Испарение. Поглощение энергии при испарении. Конденсация

«Испарение. Поглощение энергии при испарении. Конденсация»
Трофимова Ирина Геннадьевна,
учитель физики
МБОУ СОШ №85 с углубленным изучением отдельных предметов
Сормовского района г.Нижнего Новгорода Нижегородской области
Цели урока:
1. Обучение особенностям физических процессов перехода вещества из жидкого состояния
в газообразное и наоборот; сформировать представление об изменениях внутренней энергии
вещества во время переходов в различные агрегатные состояния
2. Развитие мышления учащихся, их познавательной активности и самостоятельности;
развитие физической интуиции, вырабатывание у ребят умения улавливать физическое
содержание задачи;
3. формирование бережного отношения к оборудованию, соблюдение техники безопасности.
Оборудование: набор пузырьков с водой, маслом, спиртом; пипетки или распылители, веер, листы
промокательной бумаги, термометр, секундомер.
Демонстрации: 1.Зависимость скорости испарения от площади свободной поверхности;
температуры, движения воздуха.
2.Охлаждение жидкости при испарении.
Тип урока: комбинированный.
План урока
1. Оргмомент 1 мин
2. Проверка знаний. Проверка домашнего задания. Опрос (индивидуально и фронтально) 1517мин.
3. Объяснение нового материала 13-15мин.
4. Закрепление 6 мин.
5. Итоговая рефлексия 2 мин.
6. Домашнее задание 1мин
7. Интересные факты
Развернутый план урока
2. ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ. 15-17мин
А. Индивидуальная работа с учащимися
1 ученик. Проверка домашнего задания на доске по теме предыдущего урока .
7 учеников. Карточки с качественными, экспериментальными [1] и количественными [2]
заданиями.
1 карточка (выполнить за партой, результаты записать на доске)
Наблюдение зависимости скорости испарения жидкости от рода
жидкости, площади ее свободной поверхности, температуры и скорости
удаления паров [1]
Приборы и материалы): 1) стакан с водой, 2) пипетка со спиртом, 3) пипетка, 4) листы бумаги —2
шт., 5) веер бумажный, 6)термометры-2шт, 7)секундомер
Порядок выполнения работы
1). Нанесите пипеткой на лист бумаги по капле воды, спирта и наблюдайте за их испарением.
Какая жидкость испаряется быстрее?
2).Нанесите пипеткой по капле спирта на разные листы бумаги и сразу же увеличьте свободную
поверхность одной из капель. Для этого расположите один лист бумаги вертикально, чтобы капля
растеклась по нему. Наблюдайте за испарением капель. Какая капля испарилась быстрее?
3).Нанесите пипеткой по капле спирта на лист бумаги и ладонь. Какая капля испарилась быстрее?
4).Нанесите пипеткой по капле; спирта на два листа бумаги. Один лист отложите в сторону, а
возле второго помашите бумажным веером до полного высыхания капли. Какая капля испарилась
быстрее?
5)От чего зависит скорость испарения жидкости?
6)Сравните температуру воздуха в классе и воды в стакане
7)выводы запишите на доске
жидкость
опыт
испарения, с
Время
Вывод
2 карточка (Решить задачу)
Медную деталь объемом 200 см3 нагрели от 10 до 50 °С. Какую энергию на это затратили? (28,5
кДж)
3 карточка (Решить задачу)
4 кг льда взяли при -20°С и превратили в воду с температурой 0 °С. Какое количество теплоты при
этом поглотилось? (1,52 МДж)
4 карточка (Решить задачу у доски)
Какое количество воды выделится при затвердевании 2 л воды, взятой при температуре 10°С?
Изобразите этот процесс графически
5 карточка (Решить задачу)
Сколько древесного угля нужно сжечь, чтобы нагреть 100 г воды на 50 °С? (0,78 г.)
6 карточка (Решить задачу)
При какой температуре цинк может быть одновременно в твердом и жидком состояниях при
нормальных условиях? (420 °С)
7 карточка. Найти ошибки
Qнагр = lm(t2 – t1)
Qохл = cm(t2 – t1)
l=Q - m
m=5л
Qохл = cm(t2 + t1)
Qнагр = сm(t1 – t2)
Q = q*m
5л = 5 кг
V = 10 кг
cm(t2 – t1)
Qпл = m/l
Q = 8 кДж
q = 2o C
Q = Q1+ Q2
Q = Q1–Q2
В. Фронтальная работа с учащимися
1.Что называют внутренней энергией?
2.Как внутренняя энергия изменяется при увеличении температуры? Приведите примеры.
3. Какие способы изменения внутренней энергии вам известны? Приведите примеры.
4. Нам известны различные тепловые процессы, происходящие при передаче веществу
некоторого количества теплоты. Какие это процессы и как рассчитать необходимое
количества теплоты? Назовите каждую физическую величину, входящую в эти формулы.
Каковы их единицы измерения? В чем физический смысл коэффициентов?
5.Задачи на перевод единиц измерения в СИ
430 г = 0,43 кг
0,8 г/см3 = 800 кг/м3
2,1 т = 2 100 кг
3
2,5 л = 0,0025 м
32кДж = 32 000 Дж
0,053 МДж = 53 000 Дж
45 см3 = 0,000045 м3 2,3 МДж/кг = 2 300 ООО Дж/кг
2,5 дм3 = 0,0025 м3
С. Обсуждение решенных на доске задач
из домашнего задания и по карточке №4. Определение типичных ошибок в решении и
оформлении заданий.
3. Объяснение нового материала
13-15мин.
А. Создание ситуации успеха .
1)Охарактеризуйте известные вам агрегатные состояния вещества. Каковы их свойства?
2)Процессы перехода из твердого состояния в жидкое и наоборот вам хорошо известны. Как
они называются? Какие изменения внутренней энергии при этом происходят? Изменяется ли
при этом температура?
В. Разрыв в знаниях, постановка проблемы.
Следующий переход - из жидкости в газообразное состояние - называется
парообразованием. Если парообразование происходит с поверхности жидкости, э тот процесс
называют испарением. Каждый из вас наблюдал за высыханием выстиранного белья, луж на
дорогах. Это примеры испарения. Происходит ли при испарении изменение количества
вещества?
Первая лабораторная работа в 8 классе называлась «Исследование температуры
остывающей воды со временем». На вопросы - почему происходит остывание?- были разные
варианты ответов: из-за теплообмена с окружающей средой…- до какой температуры будет
продолжаться процесс остывания? –до 0°С, до комнатной температуры…
Рассмотрим подробнее как происходит теплообмен или обмен энергией на границе вода –
воздух и в воде.
Молекулы внутри жидкости притягиваются другими молекулами одинаково во всех
направлениях. Результирующая сила, действующая на такую молекулу, равна нулю .
Молекула имеет кинетическую энергию, но перемещается лишь на небольшие расстояния до
столкновения с другими молекулами. В обычных условиях маловероятно, что она покинет
жидкость.
Иначе обстоит дело с молекулами в приповерхностном слое жидкости. Они
испытывают притяжение снизу и сбоку. Поэтому результирующая сила существует и
направлена вниз
Не все молекулы жидкости движутся с одинаковыми скоростями. Молекулы,
обладающие достаточной кинетической энергией, преодолевают эту силу и покидают
жидкость, образуя пар. Поскольку часть быстро движущихся молекул покидает жидкость,
средняя кинетическая энергия оставшихся в жидкости молекул уменьшается, т.е. температура
жидкости падает. С другой стороны, происходит
увеличение внутренней энергии пара над жидкостью
.
С. Как бы в свете сказанного вы обозначили тему нашего урока?
Тема сегодняшнего урока Испарение. Поглощение энергии при испарении. Конденсация.
Выслушаем ученика, который выполнял индивидуально практические задания. Обратимся к
результатам эксперимента для ответа на вопрос: от чего зависит скорость испарения?
Запишем тему урока и выводы и определения в тетрадь.
Выводы: Испарение происходит быстрее.
1)если выше температура;
2)если больше площадь поверхности испарения;
3)при ветре;
4)зависит от рода жидкости.
Промежуточная рефлексия
Верно ли утверждение, изменение внутренней энергии приводит к изменению состояния
вещества?Это зависит от рода вещества, его начальной температуры и изменения
внутренней энергии.
Одновременно с испарением происходит переход молекул из пара в жидкость. Этот
процесс называется конденсация. Конденсация сопровождается выделением энергии.
Температура жидкости при этом увеличивается.
Если сосуд открыт, число молекул, покидающих жидкость, больше возвратившихся за это же
время.
Если же сосуд закрыть, довольно скоро эти числа станут равными. С этого момента число
молекул пара над жидкостью будет постоянным. Наступает так называемое динамическое
равновесие. Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называется
насыщенным.
4.Закрепление
5-6 мин.
Качественные задачи и вопросы [3]
1. При выходе из реки мы ощущаем холод. Почему? (С поверхности тела вода испаряется ,
быстрые молекулы уносят с собой часть кинетической энергии , при этом температура тела
уменьшается. Именно поэтому мы ощущаем холод.)
2. Почему скошенная трава быстрее высыхает в ветреную погоду, чем в тихую?
{В ветреную погоду процесс испарения происходит быстрее. Молекулы ,покинувшие жидкость,
уносятся ветром .)
3. В тарелку и стакан налили воду одинаковой массы. Из какого сосуда она испарится
быстрее?{Из тарелки, так как площадь поверхности воды в ней больше.)
4. Зачем сосуды с жидкостями закрывают крышками?
{Чтобы жидкости не испарялись)
5. Почему канистру с бензином нельзя оставлять открытой?{Бензин из канистры без крышки
будет испаряться. Чтобы этого не происходило, необходимо канистру закрывать крышкой)
6. В холодильных камерах для охлаждения используют быстроиспаряющиеся жидкости фреон, аммиак. Почему не используют воду?
{Используют жидкости, которые быстро испаряются. Вода испаряется достаточно медленно.)
7.Как вы будете жарить картошку: накрывая сковородку крышкой или нет? А если хотите
получить хрустящий картофель?
{Если хотите получить хрустящий картофель, то крышкой накрывать не стоит.)
8. Какие щи быстрее остынут - постные или жирные?(Постные. Жир на поверхности
препятствует испарению жидкости. Так ,если вы хотите, чтобы ваша вода быстрее закипела,
необходимо на поверхности образовать жирную пленку, положить кусочек жира или масла?)
1. Почему температура остывшей воды в стакане всегда ниже комнатной температуры?
{Потому что происходит процесс испарения молекул воды с поверхности, и при этом внутренняя
энергия воды понижается?)
5.Итоговая рефлексия. (Личностно-значимая) с выводом на мультимедийный экран
Приходилось ли вам ускорять испарение? Как и для чего вы это делали?
Подумайте над этим вопросом как следует, ведь испарение «отвечает» за важнейшую для
жизни работу: за защиту организма от перегрева (36,7 °С — норма, 37,0°С — уже что-то не
так). Именно этот механизм выбрала природа для поддержания температуры организма
человека и животных на постоянном уровне с высокой точностью.
6.Домашнее задание.
П.16, 17
7.Интересные факты [3]
1. Использование сушильных камер
2. В горячих цехах для охлаждения воздуха разбрызгивают воду
3. С поверхности Земли за год испаряется в среднем 518 600 км3 воды.
4. На Марсе если и есть вода, то крайне мало, чтобы она могла служить регулятором
температуры. И атмосфера там очень редкая, прозрачная.
На Венере — плотнейшая атмосфера из СО 2. Атмосферное давление в триста раз (!)
больше, чем на Земле. Планета — парник! Температура — около 350°С и днем, и ночью.
Настоящая сковородка для нас! Там мало воды, она существует в виде пара в верхних слоях
атмосферы и в очень малых количествах
Все-таки замечательная у нас планета! Ее уникальное отличие от других планет —
наличие сравнительно большого количества воды. Это ограничивает колебания температуры
на планете в пределах, позволяющих существовать жизни на основе углерода (нам с вами).
5.Большинство людей убеждены, что водяной пар белого цвета, и очень удивляются, слыша, что это
неверно. В действительности водяной пар совершенно прозрачен, невидим и, следовательно, не
имеет цвета вовсе. Тот белый туман, который в обыденной жизни называют паром, представляет
собой не пар в физическом смысле слова, а воду, распыленную в мелкие капельки. Облака также
состоят не из водяного пара, а из мельчайших водяных капелек.
6.В Крыму, вблизи Феодосии, до 1912 г. действовала несложная установка для получения влаги
из воздуха. Она состояла из нескольких куч камней (объем каждой из них составлял около 290
м3), расположенных на водоупорном скальном основании. Возникавшая в каменных кучах за
счет капиллярной конденсации вода отводилась по гончарным трубам в Феодосию, где
питала небольшие фонтаны. Установка давала до 350 л питьевой воды в сутки. Остатки
устройств и приспособлений для получения влаги из воздуха найдены также в Сахаре, в
горных районах Италии, в Тувинской Республике, в Каракумах и на Восточном побережья
Каспия.
Задачи для любителей литературы
1. «Когда темный от влаги паркет несколько подсох и все зеркала покрылись банным налетом и звонки
прекратились, Филипп Филиппович в сафьяновых красных туфлях стоял в передней» (М. А. Булгаков.
Собачье
сердце).
Какие процессы описаны автором? (Испарение и конденсация)
2. «— Что за дурни, прости господи, эти немцы! - сказал голова. - Я бы батогом их, собачьих
детей! Слыханное дело, чтобы паром можно кипятить!» (Н. В. Гоголь. Вечера на хуторе близ Диканьки).
Можно ли водяным паром вскипятить воду? {Можно. При теплообмене водяной пар отдает
воде энергию, вода принимает энергию и нагревается при этом. Если вода достигнет
температуры кипения, то она закипит при нормальном атмосферном давлении.)
3. «- Свет надо тушить за собой в уборной, вот что я вам скажу, Пелагея Петровна, - говорила
та женщина, перед которой была кастрюля с какой-то снедью, от которой валил пар, - а то мы на
выселение на вас подадим!» (М. А. Булгаков. Мастер и Маргарита).
Если из кастрюли валит пар, можно ли сказать, что вода в кастрюле закипела? От каких
физических параметров зависит скорость испарения жидкости? (Испарение воды происходит не
только при температуре кипения. Скорость испарения зависит от температуры, от площади
поверхности жидкости, от внешних факторов, от вещества?)
4. «Ливень хлынул неожиданно, и тогда гроза перешла в ураган. В том самом месте, где около полудня,
близ мраморной скамьи в саду, беседовали прокуратор и первосвященник, с ударом, похожим на пушечный, как
трость,
переломило кипарис. Вместе с водяной пылью и градом на балкон под колонны несло сорванные розы,
листья и песок» (М. А. Булгаков. Мастер и Маргарита).
Так Булгаков описывает дождь, ливень, ураган, град. Расскажите об этих природных явлениях с
точки зрения физики. Какие тепловые процессы показаны в данном фрагменте? Можно ли по
погоде определить температуру воздуха? (Дождь и ливень - процессы конденсации воды в
атмосфере. Град - процесс кристаллизации воды в атмосфере. Вода в жидком и твердом
состояниях находится в равновесии при О °С, поэтому можно предположить, что температура
воздуха близка к О °С.)
5. «Через полчаса явился уездный лекарь, человек небольшого роста, худенький и черноволосый. Он
прописал мне обычное потогонное» (И. С. Тургенев. Записки охотника).
Для чего необходимо потогонное средство? (Для выделения пота: он испаряется с поверхности
кожи, при этом температура организма понижается.)
6. «.. .Слышит - «костер», говорят. А на «костре» на этом черное что-то положено, и в нем вода,
точно в озере во время бури, ходуном ходит» (М. Е. Салтыков-Щедрин. Премудрый пескарь).
Какое явление наблюдал пескарь в котле? Правильно ли сравнивать это явление с бурей в озере?
(Премудрый пескарь наблюдал за кипением воды в котле. Сравнивать явление кипения жидкости с
воздействием ветра на верхние слои жидкости можно только визуально. В реальности это
совершенно разные процессы)
По пословицам и поговоркам
7. Береги нос в большой мороз.
А почему в большой мороз можно отморозить нос? (В морозный день с поверхности кожи
интенсивно испаряется влага, при этом температура кожи уменьшается, вследствие уменьшения
внутренней энергии организма поверхность кожи переохлаждается.)
8. Дождик вымочит, а красное солнышко высушит.
О каких фазовых переходах идет речь в этой пословице? (О конденсации и испарении.)
По загадкам
9. Книзу летит капельками,
А кверху — невидимкою. (Вода.)
Какие процессы описаны в загадке? (Конденсация и испарение.)
Литература
1. Дидактические материалы по физике 6-7 класс, Усова А.В., Вологодская З.А., М.,
«Просвещение», 1983г.
2. Кирик Л.А., «Самостоятельные и контрольные работы.Физика-8»,
3. Балашов М.М., «О природе-8», М., «Просвещение», 1991г.