Испарение и конденсация (9 класс)

Разработка урока: " Испарение и конденсация. Насыщенный пар. Кипение."

9 класс

Учитель: Аджибекирова Нелли Рафаиловна

Эпиграф

 «Радость видеть и понимать есть величайший дар природы»

А. Эйнштейн

Цели урока: познакомить учащихся с понятиями парообразование, испарение, насыщенный пар, ненасыщенный пар, конденсация; кипение

Образовательная: повторить свойства жидких тел; дать понятие о силах действующих в верхних слоях жидкости.

Воспитательная: прививать культуру умственного труда, умение анализировать, сравнивать, обобщать.

 Развивающая: формировать представление о процессе научного познания.

Требования государственного стандарта

Знания:  Знать понятия  парообразование, испарение, насыщенный пар, ненасыщенный пар, конденсация.

Умения: Уметь формулировать гипотезы и делать выводы, решать качественные задачи.

 Навыки: Обладать навыками приведения примеров.

Тип урока:     Урок изучения нового материала.

Оборудование: два предметных стекла ,

Ход урока:

I.Организационный момент. Проверка готовности учащихся к уроку. Ознакомление учащихся с  целями урока.

II.Повторение изученного материала

Каковы основные положения молекулярной теории строения вещества?

I положение МКТ  - Все тела состоят из вещества,

II положение МКТ - частицы вещества непрерывно и беспорядочно (хаотически) движутся

III положение МКТ - между частицами вещества имеются промежутки

IV положение МКТ - Частицы веществ способны отталкиваться друг от друга

– В каких агрегатных состояний может находиться вещество?

 Твердом, жидком ,газообразном

– Как называется переход вещества из твердого состояния в жидкое?

    плавление

– Изменяются ли молекулы при переходе вещества из одного состояния в другое? При плавлении, например?

– Одинаковы ли скорости движения молекул вещества, находящиеся в любом агрегатном состоянии?

– Какой энергией обладают молекулы вследствие своего движения? Вследствие взаимодействия?

– Какую энергию называют внутренней? Что происходит с ней при переходе вещества из жидкого состояния в твердое. От чего и как она зависит? Почему?

III.Объяснение нового материала: беседа учителя с учащимися. 

Сегодняшняя встреча будет посвящена давно известным явлениям, которые сегодня вы научитесь видеть по-новому.

Послушайте стихотворение:

Вода появляется из ручейка,

 Ручьи по пути собирает река.

 Река полноводно течет на просторе,

 Пока, наконец, не вливается… в море.

 Моря пополняют запас океанов,

 Над ним формируются клубы тумана.

 Они поднимаются выше, пока

 Не превращаются в облака.

 А облака проплывая над нами,

 Дождем проливаются, сыплют снегами.

 Весной соберется вода в ручейки,

 Они потекут до ближайшей реки.

 – Как весь процесс называют в народе?

 Верно, круговорот воды в природе.

Конечно, давно знакомое вам явление. Но иногда этот милый круговорот воды приводит к стихийным бедствиям. Ученые всего мира не теряют надежду научиться укрощать стихию, изучают, исследуют ураганы, предлагают различные способы для управления ими. Сегодня мы рассмотрим физическую суть процессов, которые лежат в основе и круговорота воды в природе, и многих других явлений.

Начнем изучать эти явления с опыта: (в лоточке лежит по два предметных стекла); подышите на стеклышко. Что вы наблюдается?

Как и почему изменяется «картина» на стеклышке?

Как называют происходящие явления. Назовите явления?

Назовите тему нашего урока. Это испарение и конденсация.

Записываем тему в тетрадь.

– Наблюдали ли вы эти явления вокруг себя. Где?

Действительно. Мокрое белье сохнет; вода, разлитая на пол, высыхает. и т.д.

Ваши примеры являются фактами, полученными из наблюдений в природе, в конце урока мы объясним эти факты изучив явления испарения и конденсации, что и будет является целью нашего урока.

На основе знаний о молекулярной природе тепловых явлений, построим модели испарения и конденсации.

Нарисуйте в тетради сосуд, который «наполним» жидкостью. Изобразим молекулы этой жидкости в виде шариков. Это молекулярная модель жидкости. Учтем, что молекулы жидкости расположены довольно плотно. Теперь стрелками изобразим направления движения некоторых молекул.

– Выясним, каким молекулам легче всего покинуть жидкость?

– Да, тем молекулам, чьи кинетические энергии движения намного больше потенциальных энергий притяжения соседних молекул.

Обобщим: жидкость могут покинуть молекулы, во-первых, находящиеся вблизи поверхности, и во-вторых, кинетическая энергия которых больше потенциальной энергии притяжения соседних молекул.

Над поверхностью жидкости образуется пар.

– Какой процесс мы представили на модели?

Опред. Парообразование – явление превращения жидкости в пар. Различают два вида: испарение и кипение.

Испарение – это парообразование, происходящее с поверхности жидкости при любой температуре.

Если возьмем открытый сосуд с жидкостью, то через некоторое время жидкость испарится. Если же накрыть сосуд крышкой, будет ли меняться масса жидкости? Конечно, нет. Возникает вопрос – прекратился ли процесс испарения? А почему же масса жидкости не изменяется? Делаем вывод: наряду с процессом испарения наблюдается обратный процесс. Назовите его.

Определение. Конденсация – явление превращения пара в жидкость.

В нашей модели это молекулы, которые возвращаются в жидкость.

Итак, нами построены модели испарения и конденсации, которые помогают нам наглядно представить, что это за явления. Так как из жидкости улетают наиболее быстрые, энергичные молекулы, то средняя скорость оставшихся молекул жидкости, а значит и их средняя кинетическая энергия уменьшается, поэтому испарение ведет к уменьшению внутренней энергии жидкости, вследствие чего жидкость охлаждается. Проверим это следствие на опыте.

– Что будет если смазать руку эфиром? Ощущаем холод. Почему?

Жидкость испаряясь, отнимает часть внутренней энергии руки, ее температура понижается.

Теперь нужно выяснить от каких факторов зависит испарение жидкости. Прошу выдвигать свои гипотезы (помощь, если будет трудно).

Выводы в тетрадь:

Интенсивность испарения зависит от:

 рода вещества;

 от скорости движения воздуха над поверхности жидкости;

 от температуры;

 от площади поверхности жидкости.

Возникает естественный вопрос: зависит ли интенсивность изменения внутренней энергии жидкости от интенсивности испарения?

Правильно. Чем быстрее будет испаряться жидкость, тем быстрее будет уменьшаться ее внутренняя энергия и, следовательно, ее температура.

Одновременно с испарением происходит переход молекул из пара в жидкость – конденсация.

Для того чтобы этот процесс шел, нужно, чтобы энергичные (быстрые) молекулы пара уменьшили свою скорость. Это обычно происходит на поверхности жидкого или твердого тела или требует наличия в газе центров конденсации. Их роль могут играть различные примеси или пылинки. Конденсация сопровождается выделением энергии.

Жидкость испаряется не только в открытом пространстве, но и в закрытых сосудах. Нальем в банку горячей воды. Закрываем банку крышкой. Жидкость продолжает испаряться, но пар в воздухе не рассеивается. При этом уровень жидкости в сосуде не изменяется. Молекулы жидкости, покидающие её, движутся, взаимодействуют друг с другом со стенками и крышкой сосуда уменьшают свою энергию и возвращаются в жидкость.

В этом случае могут наблюдаться два явления:

 Количество молекул, покинувших жидкость, равно количеству молекул, вернувшихся в неё, наступает динамическое равновесие.

 Количество молекул, покидающих жидкость, больше количества молекул, возвращающихся в неё. В первом случае пар над жидкостью называют насыщенным, во втором – ненасыщенным.

Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным.

Пар, не находящийся в состоянии равновесия со своей жидкостью, называют ненасыщенным.

Испарение жидкости и конденсация играют важную роль в природе и жизни человека.

Но есть ещё один вид парообразования. Это – кипение.

1)     Фронтальный эксперимент – демонстрация кипения.

Демонстрация зарождения  процесса кипения при нагревании воды в широкой колбе.

Наблюдения:

– На дне и стенках колбы в начале нагревания – маленькие пузырьки воздуха: при нормальных условиях в воде много растворённых газов.

– По мере нагревания давление в этих пузырьках увеличивается за счёт увеличения скорости движения молекул, и объём пузырьков растёт.

Учитель подводит итог эксперимента:

– С ростом объёма пузырька выталкивающая сила Архимеда, действую­щая на него, увеличивается, и пузырёк начинает всплывать. На поверхно­сти воды пузырёк лопается, и пар из него уходит в воздух. Мы наблюдаем процесс кипения.

Кипение – процесс парообразования, происходящий по всему объё­му жидкости при постоянной температуре.

Температура, при которой происходит кипение, называется температу­рой кипения. Для воды при нормальных условиях она равна t_k = 100 °С.

Температуру кипения можно и увеличить. Это можно сделать при по­мощи автоклавов – мощных котлов, в которых создают избыточное давление. При этом воду можно заставлять кипеть при температуре 200–350 °С. Автоклавы используют для стерилизации медицинских инструментов.

IV.Закрепление изученного материала Используя построенные модели испарения и конденсации, решим следующие задачи:

 Выйдя в летний жаркий день из реки, вы ощущаете прохладу, это ощущение усиливается в ветреную погоду. Объясните, почему это происходит?

 Утром на траве появились капельки росы. Какой будет день, холодный или теплый?

 Почему учителя физкультуры настаивают, чтобы ученики после урока обязательно переодевались?

 Какой суп остынет быстрее: жирный или постный?

  V. Подведение итогов урока.

VI. Домашнее задание: Параграф 21   .Используя книгу Перельмана «Занимательная физика» сделать холодильник «безо льда», принести на следующий урок и объяснить принцип его действия.