Презентация по физике для 10 класса "Жидкость и пар"

• 1 слайд

  Молекулярная физика Жидкость и пар
  Для изучения темы в курсе 10 профильного класса
  Учитель физики БОУ «Тарская гимназия №1
  им. А.М.Луппова» Гайсина И.В.
  

• 2 слайд

  Переходы вещества из одной фазы в другую при изменении состояния системы называют фазовыми превращениями (переходами). Фаза – равновесное состояние вещества, отличающееся по своим физическим свойствам от других состояний того же вещества.
  Основная характеристика фазовых превращений – температура.
  

• 3 слайд

  Пар – газообразное состояние вещества при температуре ниже критической.
  Критическая температура – максимальная температура, при которой пар превращается в жидкость.
  Критическая температура зависит от потенциальной энергии взаимодействия молекул и поэтому различна для разных газов (из–за сильного взаимодействия молекул воды водяной пар можно превратить в воду при температуре 647К).
  

• 4 слайд

  Испарение и конденсация
  Испарение – парообразование со свободной поверхности жидкости.
  Конденсация – переход вещества из газообразного состояния в жидкое.
  
  

• 5 слайд

  Насыщенный пар
  Пар, находящийся в термодинамическом равновесии со своей жидкостью, называется насыщенным.
  Пар, не находящийся в состоянии термодинамического равновесия со своей жидкостью, называется ненасыщенным.
  Термодинамическое равновесие: количество молекул, покидающих жидкость в единицу времени, равняется количеству молекул, возвращающихся обратно в жидкость.
  
  
  
  

• 6 слайд

  Точка росы tp – температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным.
  При охлаждении ниже точки росы начинается конденсация паров: появляется туман, выпадает роса, запотевают окна.
  

• 7 слайд

  
  
  Главный источник водяного пара в атмосфере – испарение воды с поверхности океанов, морей, водоемов, влажной почвы, растений, поэтому в атмосфере Земли всегда содержится водяной пар.
  
  Воздух в зависимости от количества паров, находящихся при данной температуре в атмосфере, делится на сухой и влажный.
  

• 8 слайд

  показывает, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объемом 1м3 при данных условиях, т.е. плотность водяного пара.
  
  
  Абсолютная влажность
  

• 9 слайд

  Относительная влажность воздуха
  
  Зная абсолютную влажность воздуха, нельзя сказать, сухой это воздух или влажный. Чтобы судить о степени влажности воздуха, важно знать, насколько содержащийся в нем пар близок к состоянию насыщения. Для этого вводится понятие относительной влажности воздуха.
  

• 10 слайд

  Относительная влажность воздуха φ
  Называется отношение абсолютной влажности воздуха к плотности насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах:
  

• 11 слайд

  Относительная влажность воздуха φ
  процентное отношение концентрации водяного пара в воздухе к концентрации насыщенного пара при той же температуре:
  процентное отношение давления водяного пара в воздухе к давлению насыщенного пара при той же температуре:
  
  (Т.к. давление пара пропорционально его концентрации: р = nkT.)
  
  

• 12 слайд

  Субъективное ощущение влажности воздуха человеком
  φ < 40 %
  СУХО
  
  
  φ = 80 % и >
  СЫРО
  
  φ = от40 до 60-70 %
  НОРМАЛЬНО,
  КОМФОРТНО!
  

• 13 слайд

  
  
  Приборы для измерения влажности воздуха:
  Психрометрический гигрометр (психрометр)
  Волосной гигрометр
  Конденсационный гигрометр
  Измерение влажности
  (от греческого «гигрос» – влажный)
  
  

• 14 слайд

  Психрометр состоит из двух термометров, шарик одного из них обмотан тканью, нижние концы которой опущены в сосуд с водой. Сухой термометр регистрирует температуру воздуха, а влажный — температуру испаряющейся воды. При испарении жидкости ее температура понижается. Чем суше воздух, тем интенсивнее испаряется вода из влажной ткани и тем ниже ее температура. Следовательно, разность показаний сухого и влажного термометров зависит от относительной влажности воздуха. Зная эту разность температур, определяют относительную влажность воздуха по специальным психрометрическим таблицам.
  
  

• 15 слайд

  ПСИХРОМЕТРИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА
  

• 16 слайд

  Психрометр
  Ответьте на следующие вопросы:
  1. По психрометру определите, чему равна температура воздуха?
  Ответ: 20°С
  2.Какую температуру показывает влажный термометр?
  Ответ: 15°С
  3. Пользуясь «Психометрической таблицей», определите относительную влажность воздуха.
  Ответ: 59 %
  

• 17 слайд

  Определить относительную влажность по следующим данным:
  показания сухого термометра 18 °С
  показания влажного термометра 13 °С.
  
  

• 18 слайд

  Волосной гигрометр, в котором деталью, чувствительной к изменению влажности, служит обезжиренный человеческий волос [1]. Он закреплен в верхней части прибора [2], обернут вокруг ролика [3] и натянут при помощи специально подобранного груза [4]. К ролику прикреплена стрелка [5]. При увеличении относительной влажности воздуха волос удлиняется и вызывает вращение ролика вместе со стрелкой. Стрелка, передвигаясь по шкале, указывает значение влажности воздуха, выраженное в процентах.
  

• 19 слайд

  Конденсационный гигрометр представляет собой металлическую коробку А, передняя стенка К хорошо отполирована. Внутрь коробки наливают легко испаряющуюся жидкость и вставляют термометр. Пропуская через коробку воздух с помощью резиновой груши Г, вызывают сильное испарение эфира и быстрое охлаждение коробки. По термометру замечают температуру, при которой появляются капельки росы на полированной поверхности стенки К. Появление росы указывает, что водяной пар стал насыщенным. Определение точки росы- наиболее точный способ измерения относительной влажности воздуха.
  
  

• 20 слайд

  Значение влажности воздуха
  Если не увлажнять воздух искусственным путём, то недостаток влаги будет компенсироваться испарением с нашей кожи и слизистых оболочек, а также из растений, мебели и т.д.
  Нормальные условия по санитарным требованиям к учебным помещениям: Температура 18–21°С и влажность воздуха 40–60%.
  

• 21 слайд

  Для человека благоприятная относительная влажность воздуха 40 – 60%.
  Влажность воздуха в помещении можно изменять
  Увлажнители
  Для повышения
  Кондиционеры
  Осушители
  Для понижения
  

• 22 слайд

  Давление насыщенного пара
  p1, V1
  p2, V2
  p1 = p2
  Давление насыщенного пара при данной температуре – максимальное давление, которое может иметь пар над жидкостью при этой температуре.
  Давление насыщенного пара при данной температуре не зависит от занимаемого им объема.
  22
  

• 23 слайд

  Давление насыщенного пара
  Давление насыщенного пара зависит только от температуры.
  p0
  T
  23
  

• 24 слайд

  Испарение и кипение
  Процесс парообразования с поверхности жидкости.
  Процесс парообразования по всему объему жидкости при определенной температуре.
  Происходит при любой температуре.
  Происходит при температуре кипения.
  Скорость испарения зависит от:
  Рода жидкости
  Температуры
  Площади поверхности
  Наличие ветра
  Чем ниже давление, тем ниже температура кипения.
  24
  

• 25 слайд

  Кипение
  
  Чем больше внешнее давление, тем выше температура кипения.
  
  Кипение начинается при температуре, при которой давление насыщенного пара в пузырьках сравнивается с давлением в жидкости.
  
  Чем выше давление насыщенного пара, тем ниже температура кипения соответствующей жидкости.
  25
  

• 26 слайд

  Удельная теплота парообразования (обозначают L) – физическая величина, показывающая какое количество теплоты необходимо для превращения 1кг жидкости в пар при постоянной температуре. Ее единица: 1Дж / кг.
  Q = L·m
  Количество теплоты, которое выделяет пар массой m, конденсируя при температуре кипения, определяют по той же формуле.
  

• 27 слайд

  Поверхностное натяжение
  Поверхностное натяжение – явление молекулярного давления на жидкость, вызванное притяжением молекул поверхностного слоя к молекулам внутри жидкости.
  Сила поверхностного натяжения – сила, направленная по касательной к поверхности жидкости, перпендикулярно участку контура, ограничивающего поверхность, в сторону ее сокращения.
  

• 28 слайд

  У жидкости есть свободная поверхность
  Равнодействующая сил, действующая на каждую молекулу на поверхности жидкости, будет направлена вглубь жидкости, перпендикулярно поверхности.
  Поверхностные молекулы втягиваются внутрь жидкости.
  

• 29 слайд

  Энергия поверхностного слоя
  Молекулы поверхностного слоя обладают избыточной по сравнению с молекулами внутри жидкости потенциальной энергией, т.е. поверхностной энергией
  Еп =S
  (- коэффициент поверхностного натяжения,S - площадь поверхности)
  Жидкость принимает такую форму, при которой эта энергия будет иметь минимальное значение, а ее площадь оказывается минимальной для данного объема жидкости.
  
  

• 30 слайд

  Механизм возникновения поверхностного натяжения
  Если в мыльный раствор опустить проволочную рамку, одна из сторон которой подвижна, то на ней образуется пленка жидкости.
  Силы поверхностного натяжения стремятся сократить поверхность пленки и направлены вверх.
  

• 31 слайд

  Если под действием силы перекладина переместиться на Δx, то будет произведена работа ΔAвнеш = FвнешΔx = ΔEp = σΔS, где ΔS = 2LΔx – приращение площади поверхности обеих сторон мыльной пленки. Условие равновесия подвижной стороны рамки Fвнеш = Fпов
  S =Δx2L=Δxl –приращение площади поверхности обеих сторон мыльной пленки, где l = 2L – длина периметра, ограничивающего поверхность жидкости.
  Так как модули сил одинаковы, можно записать:
  Fпов Δx = lΔx , тогда Fпов= l
  Сила поверхностного натяжения пропорциональна длине l границы поверхностного слоя.
  

• 32 слайд

  Формы минимальных поверхностей жидкостей
  Жидкость в свободном состоянии принимает форму шара.
  

• 33 слайд

  Формы минимальных поверхностей жидкостей
  

• 34 слайд

   
  Водомерки легко скользят по поверхности воды. Лапка водомерки, покрытая воскообразным налётом, не смачивается водой, поверхностный слой воды прогибается под давлением лапки, образуя небольшое углубление.
  Клоп-водомерка умело использует силу поверхностного натяжения, удерживающую его на поверхности воды. Он не тонет, поскольку вес клопа меньше силы поверхностного натяжения.
  

• 35 слайд

  Мыльный пузырь – тонкая многослойная пленка мыльной воды, наполненная воздухом, обычно в виде сферы с переливчатой поверхностью (в этом проявляется действие сил поверхностного натяжения).
  

• 36 слайд

  Смачивание, капиллярность
  Смачивание – искривление поверхности жидкости у поверхности твердого тела в результате взаимодействия молекул жидкости с молекулами твердого тела.
  а)Жидкость смачивает поверхность, если силы притяжения между молекулами жидкости и твердого тела больше, чем сила притяжения между молекулами жидкости (вода смачивает стекло).
  б) а)Жидкость не смачивает поверхность, если сила притяжения между молекулами жидкости больше сил притяжения между молекулами жидкости и твердого тела (вода не смачивает парафин).
  
  
  
  

• 37 слайд

  Смачивание, капиллярность
  Угол смачивания – угол между плоскостью, касательной к поверхности жидкости, и стенкой.
  1) Для смачивающей жидкости угол смачивания острый.
  2) Для несмачивающей жидкости угол смачивания тупой.
  

• 38 слайд

  Смачивание, капиллярность
  Капиллярность – явление подъема или опускания жидкости в капиллярах (трубках малого диаметра).
  а) Смачивающая жидкость поднимается в капилляре.
  б) Несмачивающая жидкость опускается в капилляре.
  

• 39 слайд

  Смачивание, капиллярность
  Высота подъема жидкости в капилляре зависит от свойств жидкости (ее поверхностного натяжения и плотности).
  Чем меньше радиус капилляра, тем больше высота подъема жидкости в капилляре.
  

• 40 слайд

  Сечение сферической капли жидкости
  Если мысленно разрезать сферическую каплю радиуса R на две половинки, то каждая из них должна находиться в равновесии под действием сил поверхностного натяжения, приложенных к границе раздела длиной 2R, и сил избыточного давления, действующих на площадь сечения R2 :
  2R = рR2
  Из-за действия сил поверхностного натяжения в каплях жидкости и внутри мыльных пузырей возникает избыточное давление Δp.
  

• 41 слайд

  Формула Лапласа
  Избыточное давление, вызванное одной искривленной поверхностью (внутри капли жидкости)
  р = 2/R
  Избыточное давление внутри мыльного пузыря (он имеет две искривленные поверхности - внутреннюю и внешнюю)
  р = 4/R .
  

• 42 слайд

  Мыльный пузырь выдули через соломинку так, что он повис на одном ее конце. Что произойдет с пламенем свечи, если к нему поднести другой, открытый конец соломинки? Как будет зависеть поведение пламени от диаметра пузыря?
  Пламя отклонится в сторону под действием струйки воздуха, вытекающего через соломинку из стягиваемого поверхностными силами пузыря. Отклонение пламени будет тем сильнее, чем меньше диаметр пузыря.
  Вопросы:
  

• 43 слайд

  Почему две спички, плавающие на поверхности воды вблизи друг от друга, притягиваются?
  Из-за капиллярных эффектов вода между двумя близко расположенными спичками поднимается вверх. Давление в воде между спичками оказывается ниже атмосферного. Это и приводит к тому, что спички сближаются.
  Если кусочек мела положить в воду, то из него по всем направлениям начнут выходить пузырьки. Почему это происходит?
  Вода смачивает мел, входит в его поры и вытесняет из них воздух.
  

• 44 слайд

  Куда девается мыльная пленка, когда она лопается?
  Пленка собирается в капельку, которая из-за малой толщины пленки имеет очень малый диаметр.
  Можно ли показать, не пользуясь никакими приборами, что коэффициент поверхностного натяжения у мыльного раствора меньше, чем у чистой воды?
  Бросьте небольшое количество мыльной пены на чистую воду — комочки пены разбегутся в стороны.
  

• 45 слайд

  Спасибо
  за внимание!