Кипение. Удельная теплота парообразования и конденсации

Автор: Руднев Виктор Викторович

Организация: МБОУ «Салбинская СОШ»

Населенный пункт: с. Ермаковское

Цели урока:

Образовательные:

- Сформировать понятие явления кипения и его особенности: постоянство температуры при

кипении жидкости в открытом сосуде и зависимость температуры кипения от внешнего давления.

- Научить объяснять процесс кипения на основании МК теории.

- Ввести понятие удельной теплоты парообразования и формулу для расчёта количества тепло-

ты, необходимого для испарения жидкости, взятой при температуре кипения Q = Lm.

Развивающие:

- Содействовать развитию воли и настойчивости в учении посредством решения проблемных

вопросов, вовлечения в дискуссию.

- Научить применять знания в новой ситуации, развивать умение объяснять окружающие тепловые явления.

Воспитательные:

- Раскрыть на примере фазовых переходов отношение энергетического молекулярно-кинетического описания явлений испарения, кипения и конденсации.

- Продолжить формирование познавательного интереса при наблюдении экспериментов, знакомстве с энциклопедическими сведениями.

Задачи урока:

Задачи урока направлены на достижение следующих планированных результатов:

Предметных УУД:

- определённость и постоянство температуры кипения жидкости;

- зависимость температуры кипения от внешних условий;

- описывать и объяснять механизм явления кипения;

- смысл физической величины «удельная теплота парообразования и конденсации», определение, её обозначение и единицы измерения;

- формулу зависимости количества теплоты, необходимого для испарения жидкости при кипении от её массы и рода.

Познавательных УУД:

- наблюдать;

- сравнивать;

- анализировать;

- делать выводы.

Регулятивные УУД:

- работать в паре;

- находить себя в группе для исследования заданий.

Коммуникативные УУД:

- слушать, вникать в суть услышанного, задавать вопросы на понимание;

- участвовать в дискуссии;

- кратко и точно отвечать на вопросы в устной форме.

 

Тип урока – комбинированный.

Демонстрации: 1.Компьютерная модель процесса кипения «Кипение» - 2 мин.

2.ШФЭ.Основы МКТ№2: «Постоянство температуры воды при кипении» - 3 мин.

3.ШФЭ. МФ: «Кипение воды при пониженном давлении» - 2 мин.

3.Наблюдение процессов кипения и конденсации по рис.23 стр.49.

4.Кипение воды при повышенных и пониженных давлениях.

ТСО: компьютер, программа, проектор, экран, DVD фильмы.

Оборудование: штатив с кольцом, колба с водой, спиртовка, холодная металлическая пластина,

пустой стакан, стенд «Сегодня на уроке 8 кл.».

План урока:

 

методы и

формы урока

 

этапы урока

время

мин

 

Сообщение учителя.

1. Организационный момент.

а) задание на дом: п.18,20; упр.10 (2); определения, формулы.

творческое – составить тест: 5 вопросов по 3 ответа (1 правильный).

б) сообщение темы и задач урока; мотивация деятельности учащихся.

1

1

 

1

Фронтальный опрос.

2. Повторение ранее изученного материала. Актуализация опорных знаний.

- Что называется испарением? От каких факторов зависит скорость испарения?

- По каким внешним признакам можно обнаружить испарение жидкостей?

- Какая молекула может покинуть жидкость? Какие молекулы остаются в жидкости?

- Что происходить с температурой жидкости при интенсивном испарении?

- Зачем жители тундры смазывают жиром лицо в сильный мороз?

  • Вопросы к стихам 123,124; Тихомирова С.А. «Дидактический материал по физике», с.46-47, изд. «Просвещение», Москва, 1996 г.

- Как выглядит график плавления и график отвердевания кристаллических тел?

Несколько учащихся решают тесты Е.Н. Кривопаловой «Тесты. Физика 8 класс» (приложение 1)

10

Беседа.

 

 

 

 

 

 

 

Демонстрация опыта.

 

 

 

 

Рассказ учителя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Демонстрация опыта.

 

 

Беседа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Демонстрация опыта.

Постановка опыта.

Рассказ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Беседа.

 

 

 

 

 

 

Рассказ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Работа с таблицей №6 в учебнике.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тестирование.

Взаимоконтроль.

Работа в парах.

Оценка и самооценка работы.

Анализ.

3. Изучение нового материала.

Особенности процесса испарения:

- Испарение жидкости идёт при любой температуре.

- Молекулы жидкости покидают её лишь с поверхности.

При этом процесс испарения сопровождается уменьшением внутренней энергии жидкости и при отсутствии подвода тепла к жидкости её температура должна неуклонно уменьшаться.

1.Но есть ещё один вид парообразования – кипение.

Опыт 1: зарождение процесса кипения при нагревании воды в колбе.

(компьютерная модель процесса кипения воды)

Вероятно, вы задумывались над тем:

- почему внутри жидкости образуются пузырьки?

- почему пузырьки увеличиваются в размерах?

- почему пузырьки поднимаются вверх?

Вода никогда не бывает однородной, в ней всегда имеются пузырьки воздуха. Эти пузырьки настолько малы, что они невидимы невооруженным глазом. Кроме того, поверхность твёрдого тела обладает способностью удерживать молекулы газа, которые как бы прилипают к ней.

В начале нагрева воды можно видеть образование маленьких пузырьков воздуха на дне и стенках колбы, которого много растворено в воде при нормальных условиях (атмосферное давление 760 мм рт. ст., или 101,3 кПа.). При нагревании испарение воды с поверхности усиливается, иногда даже можно заметить над ней туман. Это водяной пар конденсируется в воздухе при охлаждении, образуя мельчайшие капельки воды (сам водяной пар невидим).

При дальнейшем повышении температуры в воде появляются многочисленные пузырьки воздуха, размеры которых растут. В них содержится насыщенный пар, так как вода испаряется внутрь этих пузырьков воздуха. По мере дальнейшего нагревания воды пузырьки становятся крупнее и многочисленнее. С ростом размеров пузырьков возрастает и архимедова сила, выталкивающая их из воды, и они всплывают. Но т.к. при нагревании жидкости снизу, её верхние слои оказываются холоднее нижних, то при подъёме пузырька водяной пар в нём конденсируется, а воздух снова растворяется в воде и объём пузырька уменьшается, он схлопывается во внутрь, и мы слышим громкий характерный шум перед началом кипения. Это происходит до тех пор, пока температура во всей жидкости не станет одинаковой. Когда температура всей жидкости станет одинаковой, объём пузырьков при подъёме будет уже непрерывно возрастать, т.к. давление насыщенного пара внутри пузырьков остаётся постоянным, а давление столба воды уменьшается. Всё пространство внутри пузырька при его росте заполняется насыщенным паром. Когда такой пузырёк достигнет поверхности жидкости, то давление насыщенного пара в нём практически равно атмосферному давлению на поверхности жидкости, пузырёк лопается, а находящиеся в нём пары выходят в окружающую среду – вода кипит.

Опыт 2: ШФЭ «Постоянство температуры воды при кипении»

Кипение – это интенсивный переход жидкости в пар, происходящий с образованием пузырьков пара по всему объёму жидкости при определённой температуре.

Промежуточный контроль знаний:

- какими явлениями сопровождается процесс кипения?

- почему и где образуются пузырьки воздуха?

- почему пузырёк увеличивается в объёме?

- изобразите силы, действующие на пузырек?

- почему вода «шумит» перед закипанием?

- чем отличается процесс кипения от процесса испарения?

В отличие от испарения, которое происходит при любой температуре, кипение от начала до конца происходит при определённой и постоянной для каждой жидкости температуре.

Температуру, при которой жидкость кипит, называют температурой кипения. Во время кипения температура жидкости не изменяется.

Опыт 3: ШФЭ «Кипение воды при пониженном давлении».

Из колбы с водой, нагретой до температуры 50 0С-70 0С, начинаем при помощи насоса Камовского, откачивать воздух. Через некоторое время вода внутри колбы начинает бурлить – начнётся процесс кипения.

При уменьшении давления воздуха над поверхностью воды воздушным пузырькам легче всплывать. Поэтому кипение происходит при меньшей температуре. Именно поэтому высоко в горах, на высотах 6000 – 8000 м невозможно сварить суп или мясо, заварить чай. Температура кипения воды на таких высотах 50 0С - 70 0С. Температуру кипения воды можно увеличить при помощи автоклавов – мощных котлов, в которых создают избыточное давление. При этом воду можно заставить кипеть при температуре 200-300 0С. Автоклавы используют для стерилизации медицинских инструментов. На том же принципе работают «скороварки» - кастрюли с плотно прилегающей закручивающейся крышкой. За счёт давления пара над водой создаётся давление до 200 кПа и вода кипит при температуре 110 0С –120 0С. Повышая давление, мы повышаем температуру кипения.

Промежуточный контроль знаний:

- почему жители гор, когда варят, закрывают кастрюлю крышкой и сверху

кладут камни?

- почему температура кипения не изменяется в процессе кипения?

- на что расходуется энергия, подводимая к телу в процессе кипения?

- чем можно обжечься сильнее – кипящим маслом или кипящей водой?

- почему ожог паром опаснее ожога кипятком?

Удельная теплота парообразования (L). Чтобы температура испаряющейся жидкости не изменялась, к жидкости необходимо подводить определённое количество теплоты. Во время кипения, это количество теплоты идёт на образования пара. Причём различные жидкости одной и той же массы требуют разное количество для обращения их в пар при температуре кипения. Для характеристики энергетических затрат на испарение жидкостей вводится понятие удельной теплоты парообразования (L).

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо, чтобы обратить жидкость массой 1 кг в пар без изменения температуры, называется удельной теплотой парообразования.

Физический смысл удельной теплоты парообразования состоит в том, что она количественно определяет, на сколько отличается при данной температуре внутренняя энергия тела массой 1 кг при переходе из жидкого в газообразное состояние.

В таблице указано, что удельная теплота парообразования спирта 9∙105 Дж/кг. Это означает, что для обращения в пар 1 кг спирта, взятого при температуре кипения (78 0С), необходимо затратить 9∙105 Дж теплоты. Или: если L= 2257 кДж/кг

(для воды), то это означает, что внутренняя энергия 1 кг водяного пара при температуре 100 0С больше внутренней энергии воды при той же температуре на

2257 кДж.

Промежуточный контроль знаний:

- чем можно обжечься сильнее – кипящим маслом или кипящей водой?

- почему ожог паром опаснее ожога кипятком?

Формула для расчёта количества теплоты. Чтобы найти количество теплоты, необходимое для превращения в пар любой массы жидкости т, взятой при температуре кипения, используют формулу: Q = Lm.

Количество теплоты, которое выделяется при конденсации пара аналогичной массы, определяется по формуле: Q = -Lm. Знак «-» показывает, что энергия при конденсации выделяется.

Если жидкости сначала нужно нагреть до температуры кипения, а затем обратить в пар, то общее количество теплоты равно: Q = Q1 + Q2, где Q1 = cm(t2 – t1) и Q2 = Lm.

Промежуточный контроль знаний:

- вывести из формулы Q = Lm чему равна масса.

- вывести из формулы Q = Lm чему равна удельная теплота парообразования.

4. Закрепление изученного материала.

- Учащиеся выполняют тесты по вариантам. (Е.Н. Кривопалова «Тесты. Физика 8 класс» (приложение 2).

- Проверяют вариант соседа, сделавшего тест.

- Проверяют правильность выполнения чужого теста под руководством учителя.

- Выставляют в своей работе оценку по известным критериям (Используют стенд «Критерии оценки ответов по физике».

д). Анализируют неправильные ответы.

18

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

Беседа.

5. Итог урока. Рефлексия урока.

1.Что трудного и непонятного было в объяснении?

2.Что запомнилось лучше всего?

3.Что было наиболее интересного на уроке?

 

2

 

Используемая литература:

- Пёрышкин А.В. «Физика 8 класс», изд-во «Дрофа», Москва, 2014 г.

- Кривопалова Е.Н. «Тесты. Физика 8 класс», изд-во «Астрель», Москва, 2002 г.

- Тихомирова С.А. «Дидактический материал по физике», с.46-47, изд-во «Просвещение», Москва, 1996 г.

ИОП

умение

тема/задание

повторить

«3»

«4»

«5»

к/ч

дата

 

Кипение. Удельная теплота парообразования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Приложения:
  1. file0.docx.. 2,7 МБ
Опубликовано: 12.04.2020