升华吸热与凝华放热
我们在日常生活中经常会碰到升华和凝华现象，如冰箱内食物上出现霜、衣橱内的樟脑丸变小等现象，但由于对这些现象缺乏思考和研究，因而种种现象经常被我们所忽略，所以在学习这部分知识时，我们要注意从生活走向物理，从物理走向社会。 一、升华、凝华概念的形成 1.升华：冰块吸热后熔化成水，再继续吸热就变成水蒸气，这是生活中常见的现象，那么固态物质吸热后能否直接变成气态呢?我们不妨对生活中的一些现象进行分析。 归纳总结：物质从固态直接变成气态的过程叫做升华。 做一做：把少量的碘放在烧瓶内，瓶口盖上玻璃片，然后用酒精灯微微加热并仔细观察碘的状态发生的变化，我们会看到同态的碘逐渐地减少，直至消失，且始终没有液体出现，整个瓶中充满了紫红色的气体，这就说明了碘从固态直接变成了气态，而这个变化的产生需要我们持续加热，因此升华过程是一个吸热的过程。 2.凝华：在上述实验中我们还会看到，当停止给碘加热后，仔细观察瓶内的变化，我们会发现紫黑色的气体逐渐消失，在瓶壁上出现了紫色的碘，整个冷却过程中并没有液态的碘出现，我们对生活中的一些现象认真分析，也会有同样的发现。 归纳总结：物质从气态直接变成固态的过程叫做凝华。 由于凝华是升华的相反过程，所以凝华要放热，上述实验现象也充分说明了这一点，俗语说：“霜前冷”，就是指水蒸气要在低于0℃的环境下才会凝华形成霜。 并不是所有的物质都能发生升华和凝华现象，它仅限于某些物质，而且是在一定条件下发生，因此对一些常见的物质要记住，例如碘、钨、冰、干冰极容易发生升华和凝华。 二、升华和凝华现象的应用 1.人工降雨 利用干冰升华吸热的特点进行人工降雨，当干冰抛入高空中时，它会很快升华，在升华的过程中需要吸收大量的热量，使周围空气的温度迅速降低，这时空气中的水蒸气就会凝华成小冰晶。小冰晶变大后下落，在地面附近遇到暖气流而熔化成水降落到地面形成了雨。 2.储藏食物、手术麻醉 固态二氧化碳可以升华为气态的二氧化碳，同时吸收大量的热，但没有残留物，利用这些特点可以作制冷剂，用于食品冷藏或医学上的“冷冻治疗”。 3.制造特殊的舞台效果 舞台设计时利用干冰升华吸热使周围空气的温度急剧下降，空气中的水蒸气遇冷凝华成小水滴，形成“云雾”。 4.保护飞船的返回舱，避免高温 宇宙飞船的返回舱穿越大气层时与空气摩擦生热，舱的表面温度非常高，在返回舱表面涂有一层极易升华的材料，可以利用升华吸热使舱内温度保持正常。 三、典例解析 在近几年的考试评价中，对升华和凝华知识的考查往往是和前面的四种物态变化综合在一起，解题时要善于抓住物态变化前后物质所处的状态，紧扣物态变化的概念和规律，这些考题主要从三个方面来考查。 1.自然界中与凝华有关的天气现象 例1天津地区一年四季分明，严冬的早晨在窗玻璃上会出现“冰花”，下列说法正确的是( )。 A.冰花主要是水凝固形成的 B.冰花主要是水蒸气凝华形成的 C.冰花出现在窗玻璃内侧 D.冰花出现在窗玻璃外侧 解析 “冰花”是由于严冬气温急剧下降时，房间内空气中的水蒸气遇到窗外较冷的环境。直接变成了固态。属于凝华现象，答案应选BC。 2.生活中的升华与凝华现象 例2白炽灯丝是由钨丝制成的，长期使用灯泡会变黑，这种现象属于( )。 A.先凝华后升华 B.先蒸发后凝固 C.先升华后凝华 D.先汽化后液化 解析 电灯在通电发光时温度很高，引起钨发生了升华，直接变成了钨蒸气，停止通电后，钨蒸气遇冷凝华成固态钨，附着在灯泡的内壁上。使灯泡变黑，本题答案选C。 3.升华吸热和凝华放热的应用 例3舞台上经常用喷撒干冰(固态二氧化碳1)的方法制造白雾以渲染气氛，对“白雾”的形成。小明的解释是： (1)干冰升华吸热使周围环境温度降低： (2)气态二氧化碳液化形成白雾，以上解释中( )。 A.第一句话存在科学性错误 B.第二句话存在科学性错误 C.两句话都存在科学性错误 D.两句话都没有科学性错误 解析 干冰升华吸热使舞台上方的空气温度急剧降低，空气中的水蒸气遇冷液化，形成白雾，气态的二氧化碳的液化温度条件需要降到零下一百多摄氏度，所以本题答案选B。