Опорні плани-конспекти з ФІЗИКИ 10 кл. РЕСУРС: fizmat.7mile.net

ОБЕРІТЬ РОЗДІЛ

МКТ і термодинаміка

ПОПЕРЕДНЯ     ЗМІСТ            НАСТУПНА

Урок № 11

Тема.  Пароутворення і конденсація. Насичена і ненасичена пара.

Мета: ознайомлення учнів з фізичними явищами: пароутворенням і конденсацією та видами пароутворення випаровуванням і кипінням, поняттями насиченої і ненасиченої пари.

Тип уроку:    урок засвоєння нових знань.

Обладнання:     колба з кришкою, заповнена водою, склянка з холодною водою, спиртівка, штатив із муфтою та лапкою.

 

ХІД УРОКУ

І ОРГМОМЕНТ

ІІ АКТУАЛІЗАЦІЯ

Молекулярно-кінетична теорія дозволяє не тільки зрозуміти, чому речовина може перебувати в газоподібному, рідкому і твердому станах, а й з'ясувати процес її переходу з одного стану в інший.

Ідеальний газ не можна перетворити на рідину. Його молекули не мають об'єму і не взаємодіють між собою, а отже, як би ми не стискали газ чи не понижали його температуру, ідеальний газ все одно залишиться газом. Реальні гази в рідини перетворюються, і навпаки.

Запитання до класу

1.    Чим реальні газц відрізняються від ідеальних?

2.    Які фізичні властивості мають гази?

3.    Що можна сказати про будову газів, рух та взаємодію молекул в них?

III ПОВІДОМЛЕННЯ ТЕМИ, МЕТИ Й ЗАВДАНЬ УРОКУ

Учитель повідомляє тему уроку і пропонує учням ознайомитися з планом її вивчення, записаним на дошці. Потім просить учнів самостійно сформулювати мету уроку і за необхідності вносить корективи у їхні відповіді.

План вивчення теми

1.    Пароутворення і конденсація. Випаровування.

2.    Насичена і ненасичена пара. Точка роси.

3.    Кипіння. Залежність температури кипіння від тиску."

IV МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ

У природі, техніці і побуті ми часто спостерігаємо перетворення рідких і твердих речовин в гази і навпаки.

Запитання до класу

1.    Наведіть приклади де в природі, побуті, техніці спостерігається перетворення рідин в гази та газів у рідини.

2.    Наскільки важливим, на ваш погляд, є вивчення цих явищ?

V СПРИЙМАННЯ Й ПЕРВИННЕ ОСМИСЛЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Пароутворення і конденсація. Випаровування

Пароутворення — це процес переходу рідини з рідкого стану

в газоподібний. Зворотний процес називається конденсацією.

Пароутворення поділяють на випаровування, і кипіння.

Випаровування — це пароутворення з вільної поверхні рідини. Випаровування твердих тіл називається сублімацією.

1)    Випаровування відбувається за будь-якої температури.

Завдання класу. Наведіть приклади на підтвердження цього факту. (Наприклад, калюжі висихають і влітку, і холодного осіннього дня тощо.)

2)  Під час випаровування температура рідини знижується.

Завдання класу. Наведіть приклади на підтвердження цього факту, якщо, наприклад, заварити чай і залишити чашку на столі, через деякий час напій у ній стане прохолоднішим тощо. Поясніть явище пароутворення з точки зору МКТ. (Молекули поверхневого шару рідини зазнають меншого притягання з боку сусідніх молекул, ніж молекули нижніх шарів, бо над рідиною є газ, молекули якого взаємодіють із молекулами рідини значно слабше. Тому молекули поверхневого шару рідини з достатньою кінетичною енергією можуть долати притягання сусідніх молекул рідини і покидати її, тобто переходити у пару. Під час випаровування рідина охолоджується внаслідок того, що її покидають молекули з найбільшою кінетичною енергією.)

3)    Швидкість випаровування залежить від температури рідини; роду рідини; площі вільної поверхні рідини; наявності вітру над рідиною.

Завдання класу

1. Поясніть, чому швидкість випаровування залежить від температури рідини. Наведіть приклади. (Чим більша температура рідини, тим більша кінетична енергія молекул, тим більша їх кількість переходить у пару. Отже, швидкість випаровування досить висока. Так, гарячий чай випаровується швидше, ніж холодний.)

2.    Наведіть приклади на підтвердження того, що різні речовини випаровуються з різною швидкістю. (Наприклад, якщо крапнути на поверхню столу краплю води, ацетону та олії, то ацетон випаровується миттєво, вода повільніше і найбільш повільно — олія.)

3.    Наведіть приклади на підтвердження того, Що рідина випаровується швидше з поверхні рідини більшої площі. (Наприклад, якщо налити чай однакового об'єму в чашку і блюдце, то в блюдці він охолоне швидше, на цьому факті і заснована старовинна традиція чаювання з блюдця.)

4.    Поясніть, чому швидкість випаровування залежить від наявності вітру над рідиною. Наведіть приклади. (Деякі молекули, які покинули рідину під час випаровування, рухаючись хаотично і опинившись достатньо близько від поверхні рідини, можуть бути втягнені знову в рідину силами притягання великої кількості молекул поверхневого шару. Вітер же, утворений над рідиною, відносить молекули від поверхневого шару рідини. Наприклад, вийшовши з річки, людина відчуває прохолоду, оскільки з її тіла випаровуються краплі води. За наявності вітру вода випаровується швидше, отже, температура падає швидше і холод відчутніший.)

2. Насичена і ненасичена пара. Точка роси

Якщо число молекул, що вилітають з рідини під час випаровування, перевищує число молекул, що повертаються, то така пара називається ненасиченою.

Тиск ненасиченої пари залежить від його об'єму та температури. Зі зростанням температури тиск насиченої пари збільшується, як і за зменшення об'єму.

Якщо ж ізотермічно зменшувати об'єм ненасиченої пари, то тиск і густина пари будуть зростати і, врешті-решт, досягнуть максимальної величини. При цьому кількість молекул, які покидають пару протягом деякого інтервалу часу, дорівнюватиме кількості молекул, які за цей час повертаються в рідину. Тобто між рідиною і парою встановиться динамічна рівновага.

Насиченою називається пара, яка перебуває в стані динамічної рівноваги зі своєю рідиною.

Тиск, густина і концентрація насиченої пари є максимальними за даної температури і не залежать від об'єму. У разі спроби зменшити об'єм насиченої пари «зайві» молекули перейдуть в рідину, тобто частина пари сконденсується, а тиск, густина і концентрація решти насиченої пари не змінюються. Відповідно закони ідеального газу до насиченої пари застосовувати неможливо.

Змінити тиск насиченої пари можна, змінивши її температуру. Під час нагрівання збільшується кінетична енергія молекул пари, підсилюються удари об стінки посудини, що призводить до збільшення тиску. При цьому порушується динамічна рівновага між рідиною й парою, бо кількість молекул, які покидають рідину, перевищуватиме кількість молекул, які в неї повертаються.

Відповідно, нагріваючись, насичена пара стає ненасиченою, і, навпаки, охолоджуючись, ненасичена пара стає насиченою.

Температура, за якої ненасичена водяна пара стає насиченою, називається точкою роси.

3. Кипіння. Залежність температури кипіння від тиску

Кипіння — це пароутворення не тільки з вільної поверхні рідини, ай із середини рідини, яке відбувається за певної для даної рідини температури.

У рідині завжди є розчинене, або поглинуте рідиною, повітря. Під час нагрівання рідини це повітря розширюється, збираючись у бульбашки, які спочатку виникають на стінках чи дні посудини. У бульбашках міститься насичена пара, тиск якої за даної температури є максимальним і зростає з її підвищенням. Стінки бульбашок розтягаються, доки під дією виштовхувальної сили, що збільшується разом зі зростанням об'єму, бульбашки не відриваються від дна чи стінок і не піднімаються вгору. Потрапивши у верхні шари рідини, де тиск стовпа рідини на бульбашки менший, ніж внизу, останні будуть ще збільшуватися в об'ємі. Під дією виштовхувальної сили бульбашки досягають поверхні, де атмосферний тиск повітря значно менший за тиск пари в бульбашках, тому вони почнуть лопатись. Але якщо рідина ще не нагрілася до кипіння, то в бульбашку, що лопається, проникає холодне атмосферне повітря, в ній конденсується насичена пара, і бульбашка різко закривається. Він припиняється в момент початку кипіння рідини. Досягнувши температури кипіння рідини, тиск насиченої пари в бульбашках настільки збільшується, що коли вони лопаються через великий тиск гарячої пари, холодна не встигає проникати всередину них і пара йде в атмосферу. Це і є процес кипіння.

Кожна рідина кипить за певної температури, яка називається температурою кипіння. Величина температури кипіння даної рідини наводиться у фізичних довідниках.

Температура кипіння залежить від зовнішнього тиску над рідиною. У разі підвищення тиску температура кипіння збільшується, у разі зменшення — зменшується.

Проведемо дослід (див. рисунок).

Воду наливають у відкриту колбу і доводять до кипіння за нормального атмосферного тиску. Вода за таких умов, як відомо, закипає за температури 100 °С. Щільно закриваємо колбу.. Коли вода трохи охолоне, перевернемо колбу і почнемо поливати її холодною водою. Вода в колбі закипить, хоча її температура явно нижча за 100 °С.

Завдання класу. Поясніть цей дослід.     .

(Унаслідок охолодження води в закритій колбі водяна пара, яка міститься над водою, сконденсувалася, отже, тиск у колбі знизився. А за зниженого тиску вода кипить за температури, нижчій за 100 °С .)

VI ЗАКРІПЛЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Застосовуючи метод «Фізичний футбол» (див. додаток 7), учитель ставить учням низку запитань.

Запитання до класу

1.    В одну склянку налили ефір за температури 20 °С, а в другу — воду за такої самої температури. У посудину занурили термометри. Який із них через деякий час показуватиме нижчу температуру?

2.    Яке значення для організму людини має виділення поту?

3.    Чому скошена трава висихає за вітряної погоди швидше?

4.    Чому у людини в окулярах, яка увійшла в тепле приміщення з морозу, запотівають скельця?

5.    Як у лазні за зовнішнім виглядом відрізнити труби з гарячою і холодною водою?

6.    Для чого горці, що випасають худобу високо в горах, коли варять м'ясо, то накривають казан кришкою і кладуть зверху камені?

7.    Навіщо, стерилізуючи консерви парою за температури 120 °С , в автоклавах спеціально підвищують тиск пари?

8.    Як пояснити, що динамічна рівновага рідини і пари в різних рідинах настає за різних температур?

VII ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Підбиваючи підсумок, учитель застосовує метод «Ключові слова» (див. додаток 4), пропонуючи учням назвати ключові слова уроку та пояснити свій вибір.

VIІI ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

1.    Вивчити теоретичний матеріал за підручником.

2.    Розв'язування задач (усно).

1)   Лікарі-стоматологи для дослідження зубів користуються спеціальним дзеркальцем, яке перед використанням попередньо нагрівають до температури 37 °С. Навіщо?

(Відповідь: Щоб на дзеркалі не конденсувалася пара, яку видихає людина.)

2)   Чому вода у відкритій посудині завжди має температуру, трохи нижчу, ніж температура навколишнього повітря?

(Відповідь: Під час випаровування рідина охолоджується внаслідок того, що її покидають,молекули з найбільшою кінетичною енергією.)

3)   Чи можна змусити воду кипіти за температури 40 °С ?

(Відповідь: Так, можна, якщо зменшити зовнішній тиск над рідиною.)

3.    Виконати експериментальне завдання.

Кружка з водою плаває у каструлі з киплячою водою. Перевірити, чи закипить вода у кружці. Дослід пояснити.

(Відповідь: Вода не закипить. Для кипіння води необхідне надходження енергії, а в обох посудинах температура води становить 100 °С, тому із зовнішньої посудини у внутрішню енергія не передаватиметься, отже, і вода в ній не закипить.)

 

Із цим матеріалом переглядають:

11.   Пароутворення й конденсація. Насичена й ненасичена пара.

12.   Вологість повітря

12.2 Pозв'язування задач

13.   Властивості рідин. Поверхневий натяг рідини.

14.   Змочування. Капілярні явища

15.   Будова й властивості твердих тіл. Кристалічні й аморфні тіла

16.   Розв’язування задач

17.   Рідкі кристали та їх властивості. Полімери: їх властивості та застосування

18.  Лабораторна робота №3 «Методи вимірювання вологості повітря»

 

Рекомендований контент:

Щоб забезпечити вам кращий онлайн-досвід, цей веб-сайт використовує файли cookie.

Використовуючи наш веб-сайт, ви погоджуєтесь на наше використання файлів cookie Детальніше про cookies

РЕСУРС: fizmat.7mile.net