冷化干化时的凝华进展层面的勘测和两相转变的剖析
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熔化凝固汽化液化升华凝华六种物态变化一、明确概念:汽化:液态到气态液化:气态到液态熔化:固态到液态凝固:液态到固态升华:固态到气态凝华:气态到固态二、正确判断物质开始是什么状态,后来是什么状态,然后考虑是什么状态变成了什么状态,属于什么变化。
如:例1、冰变成水,是什么物态变化?详解:开始冰是固态,后来水是液态,固态到液态,熔化。
三、更多的题目,物质的某一状态或几个状态不是很清楚的。
如例2:冬天,冰冻的衣服变干了,是什么物态变化?详解:开始衣服上的冰是固态,“干了”冰变成了水蒸气跑了,水蒸气是气态,固态到气态,是升华。
例3:雾和露是怎么形成的?详解:开始是水蒸气,是气态,雾和露都是液态的水,气态到液态,是液化。
象例2、例3,这种题目,物质某一状态,这里是水蒸气(气态)不易明白,我们特别要注意:但通常我们也易掌握:水蒸气是气态,我们看不到,看得到的肯定不是水蒸气,如所谓的“热气”“白气”等。
如下一题就是:例4:冬天人嘴里会呼出“白气”,是什么一回事?详解:开始人嘴里呼出的是水蒸气,是气态,冬天的早晨,外界温度低,它会变成了“白气”,是液态,气态到液态,是液化。
四、其它物质也有类似“三”的情况。
如例5:樟脑丸变小最后消失了,是什么物态变化?解:固态(萘)变成气态(萘蒸气),升华。
五、还有的题目,有几种物态变化在一起。
如,例6:日光灯管两头发黑,这是什么一回事。
答:先升华,后凝华。
例7:干冰人工降雨中的物态变化先后有哪些?干冰升华成气态的二氧化碳,吸热,使空气中的水蒸气液化成小水滴或凝华成小冰晶,小水滴变成大水滴,小冰晶熔化成水,落到地面就是雨。
五、熔化凝固汽化液化升华凝华六种物态变化的生活现象。
1、熔化现象:⑴、冰激凌变软。
⑵、蜡烛点燃,蜡块变成蜡水。
⑶、修电器时用锡焊(锡块变成锡水)。
⑷、用冰棍或雪糕等解暑。
⑸、用冰袋降温或为高热病人降温。
⑹、冰或雪慢慢化成水。
⑺、夏天屋子里放一些冰块用来降温。
⑻、家庭电路中电流过大时,保险丝因发热过多温度达到其熔点而熔断。
初中物理固态变化总结归纳固态变化是物质从固态向固态进行的相变过程。
在初中物理学习中,我们学习了几种重要的固态变化,包括熔化、凝固、升华和凝华。
下面将对这些固态变化进行总结归纳。
一、熔化熔化是指固态物质在一定温度下升高的情况下,吸热后逐渐变为液体的过程。
在熔化过程中,物质的分子或原子间距离逐渐增大,固体的结构变松散,熔点是物质熔化的温度。
熔化是一个吸热过程,当固体达到熔点时,继续加热时,温度将保持不变,直到全部熔化为止。
熔化过程中吸收的热量称为熔化热,它的大小与物质的种类有关。
二、凝固凝固是指物质在一定温度下降低的情况下,放热后逐渐从液体变为固体的过程。
在凝固过程中,物质的分子或原子间距离逐渐减小,固体的结构变得紧密,凝固点是物质凝固的温度。
凝固也是一个放热过程,当液体达到凝固点时,继续降温时,温度将保持不变,直到全部凝固为止。
凝固过程中释放的热量称为凝固热,它的大小与物质的种类有关。
三、升华升华是指固态物质在一定温度下升高的情况下,直接从固体变为气体的过程,而不经过液体状态。
升华过程中,物质的分子或原子间距离增大,固体的结构变得更加松散。
升华是一个吸热过程,升华发生的温度称为升华点。
在升华点以上,固体会逐渐升华为气体,而在升华点以下,则会逐渐凝固。
升华过程中吸收的热量称为升华热,它的大小与物质的种类有关。
四、凝华凝华是指两种或两种以上的固态物质,在一定温度下接触后,逐渐转变为一个固态物质的过程。
凝华过程中,物质的分子或原子重新排列,形成一种新的固态物质。
凝华在自然界中广泛存在,例如水蒸气经过冷凝后形成雨滴。
凝华与熔化、凝固、升华不同,它涉及到多种物质之间的相互作用过程。
总结:固态变化是物质在固态之间进行的相变过程,包括熔化、凝固、升华和凝华。
熔化是固态物质变为液体的过程,凝固则是液体变为固体的过程。
升华是固态物质直接从固体变为气体的过程,凝华则是多种固态物质之间的相互作用过程。
在学习固态变化时,我们需要理解固态变化的基本原理和特点,掌握各种固态变化的条件和过程。
九年级上册融化与凝固知识点融化与凝固是物质状态改变中常见的两种过程,对于理解物质性质与实际生活中的应用具有重要意义。
本文将介绍九年级上册融化与凝固的相关知识点。
一、物质的状态与转变物质存在固态、液态和气态三种基本状态。
固态下,物质的分子紧密排列、振动范围小;液态下,分子间的相互吸引力减小,分子开始自由移动,但仍保持一定的接触;气态下,分子间的相互作用几乎可以忽略,分子不断运动、碰撞,填满容器。
物质在不同状态之间转变的过程称为相变。
相变包括融化、凝固、汽化、凝华、昇华和冷凝等过程。
其中,融化是固态物质转变为液态物质的过程,凝固则是液态物质转变为固态物质的过程。
二、融化与凝固的条件融化与凝固的发生与外界温度密切相关。
一般情况下,当物质的温度升高到特定温度时,就会发生融化;当物质的温度降低到特定温度时,就会发生凝固。
融化温度是物质融化的标志,也叫作熔点。
不同物质具有不同的熔点,例如水的熔点是0摄氏度,铅的熔点是327摄氏度。
而凝固温度则是物质凝固的标志,与融化温度相同。
除了温度,外界压强对融化与凝固也有一定的影响。
一般情况下,增加外界压强会使融化温度升高,凝固温度降低;降低外界压强则会使融化温度降低,凝固温度升高。
三、融化与凝固的能量变化在融化和凝固过程中,物质的状态发生转变,所伴随的能量变化称为相变潜热。
融化过程中,物质吸收热量,将固态物质转变为液态物质,吸收的能量称为熔化热。
相应地,凝固过程中,物质释放热量,将液态物质转变为固态物质,释放的能量也称为凝固热。
物质的熔化热与凝固热是相等的,它们的数值与物质的种类有关,也与物质的质量有关。
例如,水的熔化热和凝固热都是334焦耳/克。
四、融化与凝固的应用融化与凝固在日常生活和工业生产中有着广泛的应用。
1. 日常生活中,我们常常使用融化和凝固来实现食物的加热与冷却。
例如,当我们用火加热食物时,通过将固体食物融化为液体食物,使其受热均匀。
而当我们将食物放入冰箱里冷却时,通过让液态食物凝固为固态食物,实现其快速冷却。
一、知识点概述物态变化是物质从一种状态转变为另一种状态的过程,包括液化、凝固、汽化和凝华四种物态变化。
二、物态变化的基本概念1.液体的蒸发和汽化(1)蒸发:液体表面发生的从液体到气体的变化,发生在液体表面,速度慢,温度低。
(2)汽化:液体在沸点时全部变为气体的过程,发生在整个液体内部,速度快,温度高。
2.液体的凝固和熔化(1)凝固:液体在一定温度下变为固体,即将分子从无序运动变为有序排列的过程。
(2)熔化:固体在一定温度下变为液体,即将分子从有序排列变为无序运动的过程。
3.气体的液化和气化(1)液化:气体在一定温度下变为液体,即分子间距离减小,分子之间的作用力增强的过程。
(2)气化:液体在一定温度下变为气体,即分子间距离增大,分子之间的作用力减弱的过程。
4.固体的升华和凝华(1)升华:固体由直接变为气体的过程,即分子之间的作用力减弱,分子间距离增大。
(2)凝华:气体由直接变为固体的过程,即分子之间的作用力增强,分子间距离减小。
三、物态变化的影响因素1.温度:温度的升高会加快物态变化的速度。
2.压力:对于液体的物态变化,加大压强会提高沸点,降低液化点。
3.浓度:溶液中溶质浓度的改变会影响溶液的汽化速度。
四、物态变化的能量转化1.蒸发与凝结:蒸发过程吸热,凝结过程释热。
2.融化与凝固:融化过程吸热,凝固过程释热。
3.汽化与液化:汽化过程吸热,液化过程释热。
4.升华与凝华:升华过程吸热,凝华过程释热。
五、物态变化的图示表示物态变化可以通过相变图表示,相变图上标示了物质在不同温度和压力下的物态变化情况。
六、思考与拓展物态变化是物质性质的一种表现,对于理解物质的特性具有重要意义。
在日常生活中,我们常常会遇到物质的凝固、熔化、蒸发等现象,通过掌握物态变化的基本知识,我们可以更好地理解和解释这些现象。
同时,在工业生产和科学实验中,物态变化的知识也具有重要的应用价值,能够帮助我们实现一些特定的物质转化过程。
总结起来,2024年中考物理备考的物态变化知识点包括物态变化的基本概念、影响因素、能量转化、图示表示等内容。
物理教案:通过升华和凝华学习物质的相变规律和机理分析通过升华和凝华学习物质的相变规律和机理分析引言相变是物质的性质之一,指物质在温度和压强等条件发生变化时所表现出来的各种性质的变化。
在物理学中,相变并没有一个明确的理论,因此,研究物质的相变规律和机理分析是十分重要的。
本文将以升华和凝华的实验为例,介绍物质相变的基本概念、应用以及研究的意义。
一、升华和凝华的实验升华实验:将干冰(二氧化碳)放在一个密闭的容器中,密闭容器的一侧装置一个硅胶干燥剂,在干燥剂表面可以看到干冰升华时的水汽冷凝。
凝华实验:将一定量水加入到一个水杯中,然后将杯子放在一个体积相同但温度稍低的盆子中,观察杯子外表面渐渐结冻。
二、物质的相变物质的相变是指物质在一定的温度和压强之下,由于微观结构的改变而导致宏观性质的变化。
根据物质相变的性质,可以将它们分为固态、液态和气态三种基本形态。
这三种状态之间的相互转变常被称作相变。
1.固态固态是物质的一种形态,其微观结构具有高度有序性,分子间彼此固定在空间中的位置,因此固体不具有流动性和变形性。
固态的物质以晶体的形式出现,晶体具有一定的形状,内部有相对规则的结构。
2.液态液态是物质的一种形态,其微观结构没有那么高度有序,分子之间的相互作用力受到短程力和长程力共同作用的影响,因此更加容易流动和变形。
液态的物质部分具有表面张力和粘度等特征。
3.气态气态是物质的一种形态,其分子之间的相互作用力最弱,由于没有固定的空间限制,分子之间可以自由的移动和扩散。
因此气体具有极佳的流动性和变形性,基本不具有流体性质。
三、物质升华和凝华的本质物质升华和凝华是物质相变状态的两种,其本质在于物质分子间的作用力变化。
升华:固体直接转变为气体,这是因为固体分子间的作用力受到温度和压强的影响,跨越了相应的势垒,分子之间的间隙变大,固体会直接转变为气体。
凝华:气体直接转变为固体,在一定的温度和压强下,气体分子之间的作用力会增强,让分子之间的间隙变小,因此气体分子之间会互相吸引,凝聚成液体或者固体。
物理实验:如何通过升华和凝华现象探究物质的组成原理。
升华和凝华是物质从一种形态转变为另一种形态的过程。
在升华过程中,物质从固态直接转变为气态;而在凝华过程中,物质从气态直接转变为固态。
这两种现象在自然界中很常见,比如干冰升华成二氧化碳气体,二氧化碳气体凝华成固态干冰。
我们可以通过升华和凝华这两个现象来探究物质的组成原理。
下面,我们将介绍几个典型的实验例子。
实验1 用凝华来探究水的组成原理我们知道,水在常温下是液态的,当它被加热到100℃时,会发生沸腾,形成水蒸气。
而当水蒸气被冷却到0℃以下时,就会凝结成水。
我们可以利用这个现象来探究水的组成原理。
首先将一定量的水烧开,然后将水蒸气通过一个长管冷却,最后水蒸气就会凝结成水。
我们可以用这种方法来测量水的体积,从而推算出水的质量。
实验2 用升华来探究固体的组成原理升华现象是一种很特殊的物质转化现象,只有部分物质才会发生升华。
我们可以利用这个现象来探究固体的组成原理。
例如,我们可以用干冰来做实验。
干冰是二氧化碳的固态形式,它可以发生升华。
我们可以将干冰放在一个密闭的容器中,然后加热容器,干冰就会逐渐升华成二氧化碳气态。
我们可以通过测定二氧化碳的体积来推算出干冰的质量。
实验3 用凝华来探究空气的组成原理空气是一种复杂的混合物,它主要由氮气、氧气、水蒸气和其他微量气体组成。
我们可以利用凝华现象来探究空气的组成原理。
例如,我们可以拿一个玻璃杯,在底部注入一些干冰,然后翻转玻璃杯放在一个盘子里。
由于干冰升华成二氧化碳气体,二氧化碳气体会逐渐充满玻璃杯,使得玻璃杯内部的空气被排出。
后来,当玻璃杯内的气体重新冷却时,水蒸气就会凝结成液态水,我们可以用这种方法来测定空气中水分的含量。
总结:升华和凝华是物质转化现象中很重要的两种形态变化。
我们可以通过这两种现象来探究物质的组成原理。
本文介绍了三个实验,分别探究了、固体和空气的组成原理。
通过这些实验,我们可以更加深入地理解物质的性质和组成,为我们对世界的认识提供更加深入的探究。
1随着深低温保存技术的发展,目前许多细胞、组织能够在超低温中长期贮存而不丧失其活力。
但是,低温保存需要大型的,成本高,同时需要消耗大量电能,维护费用也高。
冻干保存是一种优质的干燥保存方法,正日益受到人们的重视。
可其干燥周期长,干燥设备初投资也较昂贵,对其干燥机理的认识也不完善。
因此,如何提高升华速率,缩短干燥周期,研究非稳态的传热传质成为冻干研究的主流之一。
冻干的干燥过程是典型的相变传热传质耦合过程,涉及渗流、扩散、传热、毛细效应和相变等。
影响冻干速率的因素很多,例如:制品原料的品种、成分、浓度、装量;固体原料切分的形状、尺寸、纤维方向;冻结的速率,冰晶的大小、形状;供热的温度,传热传质的方式、条件等等。
在冻干过程中,冻结参数决定了冻结样品的不同结构,并且在干燥过程中水蒸汽穿过干燥区的扩散系数对最终多孔结构影响很大。
有许多研究者从理论角度对干燥过程进行了深入的分析,King在假设升华界面温度、物料表面温度恒定以及干燥层内水蒸汽分压不变的稳态过程基础上,提出了冰锋均匀退却模型,它可快速预测一些物料的冻干速率。
Nastaj等通过构造一个非稳态传热模型,模拟了传热传质阻力,阐述加热时升华界面移动的边界,以及移动界面中的温度和水蒸气聚集问题。
Mascarenhas等用一个特定的拉格朗日-欧拉法准确的定位冷冻干燥过程中升华的前沿。
由于冻干过程的复杂性、多样性,这些众多的物理数学模型在应用中与实际存在一定的差距,有较大的局限性。
X光技术由于其能够无损的对物料内部进行探测,已引起越来越多的研究者关注。
Schelenz等用X光对甘露醇溶液升华干燥中各个时段进行拍照,可以看到冰的升华主要从顶部至底部,还有少量是从外部到内部,与理论的以球形的形式从各处对称进行有一定的误差。
我们曾以比利时生产的M icro - CT为分析工具,对冻干升华过程进行了探讨,本文在此基础上,尝试进行升华过程中气固相变的机理分析,以期能对如何改善干燥过程提供理论指导。
2实验材料与方法 2. 1微型CT 对于微型CT,旋转物体可得到同一高度不同角度的投影,在任一高度截面进行二维重构得到具有空间各点的灰度值的截面图,以反映物体内部结构组成差异的信息重构空间结构与分布,成像及重构原理见1和2所示。
实验使用比利时生产SKYSCAN 1074HR Portable Micro - CT Scanner.X射线接受器是8位768×576像素采用光镜耦合的X射线相机,输出投影图为736×512像素的16位未压缩TIFF 格式的灰度图像文件。
允许样品的最大尺寸为16mm,实验中样品360°旋转,每隔3. 6°得到一张投影图。
利用投影图可重构出736×736像素16位未压缩BMP格式的截面灰度图像文件。
2. 2实验冷冻干燥过程中,进行升华过程的持续CT拍摄,研究内部冰晶的迁移特性,以及物料本身的特性对冰晶升华的影响。
以固体物料?苹果为研究对象,每隔1小时将正在升华干燥的8mm厚样品取出进行CT拍摄,最后我们可以得到一系列的相变过程影像图。
为确定冰晶在物料中的位置,从而分析冰晶升华的移动特性,先对盛于小塑料试管的冻结冰进行CT拍摄,也即对冰的CT灰度值进行标定。
图3为沿直径方向的灰度值分布图,图4为灰度值截面图像。
在图3中,由于结晶时冰晶总是形成六边树枝形,故冰晶相互之间有间隙,灰度值有少许波动。
利用CT自带的软件CTAN采样得到各灰度值(0 - 255)的分布概率,采用高斯误差函数拟合,如5所示,拟合相关系数达0. 95,可计算出冰的平均灰度值为154.
2. 3冻干过程实验的冻干过程如图6所示,首先将苹果预冷到- 35℃,然后进行升华干燥,升华干燥时搁板的温度设为- 5℃。
由于我们只是考虑升华过程中冰晶的移动情况,我们的取样只是到升华干燥结束,我们没对物料进行解析干燥。
如6所示,由于我们设定的升华干燥温度低于室温,故在每次取样时会有一个较大的温度波动。
2. 4结果处理在后期处理中,对于得到的各个时刻重构图像,利用matlab取出灰度值,进行不同时刻下同一截面处的灰度图像图比价分析。
灰度曲线统一按下述方法选取:选定图中物料截面图的中心为灰度曲线原点,引出一条直线垂直于物料边缘并延长出头,测试分析直线上各点灰度值变化。
用延长处灰度值255 (白色)对各条灰度曲线进行校准,使得各曲线均有对应的位置关系,利于分析局部特性对冰晶升华的影响。
3实验结果与分析
3. 1直接微CT扫描图
像8为圆柱形苹果(d=16mm,h=8mm)的取样扫描图像, X射线从侧面穿透物料。
由图可见,升华界面的移动是一个立体的移动,由它所包裹的冻结区逐渐向物料几何中心收缩。
升华过程中,侧面和底面均有一定的热质传递,在冻干11小时的图像中可明显的看到一个球形冻结区。
3. 2二维重构图像9所示为冻结物料干燥过程每隔一定时间取样CT扫描,然后进行二维重构,最后取出的同一截面(高度Z=5. 248mm)的图像。
图中所示的虚线是进行灰度分析的直线。
从二维重构截面图可以看到,随着时间的推移,图像黑度逐渐淡去,最终冻干的物料黑度很小。
3. 3灰度值曲线分析通过后续取出灰度值,我们看到冻干的物料本身的灰度值均大于154,比冰拟合得到的灰度值大,因此,从灰度值的变化可以判断冰晶的移动特性。
此外,由X吸收特性知,灰度值表征此处对X光吸收率的高低,由灰度值可以判定孔隙的分布情况。
吸收率高,灰度值低,孔隙较密,平均孔隙直径较小;反之,吸收率低,灰度值高,孔隙较疏,平均孔隙直径较大。
下面的10、11为取了几个典型的时刻及几个典型位置,进行的灰度曲线变化分析。
10为每间隔25μm取出灰度值,然后对取出的灰度值每10个进行平均值计算,得到了灰度曲线;图11为直接取出灰度值得到的灰度曲线。
从10中可以看出,在干燥1小时后,总体灰度值成下降的趋势,物料有一个收缩的趋势。
此外,可见其中几个灰度值较高的地方,如A、B处,灰度值下降的较明显,灰度值的下降证明了分子间相互作用诱导的物料收缩。
对比分析干燥15小时(干燥结束)和冻结物料,<a href="/">/</a>,发现灰度值较低的地方,在冷冻干燥结束后,变成灰度值相对较高的地方,如11 (a、b、c)中的C、D、E三处所示。
这是因为,冻结物料灰度值较低的地方,即冰区在冻干结束后变成了孔隙,故反映出来的灰度值也相应地增大了。
4结论通过微CT扫描成像,图像重构及灰度值分析技术对冷冻干燥中升华过程界面及气固相变进行实验观察与分析,得到以下结论:(1)通过高斯误差函数拟合,计算得到冰的灰度值为154,在后续的灰度值分析中,苹果物料本身的灰度值高于冰的灰度值,由此可以确定冰晶的移动特性。
(2)无论是直接CT 扫描图像,还是二维重构图像,都可看到,<a href=""></a>,物料升华干燥从边缘开始,逐步移向内部中心,并且与搁板接触的底面及其侧面均有热质传递。
(3)在刚开始的升华过程中,由于分子间的相互作用,受到热质阻力的影响,物料本身有一个收缩的趋势。
(4)对比冻结物料和冻干物料,可以看出,刚开始灰度值较低的冰区,在冻干结束后变成灰度值相对较高的孔疏区。