8 класс Урок
Тема: Кипение
Цели урока:
- создать условия для выявления
основных особенностей кипения: образование пузырьков, шум, предшествующий
кипению, постоянство температуры кипения и зависимости температуры кипения от
внешнего давления.
- развивать умения применять знания для
объяснения процесса кипения, видеть и раскрывать
взаимосвязь между изученным теоретическим материалом и явлениями в жизни
– осознание практической ценности
знаний, их значимости в современной жизни; развитие умения формулировать
собственное мнение и отстаивать свою позицию.
Ход урока:
1.
Оргмомент
Мотивация
- Сегодняшняя
жизнь ставит человека перед необходимостью выбора: выбора целей, путей и
способов их достижения. Я предлагаю вам окунуться в мир, который позволил бы
вам самоопределиться. Итак, есть человек и есть два
пути, по которым можно идти. Первый – это путь творца-созидателя,
и второй – путь исполнителя, пусть даже добросовестного, но,
тем не менее, человека, строго следующего в своей деятельности инструкциям,
правилам, не проявляющим никакой инициативы. Какой путь окажется более
приемлемым для вас, наиболее интересным, покажет сегодняшний
урок.
Для начала предлагаю вам посмотреть на завораживающую картину. (Демонстрация
кипящего чайника)
Каждому из вас ежедневно приходится
иметь дело с обычным физическим процессом: кипятить воду. А знаете ли вы,
какова температура кипения воды?
Я приведу примеры, ставящие под сомнение
ваши ответы.
1) В романе Жюля Верна «Дети
капитана Гранта» путешественники на перевале в Андах обнаружили, что термометр,
опущенный в закипевшую воду, показал всего лишь 87º С.
2)
медицинские инструменты с целью уничтожения микробов стерилизуют в специальных
автоклавах, поскольку многие микробы и бактерии погибают при температуре 2000С
и более.
3)
Из инструкции кастрюли-скороварки: Температура кипения воды -
120 °С. Скороварка позволяет быстро готовить мясо, свеклу, горох, фасоль
и т. п. Блюда, сваренные в ней, отличаются особым насыщенным вкусом. А
благодаря ускоренному приготовлению в продуктах сохраняется максимальное
количество витаминов и полезных веществ.
Вопрос: Как
вы считаете, можно ли из этих примеров сделать вывод, что температура кипения
воды только 1000 С?
Я предлагаю вам в течение
урока увидеть необычное в обычном процессе кипения. Именно
это необычное вызывает у человека вопросы: что это такое, почему
это происходит?
-Что представляет собой этот интересный
процесс кипения? -Как его объяснить с точки зрения молекулярно-кинетической
теории? Тема урока КИПЕНИЕ.
2. Актуализация
знаний.
- Я предлагаю вспомнить понятия, с которыми познакомились на
прошлом уроке. Вам необходимо дополнить фразы –(физдиктант)
1. Процесс перехода
вещества из жидкого состояния в парообразное, происходящий с поверхности
жидкости, называется испарением.
2. От каких факторов
зависит скорость испарения жидкости? От
температуры, рода жидкости, площади свободной поверхности, наличия ветра.
3. Внутренняя энергия
жидкости при испарении уменьшается.
4. Энергия при
испарении поглощается.
5. Вы поставили чайник
на плиту и забыли про него, а вспомнив, обнаружили, что вода перекочевала на
различные предметы (особенно холодные): на стекла окон, стену... и осела на них
в виде мелких капелек. Речь идет о процессе... конденсация.
6. Процесс перехода
вещества из жидкого состояния в газообразное называется... конденсацией.
3. Изучение нового
материала
- Итак, мы вспомнили один из способов парообразования -
испарение и симметричный ему процесс - конденсацию. Я еще раз обращаю ваше
внимание на то, что испарение сопровождается уменьшением внутренней энергии
жидкости и при отсутствии подвода тепла к жидкости, ее температура неуклонно
уменьшается. Однако, существует еще один вид парообразования, открыть тайну
которого нам предстоит – это КИПЕНИЕ.
Демонстрация - Наблюдение
процесса кипения воды. Беседа.
Наливаем
в колбу воду и начинаем нагревать. Сначала измерим температуру воды в колбе.
Запишите в тетрадь t1= 25ºС. Постоянно измеряем температуру.
- Вода нагревается и
поднимается вверх. Почему? Плотность горячей воды меньше, чем холодной, поэтому
вследствие конвекции потоки теплой жидкости поднимаются вверх.
- В
воде образуются пузырьки воздуха. Откуда появляются эти пузырьки? Откуда в воде
воздух?
В
воде всегда растворен воздух. Пузырьки чаще всего зарождаются на
неоднородностях и микротрещинках поверхности. Характерные их размеры до
закипания чайника порядка 1мм (при кипении они значительно возрастают и могут
доходить до 1см).
Слушаем шум. Почему
образовался шум? Вода продолжает прогреваться.
Размеры пузырьков увеличиваются. Пузырьки всплывают. Вода закипает. Термометр
показывает 100ºС, значит температура кипения воды 100ºС.
- Что образуется над чайником? Интенсивно
образуется пар.
- Проанализируйте
процесс кипения, ответив на вопросы:
1) Когда в сосуде мы заметим
появление многочисленных пузырьков воздуха?
2) Как изменяются размеры и число
пузырьков в воде при дальнейшем повышении её температуры?
3) Что содержат в себе пузырьки?
4)Чем можно объяснить рост пузырьков?
5) Почему пузырьки всплывают на
поверхность воды? Что мы наблюдаем в этот момент?
6) Что происходит с пузырьками на
поверхности?
7) Чем объясняется появление шума,
предшествующего кипению?
Для выполнения задания учащимся надо
прочитать параграф 18 учебника.
Объяснение
появления шума, предшествующего кипению. Образовался пузырек, его окружает
вода. При нагревании вода начинает испаряться, и водяной пар попадает в
пузырек. Пузырек заполняется водяным паром, расширяется и под действием силы
Архимеда поднимается вверх, попадая в верхние, еще не достаточно прогретые слои
воды. Заполняющий пузырек насыщенный пар при этом охлаждается, его давление
падает и уже не может компенсировать внешнего давления на пузырек со стороны
воды. В результате пузырек быстро лопается или просто сильно сжимается. Лопание
одновременно большого числа таких пузырьков, гибнущих в верхних слоях воды,
воспринимается как шум.
Опишите
процесс кипения:
1)Дайте определение процесса
2)При каких условиях протекает процесс
кипения
3)Одинаково ли протекает процесс кипения
у различных веществ.
Для выполнения задания учащимся надо
прочитать параграф 18 учебника.
Оказывается,
кипением можно управлять. Всем известно, что вода кипит при t=100°С, но не следует забывать, что
это справедливо при нормальном атмосферном давлении.
-Температура кипения зависит от давления,
оказываемого на свободную поверхность жидкости.
При увеличении этого давления рост и
подъем пузырьков внутри жидкости начинается при большей температуре, при
уменьшении давления — при меньшей температуре.
Всем
известно, что вода кипит при 100 °С. Но не следует забывать, что это
справедливо лишь при нормальном атмосферном давлении (примерно 101 кПа). При
увеличении давления температура кипения воды возрастает. Так, например, в
кастрюлях — скороварках пищу варят под давлением около 200 кПа. Температура кипения
воды при этом достигает 120 °С. Скороварку изобрел французский ученый Дени
Папен. Преимущества скороварки по сравнению с обычной кастрюлей очевидны.
Прежде всего, она позволяет быстро готовить мясо, свеклу, горох, фасоль и т. п.
Блюда, сваренные в скороварке, отличаются особым насыщенным вкусом. А благодаря
ускоренному приготовлению в продуктах сохраняется максимальное количество
витаминов и полезных веществ.
И,
наоборот, при понижении давления температура кипения воды становится меньше100
° . Например, в горных районах (на высоте 3 км, где давление атмосферы
составляет 70 кПа) вода кипит при 90°С. На самой высокой горе – Джомолунгме
(Гималаи) на высоте 8848м вода кипит при70°С. Поэтому жителям этих районов,
использующим такой кипяток, требуется значительно больше времени для
приготовления пищи, чем жителям равнин. А сварить в этом кипятке например,
куриное яйцо вообще невозможно, так как белок при температуре ниже 100 °С не
сворачивается.
Уменьшение температуры кипения жидкости
может играть и полезную роль. Так, например, при нормальном атмосферном
давлении жидкий фреон кипит при температуре около 30 °С. При уменьшении же
давления температуру кипения фреона можно сделать ниже О °С. Это используется в
испарителе холодильника. Благодаря работе компрессора в нем создается
пониженное давление, и фреон начинает превращаться в пар, отнимая теплоту от
стенок камеры. Благодаря этому и происходит понижение температуры внутри
холодильника.
Температуры кипения различных веществ
при одном и том же атмосферном давлении различны. Например, жидкий кислород
кипит при — 183 °С, а железо — при 2750 °С.
Различие в температурах кипения разных
веществ находит широкое применение в технике, например в процессе перегонки
нефти. При нагревании нефти до 360 °С та ее часть (мазут), которая имеет
большую температуру кипения, остается в ней, а те ее части, у которых
температура кипения ниже 360 °С, испаряются. Из образовавшегося пара получают
бензин и некоторые другие виды топлива.
- Почему
чайник может стать бомбой? Чтобы предотвратить это, в кастрюле
скороварке делают отверстие для выхода пара.
-Температура,
при которой кипит жидкость, называется температурой кипения.
– Почему
температура жидкости во время кипении не изменяется? Вся энергия расходуется
на интенсивное парообразование.
4. Закрепление.
-Чем же отличается
процесс кипения от испарения?
|
испарение
|
кипение
|
|
происходит
при любой температуре
парообразование
с поверхности
|
Во
время кипения температура жидкости не меняется Парообразование происходит по
всему объему
на
что расходуется энергия, подводимая к жидкости в процессе кипения? на
парообразование.
И
это легко понять: все количество теплоты от горелки уходит на поддержание
внутренней энергии кипящей жидкости, ведь воздушные пузырьки с паром уносят
значительную энергию при отрыве от поверхности жидкости, тем самым, ее
охлаждая. Еслинагревание прекратить, то вода
перестанет кипеть, а температура начнет падать. Поэтому, например при варке
пищи нужно уменьшать огонь после того, как вода закипит. Это дает экономию
топлива, а температура воды все равно сохраняется постоянной во все время
кипения.
|
Сказка
Жил-был царь. У
него были три дочери: старшая, средняя и младшая. Младшая была самая красивая,
самая любимая. Царь был стар и умен. Он давно издал указ, по которому первая
дочь, выходящая замуж получит пол-царства. Зная указ, средняя и старшая дочери
очень хотели замуж, и часто из-за этого ссорились. Младшая дочь замуж не
собиралась. Чтобы разрешить все вопросы с замужеством и уладить ссоры, царь
предложил провести такое соревнование.
Он поставил на
стол три чайника. Они были совершенно одинаковы, как по внешнему виду, так и по
вместимости. Царь налил в каждый чайник равное количество воды из ведра.
«Мои любимые
дочери, – начал свою речь царь, – сейчас каждая из вас возьмет по чайнику и
отправиться вместе со мной на кухню. Там вы поставите чайники на плиту и
дождетесь, пока они закипят. Та дочь, у которой закипит чайник раньше, выйдет
замуж первой».
Как не странно,
но расчеты царя были точными, первым закипел чайник у младшей дочери. Почему?
Ответ: Старшая и
средняя дочери очень хотели, чтоб их чайники закипели быстрее, и часто
поднимали крышки чайников, проверяя, не кипит ли в них вода. Младшая дочь замуж
не хотела и в чайник не заглядывала! (Приложение, слайд 14).
– Можно ли
заставить кипеть воду, не нагревая ее? (Приложение, слайд 15).
Если учащиеся не
придут к правильному ответу, можно это задание дать на дом используя различную
литературу, интернет найти ответ на поставленный вопрос.
5. Подведение
итогов урока. – Кипение есть то же испарение, только оно
сопровождается быстрым образование и ростом пузырьков пара. Во время кипения
необходимо подводить к жидкости определенное количество теплоты. Это количество
теплоты идет на образование пара.
Это
интересно
- Можно ли вскипятить воду в бумажной
коробочке? (в спичечном коробке)
-Почему не горит бумага? опыт.
Пока вода кипит, температура
бумаги не поднимается выше 100 0С, а бумага при такой
температуре еще не загорается. Кипящая вода отнимает у нее лишнее тепло.
Кипение на ладони
-Можно
ли удержать в руке банку с кипящей водой? Можно, если знать закономерности
конвекции. Возьмем в руки банку с водой и поместим в нее кипятильник. Секрет в
том, что погружать кипятильник нужно не глубоко, а только до середины банки!
Тогда на глазах изумленной публики можно кипятить воду, держа банку в руках.
При этом будет заметна граница горячей и холодной воды, располагающаяся сразу
под кипятильником.
Пока
вода кипит, слои горячей и холодной воды не будут перемешиваться друг с другом,
поскольку вода, нагреваясь от кипятильника, будет постоянно всплывать вверх
из-за теплового расширения. Это явление называется конвекцией. На место ушедшей
наверх горячей воды сбоку поступает вода более низкой температуры – вода
циркулирует в верхней части банки. Циркуляция горячей воды практически не
затрагивает нижний слой из-за того, что находящаяся там холодная вода плотнее
горячей и потому остается внизу.
Стоит
выключить кипятильник, и банку придется немедленно ставить на стол: горячая
вода быстро перемешивается с холодной вследствие диффузии. До этого процесс
диффузии (обусловленный хаотическим движением частиц) сдерживался упорядоченным
процессом конвекции.
6.
Домашнее задание. Составить сравнительную характеристику
двух процессов: испарения и кипения
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.