形成的小冰粒。 8.下列各组物态变化过程中需要吸热的是（）
A.升华现象 B．凝华现象 C.液化现象 D．凝固现象
9.金属在高温.低压下比较容易有固态直接变成气态,用此方法可以给照相机、望远镜及其他光学仪器的玻璃镜头进行真空度膜，即在真空环境下将金属或金属化合物加热，使它的蒸气喷到玻璃上，从而度上一层极薄的金属膜，这层膜可以改善镜头的光学性能。这层膜能度上去的原理是（） A.金属粘到玻璃镜头上的
B．金属熔化后粘到玻璃镜头上的
C.金属升华后再凝华时附着在玻璃镜头上的 D．金属凝固到粘到玻璃镜头上的
10.下面这首四季歌，每句属于哪一种物态变化？ 春暖花开冰雪消融，_________ ; 夏日炎炎河水干涸，_________秋意浓浓禾苗露珠，_________ ; 寒冬腊月河水结冰_________。 物理阅读
人体正常体温
正常人体的直肠温度平均为37.3℃，接近于深部的血液温度。口腔温度比直肠温度低0.2～0.3℃，平均约为37℃。腋窝温度比口腔温度又低0.3～0.5℃，平均约为36.7℃。
临床上一般采取从腋窝、口腔或直肠内测量体温的办法。 热力学温度
热力学温标是在热力学第二定律的基础上建立起来的最为科学的温标，过去也叫做开氏温标或绝对温标。由热力学温标定义的温度叫热力学温度。热力学温度的单位是开尔文，简
称开，符号是K。热力学温度是以水的三相点来定义的，规定水的三相点的温度为273.16K。水的三相点是水、水蒸气和冰共存的状态。在标准大气压下，水的冰点实际上是水、冰
、空气的一种混合状态，水的冰点的温度是273.15K，即冰点比水的三相点的温度低0.01K。摄氏温度以冰点为零度。
热力学温度单位开尔文是国际单位制的七个基本单位之一。摄氏度也是国际单位制中的单位，摄氏度与开尔文所表示的温度间隔相等，摄氏温度t与热力学温度T的换算关系是 t＝T－273.15℃。 物质有多少种状态
自然界的各种物质都是由大量微观粒子构成的。当大量微观粒子在一定的压强和温度下相互聚集为一种稳定的状态时，就叫做“物质的一种状态”，简称为物态。在19世纪，人们
还只能根据物质的宏观特征来区分物质的状态，那时还只知道有三种状态，即固态、液态和气态。初中讲物态变化，就是讲这三种常见的物质状态间的变化问题。 气体物质处于高温条件下，原子、分子激烈碰撞被电离，或者气体物质被射线照
射以后，原子被电离，整个气体含有足够数量的离子和带负电的电子，而且一般情况下正负电荷量
几乎处处相等，这种聚集态叫等离子态。如果物质处于极高的压力作用下，例如压强超过大气压的140万倍，组成物质的所有原子的电子壳层都会被“挤破”，电子都变成为“公 有”，原子失去了它原来的化学特征。这些“光身”的原子核在高压作用下会紧密地堆积起来（当然，再紧密也会有电子存在和活动的空隙），成为密度非常大的（大约是水的密
度的3万至6.5万倍）状态，称为超固态。有些书籍把等离子态称为物质的第四态，把超固态称为物质的第五种状态。 进一步从物质的内部结构去考虑，物态就远不止这几种了。例如，在固体物质中，有的其内部微观粒子呈周期性、对称性的规则排列，称为结晶态。而另外一些，如玻璃、沥青等
物质，常温下虽然也有固定的形状和体积，不能流动，但其内部结构则更像液体，称为玻璃态（非晶体）。还有一些有机物质，能够流动，又具有某些晶体的光学特性，是介于液
态和结晶态之间的状态，称为液晶态。很多物质在极低的温度下，会出现电阻消失的现象，称为超导态；在极低的温度下，某些液体的黏滞性会完全消失，叫做超流态。在巨大的
压力下，平时是气体的氢，可以转变为具有金属特性的固态，称为金属氢态。天文学家发现，在宇宙中存在着比超固态密度更大的物质状态，例如组成中子星的中子态，还有密度
更高的超子态、反常中子态、黑洞等等。由于反粒子，如反质子、反电子、反中子等都已被发现，有人预言在宇宙中会存在着全部由反粒子构成的反物质世界，但还没有得到证实
。1998年6月3日，美国发射的航天飞机“发现者”号装载了一台α磁谱仪，期望探测到宇宙空间中可能存在的反物质，其中一个关键部件是由中国科学院电工研究所制造的直径
1200毫米、高800毫米、中心磁感强度为0.1340T的永久磁体。
总之，从物质的内部结构去分析，物态的种类很多，并且随着科学技术的进步，人们对物质世界的认识会继续深入，更多的物态会被发现和被人所认识。 有时同一种物质在某种温度和压力下，有几种不同的物态同时存在，例如水处于密闭的容器中，下部是水而上部是水蒸气，就是液态与气态共存的情形，其他还有固气两态共存、
固液两态共存或固、液、气三态共存的情形。
一般说来，任何一种物质，在温度、压强等发生变化时，都会呈现不同的物态，研究物态变化对于深入了解物质的结构及性质，对于研制新材料及新物质，都具有很大的现实意义 。
自然界里雨雪的形成，是很有代表性的物态变化过程。地面上的水蒸发成为水汽，升到高空与寒冷空气接触，水汽便凝结成小水滴，形成云。当温度下降，而又有凝聚核心的时候
，就会凝结成大水滴下降而为雨。一滴雨点要比云中的小水滴大上几千倍，小水滴一定要在它的体积增加到很大时才会变成雨落下来。如果温度低于0℃，水汽在空中就可能形成雪。 雪是结晶的水。水汽凝华而成的微小晶体叫水晶。当水晶在大气中随着气流上下翻腾，聚集起来变得足够大时，就成为雪花向地面飘落。雪花的形状多为六角形，也有针状、柱状或不规则形状的。某些雪花的直径可大于2.5厘米。雪花的大小取决于温度，温度越低，形成的雪花越小。由于构成雪片的结晶能反射光，所以雪片呈白色。
当过冷水滴碰撞在冰晶（或雪花）上，则成霰，霰在积雨云中随着气流多次升降，不断与雪花、小水滴等合并，形成透明层与不透明层交替的冰块，落到地面，这就是雹。
地表面上的空气中含有水汽，当水汽的含量达到饱和时凝结成水滴，这就是露，如果地表气温降到0℃以下时，则水汽直接凝结为固态，就是霜。 升华和凝华
我国古代的就已有人会利用升华和凝华的方法来提纯一些化学药品，所谓的“炼丹”就是一个例子。具体方法是：把天然的红色硫化汞放在炼丹鼎里煅烧，硫被氧化成二氧化硫，
分离出金属汞；汞又和硫磺化合，生成黑色硫化汞，黑色硫化汞受热后升华，把它的蒸气收入一个容器中冷却凝华，就成了结晶的红色硫化汞。 结晶的红色硫化汞可以说是人类最早通过化学方法制成的产品之一，也是我国古代“炼丹”活动中的一项重要成果。虽然炼丹家在炼丹活动中渗透了迷信的色彩，如把人造红色硫化汞叫做还丹，反复加热升华和凝华后，又叫做九转还丹，还说人吃了它长生不老。这是错误的、骗人的，应该摒弃，但是古代的“炼丹”活动，还是为人类积累了不少有用的知
识，提供了一些化学药物。 有趣的“永动鸭”
商店里曾经出售过一种科学玩具——“永动鸭”，只要你用手把鸭子的头部浸入水中，放开手后，鸭子就会上下摇动，摆动的幅度越来越大，最后它的头部又自动浸入水中，然后
抬头重新摆动起来，因为只要开始时把鸭子的头往水里摁一下，以后鸭子长时间地活动不止，所以人们把它叫“永动鸭”。