УСІ УРОКИ ФІЗИКИ 10 клас

2-й семестр

 

МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА Й ТЕРМОДИНАМІКА

 

1. Властивості газів, рідин, твердих тіл

Урок 10/81

Тема. Пароутворення й конденсація

 

Мета уроку: повторити й поглибити знання учнів про випаровування та конденсацію; познайомити з поняттям «насичена й ненасичена пара»

Тип уроку: вивчення нового матеріалу

План уроку

Контроль знань

15 хв.

Самостійна робота «Газові закони. Рівняння стану ідеального газу»

Демонстрації

5 хв.

1. Залежність швидкості випаровування від площі вільної поверхні; температури; руху повітря.

2. Охолодження рідини під час випаровування.

3. Кипіння води при зниженому тиску.

Вивчення нового матеріалу

20 хв.

1. Пароутворення.

2. Молекулярна картина випаровування.

3. Кипіння.

4. Насичений і ненасичений пар.

Закріплення вивченого матеріалу

5 хв.

1. Тренуємося розв’язувати задачі.

2. Контрольні питання.

 

ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Пароутворення

Процес перетворення рідини в пару називається пароутворенням. Якщо пароутворення відбувається з вільної поверхні рідини, воно називається випаровуванням. Випаровування відбувається за будь-якої температури: наприклад, вода поступово «вивітрюється» з будь-якої відкритої посудини.

Від яких же факторів залежить швидкість випаровування? Виконавши ряд дослідів і проаналізувавши їх результати з учнями, можна зробити висновок, що швидкість випаровування залежить:

а) від температури рідини;

б) від роду рідини;

в) від величини вільної поверхні рідини;

г) від швидкості видалення пари з поверхні рідини.

Спостереження й досліди показують, що випаровуються і тверді тіла. Випаровується, наприклад лід, тому білизна висихає і на морозі. Випаровується нафталін, тому ми відчуваємо його запах. Цей процес називають сублімацією.

Одночасно з випаровуванням відбувається перехід молекул з пари в рідину (конденсація). Як правило, конденсація відбувається на поверхні рідини або твердого тіла, або ж вимагає наявності в газі центрів конденсації. їх роль відіграють різні домішки або пилинки. Конденсація пари супроводжується виділенням енергії. Пара конденсату пояснює утворення хмар, випадання роси.

2. Молекулярна картина випаровування

Серед молекул рідини завжди є молекули, кінетична енергія яких достатня для того, щоб, подолавши тяжіння інших молекул, вилетіти з рідини. Саме з цієї причини й відбувається випаровування. А оскільки рідину залишають найшвидші молекули, середня кінетична енергія молекул, що залишилися, зменшується. Ось чому рідина під час випаровування охолоджується.

3. Кипіння

Учні повинні чітко уявляти, що спільного між кипінням і випаровуванням, і в чому полягає істотна відмінність між ними. Кипіння, як і випаровування, — це пароутворення. Випаровування відбувається з поверхні рідини за будь-якої температури і з будь-яким зовнішнім тиском; а кипіння — це пароутворення в усьому об’ємі рідини за характерної для кожної речовини температури, яка залежить від зовнішнього тиску.

Ø  Кипіння — це інтенсивний перехід рідини в пару, який відбуваєься під час утворення пухирців пари у всьому об’ємі рідини за певної температури.

Температуру, за якої рідина кипить, називають температурою кипіння. Під час кипіння температура рідини не змінюється. Кожна речовина має свою температуру кипіння. Щоб температура випаровування рідини не змінювалася, до рідини необхідно підводити певну кількість теплоти. Для характеристики енергетичних витрат на випаровування рідин вводиться поняття питомої теплоти пароутворення.

Питома теплота пароутворення L чисельно дорівнює кількості теплоти, необхідної для того, щоб звернути на пару 1 кг рідини за незмінної температури:

Якщо рідину спочатку потрібно нагріти до температури кипіння, а потім перетворити на пару, то загальна кількість теплоти дорівнює:

4. Насичена і ненасичена пара

Калюжі після дощу за вітряної погоди сохнуть швидше, ніж за тієї ж температури в безвітря. Це доводить наступне: для випаровування рідини потрібно, щоб пара, яка утворюється, зникала.

Якщо процес випаровування відбувається в закритій посудині, то за деякий час кількість рідини в посудині припинить зменшуватися, хоча швидкі молекули продовжуватимуть переходити в пару. Це відбувається тому, що одночасно з випаровуванням в посудині відбувається конденсація.

Якщо рівень рідини не змінюється, це означає, що обидва процеси йдуть з однаковою швидкістю, тобто за кожну секунду рідина покидає в середньому стільки ж молекул, скільки їх переходить з пари в рідину. У цьому випадку говорять, що рідина і пара перебувають у динамічній рівновазі.

Пара, що знаходиться в динамічній рівновазі зі своєю рідиною, називають насиченою парою.

Саме така пара знаходиться над поверхнею рідини в закритій посудині. Якщо процес випаровування йде швидше за процес конденсації, говорять, що над рідиною знаходиться ненасичена пара. Якщо повітря з посудини, у якій знаходиться рідина, попередньо відкачано, то над поверхнею рідини буде знаходитися тільки насичена пара.

 

Питання до учнів під час викладення нового матеріалу

1. Чому випаровування рідини відбувається за будь-якої температури?

2. Як можна пояснити, що за одних умов одні рідини випаровуються швидше, інші — повільніше?

3. Які явища природи пояснюються конденсацією пари? Наведіть приклади.

4. Які явища спостерігаються в рідині перед тим, як рідина починає кипіти?

5. Звідки беруться в рідині «швидкі» молекули?

6. Чим відрізняється насичена пара від ненасиченої?

 

ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

1). Тренуємося розв'язувати задачі

1. Кухоль з водою плаває в каструлі, що стоїть на вогні. Чи закипить вода в кухлі?

2. Поясніть:

а) схожість між насиченою парою та ідеальним газом;

б) різницю між ними.

3. Як пояснити, що динамічна рівновага в різних рідин наступає за різних температур?

4. Яку кількість теплоти необхідно затратити, щоб нагріти 5 кг води від 0 °С до кипіння й повністю випарувати її?

5. У колбі знаходилася вода з 0 °С. Викачуючи з колби повітря, заморозили всю воду за допомогою власного випаровування. Яка частина води при цьому випарувалася?

2). Контрольні запитання

1. Якщо накрити банку кришкою, то рівень води в ній не буде знижуватися. Чи означає це, що кришка «зупиняє» випаровування води?

2. Чому ви відчуваєте холод, виходячи з річки після купання?

3. Чому гарячий чай охолоне набагато швидше, якщо його перелити з склянки в маленьку таріль?

4. Чому опік паром є небезпечнішим за опік окропом?

5. Що таке кипіння? Чим воно відрізняється від випаровування? Що спільного в цих процесах?

 

Що ми дізналися на уроці

  Процес перетворення рідини на пару називається пароутворенням. Якщо пароутворення відбувається з вільної поверхні рідини, воно називається випаровуванням.

  Процес переходу молекул з пари в рідину називають конденсацією.

  Кипіння — це інтенсивний перехід рідини в пару, який відбувається при утворенні пухирців пари по всьому об’єму рідини за певної температури.

  Питома теплота пароутворення L чисельно дорівнює кількості теплоти, необхідної для того, щоб звернути на пару 1 кг рідини за незмінної температури.

  Пар, що знаходиться в динамічній рівновазі зі своєю рідиною, називають насиченою парою.

 

Домашнє завдання

1. Конспект.

2. Розв’язати задачі:

р1): 1. Яке значення має для організму виділення поту?

2. Яка кількість теплоти буде потрібна, щоб випарувати 20 г води, яку взяли за температури кипіння (з нормальним атмосферним тиском)?

3. Домогосподарка забула зняти з плити чайник з киплячою водою. Яку кількість теплоти передано воді, якщо википіла вода масою 0,5 кг?

4. Яка кількість теплоти виділяється в результаті конденсації 50 г водяної пари за температури 100 °С?

р2): 1. Чому спостерігати конденсацію пари значно легше за випаровування рідини?

2. Одна склянка доверху заповнена гарячим чаєм, а друга — гарячим бульйоном з такою ж температурою. Яка з рідин охолоне швидше? Чому?

3. У калориметрі знаходиться вода масою 500 г за температури 20 °С. Скільки пари з температурою 100 °С потрібно впустити в калориметр, щоб підвищити температуру до 40 °С?

4. У калориметрі знаходиться вода масою 300 г за температури 30 °С. Скільки пари з температурою 100 °С потрібно впустити в калориметр, щоб підвищити температуру до 60 °С?

Р3): 1. У яку погоду утворюються бурульки? Якщо в морозну — то звідки береться вода? Якщо на відлигу — то чому вода замерзає?

2. Космонавт на поверхні Місяця відкрив ампулу з водою. Що буде відбуватися з водою?

3. 4 кг води, взятої за температури 20 °С, нагріли до кипіння й повністю випарували. Визначте, скільки газу для цього було потрібно, якщо ККД нагрівника 25 %.

4. У каструлю налили холодну воду (10 °С) і поставили на електроплитку. За 10 хв. вода закипіла. За який час вона повністю випарується?






Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Всі матеріали на сайті доступні за ліцензією Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Unported CC BY-SA 3.0 та GNU Free Documentation License (GFDL)

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми приклали багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2007-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.