第5节 跨学科实践:探索厨房中的物态变化问题
知识生成·探究
情境创设
在学校举办的艺术节商品街活动中，有同学售卖“干冰可乐”(注意不可直接饮用)。他们将食品级的干冰放入装有常温可乐的杯中，不一会儿，看到杯中可乐里不断地冒出大量气泡，且可乐变得很凉。同时杯壁外侧不断“冒汗”，用纸巾擦拭后过一段时间仍会出现。
(1)可乐为什么会变得十分冰爽？
(2)杯壁外侧为什么会不断地“冒汗”？

(1)将干冰放入装有常温可乐的杯中后，干冰迅速升华吸收大量的热，可乐放出热量温度降低。
(2)空气中的水蒸气遇到冷的杯壁发生液化形成了大量的小水珠，即杯壁外侧不断“冒汗”。

【分析】
要解释这两个现象，需结合物态变化的知识：先明确干冰放入可乐后发生的物态变化类型及吸放热情况，再分析杯壁“冒汗”的来源和对应的物态变化条件。
【解析】
(1) 干冰是固态二氧化碳，常温下会迅速由固态直接变为气态，该过程为升华，升华需要吸收大量热量；可乐放出热量后温度降低，因此可乐变得十分冰爽。
(2) 干冰升华使杯壁温度降低，空气中的气态水蒸气遇到温度较低的杯壁，由气态变为液态，该过程为液化，液化形成的小水珠附着在杯壁外侧，所以杯壁不断“冒汗”。
【答案】
(1)将干冰放入装有常温可乐的杯中后，干冰迅速升华吸收大量的热，可乐放出热量温度降低。(2)空气中的水蒸气遇到冷的杯壁发生液化形成了大量的小水珠，即杯壁外侧不断“冒汗”。
【知识点】
物态变化、升华、液化
【点评】
本题结合生活实际现象考查物态变化知识，要求学生将理论与生活现象结合，理解物态变化的类型及吸放热特点，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】
0.7

情境探究
1.升华现象

2.凝华现象

1.冰 水蒸气 固 固 气
2.气 固

【分析】
本题考查升华和凝华的物态变化概念。首先明确：升华是物质从固态直接变为气态的过程，凝华是物质从气态直接变为固态的过程。结合题目中“升华现象”“凝华现象”的情境，对应概念即可完成填空。
【解析】
1. 升华现象是固态物质直接变为气态物质，常见的如冰（固态）直接升华为水蒸气（气态），因此依次填入：冰、水蒸气、固、固、气；
2. 凝华现象是气态物质直接变为固态物质，因此依次填入：气、固。
【答案】
1.冰 水蒸气 固 固 气
2.气 固
【知识点】
升华现象、凝华现象、物态变化
【点评】
本题为基础概念类情境探究题，直接考察升华和凝华的定义，是物态变化章节的核心基础知识点，帮助学生巩固两种物态变化的本质区别。
【难度系数】
0.9

探究归纳
1.升华:物质从直接变成的过程叫作升华。
2.凝华:物质从直接变成的过程叫作凝华。

1.固态 气态
2.气态 固态

【分析】
本题考查升华和凝华的定义，解题时需明确两种物态变化的初末状态：升华是物质不经过液态，从固态直接变为气态；凝华是物质从气态直接变为固态，根据课本定义即可准确填写。
【解析】
根据物理中升华和凝华的定义：1. 升华是物质从固态直接变成气态的过程；2. 凝华是物质从气态直接变成固态的过程，因此对应填写即可。
【答案】
1.固态 气态；2.气态 固态
【知识点】
物态变化、升华、凝华
【点评】
本题为基础概念识记题，直接考查升华与凝华的定义，难度较低，牢记课本基本概念即可作答。
【难度系数】
0.9

例1 哈尔滨市荣膺“2024年冰雪旅游十佳城市”榜首。小南慕名前来游玩，并在湿度较大的早晨看到了美丽的“雾凇”景观。“雾凇”的形成对应的物态变化是 （）

A.凝固
B.凝华
C.汽化
D.液化

B

【分析】要判断雾凇形成对应的物态变化，需先明确雾凇的物质状态，再确定其形成时物质的初始状态，结合物态变化的定义逐一分析选项，排除错误答案即可。
【解析】雾凇是固态的小冰晶，形成于寒冷环境中，空气中的水蒸气（气态）在温度骤降时，不经过液态阶段，直接由气态变为固态附着在树枝等物体表面，该过程属于凝华。
选项A：凝固是物质由液态变为固态的过程，不符合雾凇的形成过程，排除；
选项B：凝华是物质由气态直接变为固态的过程，与雾凇的形成原理一致，正确；
选项C：汽化是物质由液态变为气态的过程，和雾凇的形成无关，排除；
选项D：液化是物质由气态变为液态的过程，不符合雾凇的固态形成特点，排除。
【答案】B
【知识点】物态变化（凝华）、常见物态变化判断
【点评】本题结合生活中的雾凇景观，考察对凝华概念的理解，属于基础题型，需要学生掌握常见物态变化的定义及对应生活实例。
【难度系数】0.7

例2 科学家研发出一种“激光橡皮”，在激光照射下，纸张上的黑色炭粉直接（填物态变化名称）为高温炭蒸气，字迹消失；经过特殊装置冷却处理，高温炭蒸气又直接（填物态变化名称）成炭粉。这样，废纸和炭粉重新得到了利用，可有效地节约资源并保护环境。
【易错警示】升华和凝华是发生在固体和气体之间的物态变化现象，不经过液体。

升华 凝华

【分析】要解决这道题，需先明确升华和凝华的定义：升华是物质从固态直接变为气态的过程，凝华是物质从气态直接变为固态的过程，两者均不经过液态中间态。接着分析题目中的两个变化：第一个变化是固态的炭粉直接变成气态的炭蒸气，无液态参与，符合升华的特征；第二个变化是气态的炭蒸气直接变成固态的炭粉，同样无液态参与，符合凝华的特征。
【解析】根据物态变化的概念：物质由固态直接变为气态的过程称为升华，物质由气态直接变为固态的过程称为凝华。纸张上的黑色炭粉（固态）在激光照射下直接变为高温炭蒸气（气态），未经过液态，属于升华现象；高温炭蒸气（气态）经冷却直接变为炭粉（固态），未经过液态，属于凝华现象。
【答案】升华 凝华
【知识点】升华、凝华
【点评】本题考查升华与凝华的基本概念，属于基础概念应用题型，需准确掌握升华和凝华是固态与气态之间的直接转化（不经过液态）这一核心特点，避免与其他物态变化混淆。
【难度系数】0.3