Урок физики в 8 классе на тему: КИПЕНИЕ
Цели: получить знания об особенностях физических процессов перехода вещества из жидкого состояния в газообразное путем кипения.
Дать представление о парообразовании на примере процесса кипения; ввести понятие удельной теплоты парообразования.
Оборудование: горелка, колба с водой, термометр.
Ход урока
I. Актуализация опорных знаний.
Решение качественных задач по плану: ответ + подтверждение из конспекта.
№ 1. Почему очень плохо сохнет белье, если оно сложено в кучку? (Мала площадь испарения, поэтому белье сохнет медленно – медленно испаряется вода из белья.)
№ 2. Почему скошенная трава быстрее высыхает в ветреную погоду? (В ветреную погоду процесс испарения происходит быстрее. Ветер уносит от поверхности травы молекулы воды и на их место поступают новые.)
№ 3. Зачем канистру с бензином плотно закрывают крышкой?
№ 4. В холодильных камерах для охлаждения используют быстро испаряющиеся жидкости – фреон, аммиак. Почему не используют воду? (Используют жидкости, которые быстро испаряются, при их испарении температура в камере быстро понижается. А вода испаряется медленно.)
№ 5. Какой суп остывает быстрее – постный или жирный? (Быстрее остынет постный суп, так как жир на поверхности препятствует испарению жидкости. Поэтому, если вы хотите, чтобы ваша вода побыстрее закипела, необходимо на поверхности создать тонкую жирную пленку – бросить кусочек сливочного масла.)
II. Изучение нового материала.
1. Формирование представлений о кипении и температуре кипения.
В отличие от испарения, которое происходит при любой температуре жидкости, другой вид парообразования - кипение - возможен лишь при совершенно определенной (при данном давлении) температуре - температуре кипения.
Пронаблюдаем это явление на опыте. Начнем нагревать воду в открытом стеклянном сосуде, периодически измеряя ее температуру. Через некоторое время мы увидим, как дно и стенки сосуда покроются пузырьками (рис. а). Они образуются в результате расширения мельчайших пузырьков воздуха, существующих в углублениях и микротрещинах не полностью смачиваемых стенок сосуда.
По мере роста температуры интенсивность испарения воды внутрь этих пузырьков возрастает. Поэтому количество водяного пара, а вместе с ним и давление внутри пузырьков постепенно увеличиваются. При приближении температуры нижних слоев воды к 100 °С давление внутри пузырьков сравнивается с давлением, существующим вокруг них, после чего пузырьки начинают расширяться. С увеличением объема пузырьков растет и действующая на них выталкивающая (архимедова) сила. Под действием этой силы наиболее крупные пузырьки отрываются от стенок сосуда и поднимаются вверх. Если верхние слои воды еще не успели нагреться до 100 °С, то в такой (более холодной) воде часть водяного пара внутри пузырьков конденсируется и уходит в воду; пузырьки при этом сокращаются в размерах, и сила тяжести заставляет их снова опускаться вниз. Здесь они опять увеличиваются и вновь начинают всплывать вверх. Попеременное увеличение и уменьшение пузырьков внутри воды сопровождается возникновением в ней характерных звуковых волн: закипающая вода "шумит".
Когда вся вода прогреется до 100 °С, поднявшиеся наверх пузырьки
уже не сокращаются в размерах, а лопаются на поверхности воды, выбрасывая пар
наружу (рис. б). Возникает характерное бульканье - вода кипит.
Кипением называется интенсивное парообразование, при котором внутри жидкости растут и поднимаются вверх пузырьки пара. Оно начинается после того, как давление внутри пузырьков сравнивается с давлением в окружающей жидкости.
Во время кипения температура жидкости и пара над ней не меняется. Она сохраняется неизменной до тех пор, пока вся жидкость не выкипит.
Температура, при которой кипит жидкость, называется температурой кипения.
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.
Температуру кипения различных веществ при нормальном атмосферном
давлении можно найти в таблице :
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. В воде такой температуры процесс "варения" происходит значительно быстрее, чем в обычном кипятке. Этим и объясняется название "скороварка".
И наоборот, при понижении давления температура кипения воды становится меньше 100 °С. Например, в горных районах (на высоте 3 км, где давление атмосферы составляет 70 кПа) вода кипит при 90 °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 0 °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.
Из таблицы видно, насколько сильно могут отличаться температуры кипения различных веществ при одном и том же атмосферном давлении. 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.
Работа с рисунками:
Посмотрите на рисунки и скажите, где кипящая вода горячее: на вершине горы или на уровне моря? Объясните свой ответ.
Если температура кипения у жидкости невелика, то эта жидкость является летучей, то есть испаряется очень быстро, исходя из этого скажите
какой из термометров покажет более низкую температуру, если их одновременно вынуть из жидкостей? Почему?
В каком из сосудов, № 1 или № 2, вода будет горячее, если температура вливаемого кипятка и пропускаемого пара, а также другие условия одинаковы?
Работа с текстом учебника.
Выясним, на что расходуется поступающая к кипящей жидкости энергия, ведь ее температура при кипении постоянна. Во время кипения увеличивается потенциальная энергия молекул, а их средняя кинетическая энергия остается постоянной.
Водяной пар при температуре 100 °С сконденсировался в воду той же температуры. Как изменились при этом объем, масса, плотность и внутренняя энергия вещества? (Масса не изменилась, объем уменьшился, плотность увеличилась, внутренняя энергия уменьшилась.)
количественное описание процесса кипения.
Количество теплоты, необходимое для перевода жидкости
в пар в процессе кипения можно рассчитать
по формуле:
.
где m - масса жидкости (кг),
L - удельная теплота парообразования.
Удельная теплота парообразования показывает, какое количество
теплоты необходимо, чтобы превратит в пар 1 кг данного вещества при температуре
кипения. Единица удельной теплоты парообразования в СИ:
[ L ] = 1 Дж/ кг
С ростом давления температура кипения жидкости повышается, а удельная теплота
парообразования уменьшается и наоборот.
Во время кипения температура жидкости не меняется..
Q=Lm
L=Q/m
M=Q/L
III. Закрепление изученного.
При решении расчетных задач нужно учитывать следующее: перед решением задачи обязательно обрати внимание, при какой температуре находится предложенное в условии задачи вещество. Если вещество уже взято при температуре кипения, то задача решается в одно действие: Q = L ∙ m.
Если вещество взято не при температуре кипения, то задача решается в три действия:
1) сначала нужно определить, какое количество теплоты необходимо для нагревания вещества от начальной температуры t1 до температуры кипения t2 по формуле:
Q1 = c ∙ m (t2 – t1).
2) Потом вычислить количество теплоты, необходимое для испарения вещества уже при температуре кипения:
Q2 = L ∙ m.
3) Общее количество теплоты:
Qобщее = Q1 + Q2.
Решение задач.
№ 1. Определить количество теплоты, необходимое для полного испарения 200 г воды, взятой при температуре кипения.
|
Дано: вода при температуре m – масса воды = 200 г = 0,2 кг L – удельная теплота парообразования воды = 2 300 000 Дж/кг |
Решение: Если вещество уже взято при температуре кипения, то задача решается в одно действие: Q = L ∙ m = = 2 300 000 Дж/кг ∙ 0,2 кг = = 460 000 Дж = 460 кДж.
Ответ: Q = 460 кДж. |
|
Найти: Q – количество теплоты, необ- |
№ 2. Какое количество теплоты выделяется при конденсации 0,1 кг эфира, взятого при температуре кипения, и при его охлаждении до температуры 15 °С?
|
Дано: эфир при температуре кипения m – масса эфира = 0,1 кг L – уд. теплота паро- |
Решение: Это задача наоборот. 1) Определим количество теплоты, которое выделится при конденсации эфира: Q1 = L ∙ m = 400 000 Дж/кг ∙ 0,1 кг = = 40 000 Дж. 2) Определим количество теплоты, которое выделится при остывании жидкого эфира от 78 до 15 °С: Q2 = cm (t2 – t1). cэфира = 2350 |
|
Найти: Q – количество теплоты,
которое выделится |
Q2 = 2350 
· 0,1 кг · (78° – 15°) = 2350 ∙ 0,1 кг ∙ 63° =
= 14 805 Дж.
3) Общее количество выделившейся теплоты:
Qобщее = Q1 + Q2 = 40 000 Дж + 14 805 Дж = 54 805 Дж.
Ответ: в процессе конденсации и охлаждения выделится 54 805 Дж тепла.
IV. Подведение итогов.
V. Домашнее задание: § 34, задание 33 (№ 4).
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
Цели: получить знания об особенностях физических процессов перехода вещества из жидкого состояния в газообразное путем кипения.
Дать представление о парообразовании на примере процесса кипения; ввести понятие удельной теплоты парообразования.
Оборудование: горелка, колба с водой, термометр.
Ход урока
I. Актуализация опорных знаний.
Решение качественных задач по плану: ответ + подтверждение из конспекта.
№ 1. Почему очень плохо сохнет белье, если оно сложено в кучку? (Мала площадь испарения, поэтому белье сохнет медленно – медленно испаряется вода из белья.)
№ 2. Почему скошенная трава быстрее высыхает в ветреную погоду? (В ветреную погоду процесс испарения происходит быстрее. Ветер уносит от поверхности травы молекулы воды и на их место поступают новые.)
№ 3. Зачем канистру с бензином плотно закрывают крышкой?
№ 4. В холодильных камерах для охлаждения используют быстро испаряющиеся жидкости – фреон, аммиак. Почему не используют воду? (Используют жидкости, которые быстро испаряются, при их испарении температура в камере быстро понижается. А вода испаряется медленно.)
№ 5. Какой суп остывает быстрее – постный или жирный? (Быстрее остынет постный суп, так как жир на поверхности препятствует испарению жидкости. Поэтому, если вы хотите, чтобы ваша вода побыстрее закипела, необходимо на поверхности создать тонкую жирную пленку – бросить кусочек сливочного масла.)
6 672 354 материала в базе
Настоящий материал опубликован пользователем Aliev Hasan Huseinovich. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Удалить материал
Ваша скидка на курсы
40%
Курс повышения квалификации
36 ч. — 180 ч.
Курс профессиональной переподготовки
300 ч. — 1200 ч.
Курс повышения квалификации
36 ч. — 180 ч.
.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.