Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Конспекты / Методическая разработка урока "Испарение.Конденсация .Насыщенный пар"

Методическая разработка урока "Испарение.Конденсация .Насыщенный пар"


  • Физика

Поделитесь материалом с коллегами:

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение города Москвы

«МОСКОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

(ГБПОУ МТК)













Методическая разработка урока

по теме «испарение. Конденсация. насыщенный пар»



Специальность15.02.06 «Монтаж и техническая эксплуатация холодильно-компрессорных машин и установок»









Автор: Мокрова Ирина

Иннокентьевна



Москва

2016







Тема урока : Испарение. Конденсация. Кипение. Насыщенный пар и его свойства


Цель урока: объяснить процессы испарения и конденсации с точки зрения молекулярно-кинетической теории, сформулировать понятие насыщенного пара, изучить его свойства, выяснить практическое значение свойств испаряющейся жидкости в работе холодильного оборудования


Ход урока


I. АКТУАЛИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ

1. В I веке до н.э. римский поэт Тит Лукреций Кар в своей знаменитой поэме «О природе вещей» написал:

И, наконец, на морском берегу, разбивающем волны,

Платье сыреет всегда, а на солнце вися, оно сохнет.

Видеть, однако, нельзя, как влага на нём оседает,

Да и не видно того, как она исчезает от зноя.

Значит, дробится вода на такие мельчайшие части,

Что недоступны они совершенно для нашего глаза.

Вопросы для обсуждения:

  • Что называется испарением?

  • По каким внешним признакам можно обнаружить испарение жидкостей?

  • Как вы думаете, какая молекула может покинуть жидкость?

  • Какие молекулы остаются в жидкости?

  • Что происходит с температурой жидкости при интенсивном испарении?

2. Фронтальный эксперимент

  • На две чистые пластинки стекла нанесите при помощи ватной палочки пятна в следующей последовательности: масло, вода, спирт. Наблюдайте за процессом испарения данных веществ, сделайте вывод о зависимости скорости испарения от рода жидкости.

  • Капните на две чистые стеклянные пластины по капле спирта, одну из пластин поместите под электрической лампой. Сделайте вывод о зависимости скорости испарения от температуры.

  • На две чистые пластины стекла капните по капле спирта. Предварительно из бумаги сделайте веер. Обмахивайте веером одну из капель. Объясните результаты опыта.

  • На две чистые пластины стекла капните по капле воды . Вращая одну из стеклянных пластин в слегка наклонном положении, распределите каплю воды на максимальной площади. Обе пластины поместите под электрическую лампу. Объясните результаты опыта.

3. Физические фокусы

1. Зажмите в лапке штатива кусочек хлопчатобумажной материи, предварительно смоченный водой и тщательно отжатый. Затем облейте его спиртом и подожгите. Ткань не сгорит. Объясните наблюдаемое явление.

2. На чашках весов уравновесьте стаканы с горячей и холодной водой. Почему весы быстро выходят из равновесия?

4.Решение качественных задач

1. Почему для определения направления ветра жители степей окунают руку в воду и поднимают вверх?

2. Зачем жители полярных стран смазывают жиром лицо в сильный мороз?

3. Почему дождь охлаждает воздух?

4.Почему купающемуся не становится холодно, когда он выходит из речки во время летнего теплого дождя?

5. Почему сырые спички не загораются?

6.Почему мы не получаем ожога, если кратковременно касаемся горячего утюга мокрым пальцем?

5. Роль процессов испарения и конденсации в природе и технике

  • кру­говорот воды в природе,

  • использование водяного пара в качестве рабо­чего вещества в парогенераторах,

  • использование фреона в холодиль­ных установках,

  • перегонка нефти (получение бензина, керосина, мазу­та, гудрона и т.д.)

6. Запись основных положений по процессам испарения и конденсации

  • Пар - это газообразное состояние вещества, в которое могут переходить как жидкости (испарение), так и твердые тела (сублимация).

  • Испарение жидкости проходит при любой температуре.

  • Жидкость при испарении охлаждается, уходят наиболее энергичные молекулы.

  • Для того, чтобы температура жидкости при испарении не понижалась, надо к ней подводить тепло.

  • Скорость испарения зависит от площади свободной поверхности жидкости, ее температуры и удаления паров (наличие ветра).

  • Конденсация пара сопровождается выделением теплоты


II. ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

  1. Объяснение молекулярного механизма испарения и конденсации в закрытом сосуде

В закрытом сосуде жидкость и ее пар могут находиться в состоянии динамического равновесия, когда число молекул, вылетающих из жидкости, равно числу молекул, возвращающихся в жидкость из пара, то есть когда скорости процессов испарения и конденсации одинаковы. В этом заключается статистический смысл динамического равновесия.

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

 Насыщенный пар в отличие от ненасыщенного не подчиняется законам идеального газа. Так, давление насыщенного пара не зависит от объема, но зависит от температуры.

hello_html_m31cccf91.jpg

  1. Исследование графика с использованием зависимости давления насыщенного пара от температуры Р =nkT

  2. Проблемный эксперимент. Наблюдение процесса кипения воды в

стеклянной колбе

Обсуждение вопросов:

  • Почему образуются пузырьки пара?

  • Почему пузырьки увеличиваются в объеме при нагревании?

  • Под действием каких сил пузырьки пара движутся вертикально вверх?

  • Почему вода «шумит» при закипании?

  1. Объяснение механизма кипения жидкости

Если нагревать воду в открытом стеклянном сосуде при нормальном атмосферном давлении, можно заметить, что при увеличении температуры, вода начинает покрываться маленькими пузырьками. Такие пузырьки образуются вследствие расширения маленьких пузырьков воздуха, которые существуют в микротрещинах сосуда.

Пар, находящийся внутри пузырьков является насыщенным. При повышении температуры, давление насыщенных паров увеличивается. Вследствие этого пузырьки изменяются в размере, возрастает и действующая на них архимедова сила. При воздействии такой силы пузырьки начинают стремиться к поверхности воды. Если верхний слой не успел прогреться до температуры кипения, часть водяного пара охлаждается и спускается вниз. Пузырьки изменяются в размере, а сила тяжести заставляет их спуститься ниже. Спустившись ниже в более горячие слои воды, они начинают снова подниматься к поверхности. Так как пузырьки увеличиваются и уменьшаются в размерах, внутри воды появляются звуковые волны. Поэтому вода, которая начинает закипать издает характерный шум.

После того когда вся вода достигает температуры 100 градусов, пузырьки достигшие поверхности перестают уменьшаться в размерах. Они начинают лопаться после того как достигают поверхности воды. Из воды начинает выступать водяной пар. Вода издает специфический звук.

В момент кипения, температура жидкости и пара не изменяется. Она остается в одном состоянии, пока вся жидкость не испарится. Это происходит по той причине, что вся энергия расходуется на превращение воды в пар.

  1. Исследование зависимости температуры кипения от давления

  • Нагрейте воду, заставив ее кипеть при атмосферном давлении. За­тем, присоединив к стеклянной трубке, находящейся в пробке стек­лянной колбы, штатив с резиновой грушей, слегка увеличьте давле­ние. Наблюдайте за прекращением процесса кипения.

  • Повторите опыт по нагреванию воды и, убрав горелку, облейте хо­лодной водой колбу, закрытую плотной пробкой.

  1. Формирование понятия температуры кипения

Температура кипения, точка кипения — температура, при которой происходит кипение жидкости, находящейся под постоянным давлением.

Следует обратить внимание, что вода кипит при 100° С при нормальном атмосферном давлении в процессе кипения температура кипения остается неизменной.

hello_html_1df318fd.png

Любая кипящая жидкость является перегретой, и термометр, погруженный в нее, показывает температуру кипения под давлением, равным сумме давления на поверхности жидкости и гидравлического давления на той глубине, где находится ртутный резервуар термометра. Истинной температурой кипения жидкости будет температура, при которой термометр смочен тонким слоем стекающего конденсата, находящегося в равновесии со своим паром.

  1. Заполнение таблицы (запись в тетради)


Условия, при которых оно

протекает

Парообразование

1.Испарение - про­цесс парообразо­вания со свободной поверхности

жидкости


1.Уменьшение объема жидко­сти с течением времени.

2. Высыхание

влажных предметов

1. Наличие свободной по­верхности.

2.Удаление паров с поверхности жидкости.

3. При любой температуре,

соответствующей жидкому состоянию вещества

2.Кипение - про­цесс парообразования, происхо­дящий с поверхности жидкости и внутри пузырьков

воздуха, расположенных по всему объему жидкости.




1 . Возникнове­ние внутри жидкости пузырь­ков, поднимающихся вверх,

увеличивающихся при этом в объеме и ло­пающихся на поверхности жидкости. 2. Интенсивное

испарение с поверхности жид­кости

1. Нагревание до определен­ной для каждой жидкости

температуры.

2. Равенство давления пара внутри пузырьков воздуха давлению воздуха над поверхностью жидкости.

3. Для поддержания кипения к жидкости необходимо под­водить теплоту, которая рас­ходуется на парообразование и рассчитывается по формуле:

Q=а Т где а - удель­ная теплота парообразования

  1. Углубление знаний, умений.

Применение свойств испаряющейся и конденсирующейся жидкости в холодильном оборудовании.

Охлаждение- процесс отвода тепла их закрытого пространства или от материала и поддержание в данном материале температуры более низкой, чем температура окружающей среды.

Продукты можно охлаждать в обычном леднике. Лед будет поглощать тепло от продуктов в количестве, равной скрытой теплоте плавления. Это свойство знали нащи предки, собирали в морозную погоду лед с рек и озер и затаривали им погреба и ямы-ледники, а летом там сохраняли продукты.

В жарком климате Индии нашел применение другой способ, основанный на эффекте понижения температуры жидкости при испарении. Индийцы выставляли на ветер сосуд, обернутый влажной тканью.

В 18 веке уже было известно, что с понижением давления температура кипения жидкости понижается, поэтому при достаточном разрежении некоторые вещества могут кипеть даже при отрицательных температурах.

1748 г. Уильям Каллен, профессор медицины университета Глазго, известный хирург и терапевт использовал диэтиловый эфир, кипящий в вакууме. Использование вакуума позволило понизить температуру кипения эфира ниже комнатной. Эфир, испаряясь, в виде газа переходил в другую емкость, где, конденсируясь при комнатной температуре, отдавал в атмосферу отобранное в холодильной камере тепло. Таким образом, был сконструирован аппарат, показавший на практике возможность постоянной генерации холода в циклическом процессе.

Основные принципы работы холодильной установки

Если над поверхностью жидкости создается вакуум, то кипение жидкости (в холодильной технике – хладагент) происходит при более низкой температуре. Следовательно, любая жидкость, которая кипит при температуре ниже точки замерзания воды, может превращать ее в лед или охлаждать продукты, находящиеся в холодильнике .

hello_html_772e06f3.gif



Самый простой способ охлаждения в результате кипения- размещение баллона с хладагентом (например R12) в изотермическом шкафу. При этом горловина должна быть открытой (рис.1). Жидкий хладагент начинает поглощать теплоту от окружающей среды .Этот процесс происходит при температуре -30* С и нормальном атмосферном давлении. Когда хладагент поглотит достаточное количество теплоты из шкафа, он начинает бурно кипеть и переходить в газообразное состояние. Температура в шкафу понижается, стрелками указано направление потока циркулирующего воздуха.


Принцип действия простейшей компрессионной установки

В компрессионной установке предусмотрено повторное использование хладагента, что позволяет избежать его потери. В испарители хладагент получает тепло от окружающих материалов (продуктов в холодильной камере) , кипит и переходит в парообразное состояние. Компрессор осуществляет сжатие парообразного хладагента, повышая его температуру. . В конденсаторе происходит отвод тепла от пара и превращение его в жидкость. Таким образом, хладагент возвращается в первоначальную жидкую фазу и с помощью дополнительной трубы возвращается в испаритель


hello_html_5f66f813.png


III.Самостоятельная работа

Решение качественных задач

1. Можно ли заставить воду кипеть, не нагревая ее?

(Нужно уменьшить давление.)

2. Вода и пар, равные по массе, находятся при температуре 100°С . Одинакова ли у них внутренняя энергия?

(У пара внутренняя энергия больше.)

3. Одинакова ли температура кипящей воды вблизи поверхности и на дне глубокого сосуда? (Нет)

4. В каком случае выделится больше энергии: при конденсации I кг водяного пара или 1 кг паров ртути? Пары находятся при температуре кипения.

(При конденсации водяного пара больше примерно в 8 раз.)

5. Опишите метод точного измерения температуры кипящей воды.

6. Вы познакомились с устройством простейшего холодильного шкафа. По каким причинам данный процесс охлаждения является непрактичным а установку считают слишком дорогостоящей и непригодной для практического использования ?

V. Итоги урока.

VI. На дом: §72,73.



Литература :

1.http://www.watermap.ru

2.Лэнгли Б.К. холодильная техника и кондиционирование воздуха.Пер.с англ.-М.;Легкая и пещевая пром-сть,1981-480 с.


Краткое описание документа:

Методическая разработка урока содержит теоретический материал, фронтальные эксперименты по исследованию свойств испаряющейся жидкости, качественные задачи, исторические факты о создании холодильных устройств, описание простейшей холодильной установки, способ измерения температуры кипения, особое внимание уделяется практической значимости темы в профессиональной деятельности технолога холодильно -компрессорных машин и установок. Может быть полезна для учеников 10 класса при изучении курса физики на факультативных занятиях .

Автор
Дата добавления 17.09.2016
Раздел Физика
Подраздел Конспекты
Просмотров357
Номер материала ДБ-199188
Получить свидетельство о публикации

Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх