第 9 章 第 4 节 升华和凝华

在室外的湿衣服会结冰，但结冰状态下也能晾干，就是因为冰升华变成了水蒸气。

升华过程需要吸热。干冰就是固态的二氧化碳，它在升华过程中会大量吸热，使周围空气的温度降低，导致空气中的水蒸气液化成小水滴，就是图 9–4–1 中的白雾。

在日常生活中，有不少升华的现象。放在衣柜里的樟脑球发生升华，逐渐变小；放在卫生间里的固体空气清新剂（图 9–4–2）也会因为升华而体积逐渐变小。

食品工业中的冷冻干燥技术是先冷冻食材，然后降低压强将其中的水从固态升华为气态。这样制成的冻干食品（图 9–4–3）可以最大限度地保持食材的品质和形状，并且可长期保存。现代冻干技术在制药行业和疫苗生产领域也发挥了重大作用，它保证了医药制品结构的完整性以及长期保存的可能性。

什么是凝华？

将有碘蒸气的试管冷却一段时间后，发现试管中逐渐形成紫色的结晶，这是气态的碘遇冷变成了固态的碘。物质从气态直接变成固态的过程叫做凝华（deposition），是升华的逆过程。凝华过程会放热。

寒冷的夜间，水蒸气遇冷凝华，在植物上形成小冰晶，那就是霜（图 9–4–4）。刚从冰箱里拿出来的棒冰上的一层“白霜”、空中飘下的雪花，也都是空气中的水蒸气凝华而成的。

河流、湖泊、海洋和地表的水会蒸发形成水蒸气，水蒸气上升到大气中。也有少量雪和冰通过升华直接转变为水蒸气。空气中的水蒸气在上升过程中冷却液化，变回液态水，形成了云。有少量水蒸气通过凝华形成霜。当云层变得越来越厚重时，在地球引力作用下，水以雨（或雪）的形式落回地球。大部分雪和冰熔化成水，大部分雨滴落在海洋中。落在陆地上的雨滴流入河流和湖泊，再度汇入海洋。在这个过程中，也会有一部分水渗透到土壤中，作为地下水存在于地下。地球表面的这些水继续蒸发，循环再次开始。

虽然地球上 70% 以上的面积被水覆盖，但其中只有 3% 是淡水，其余都是咸水。不仅如此，我们比较容易获得的地表淡水仅占所有淡水的1%，绝大部分淡水蕴藏在冰川、雪原、地下的土壤和岩石中（图 9–4–7）。而且，可用的地表淡水在世界各地的分布很不均衡，世界上大约五分之一的人口生活在缺水地区，难以获得清洁