ПАР

Учитель физики
Петухова Татьяна Борисовна
МОУ Пречистенская СОШ
Первомайский МР
Ярославской области
Методическая разработка по теме:
« Фазовые переходы»
Повторение:
1 «Внутренняя энергия,
способы её изменения».
2.Виды теплопередачи.
3. Количество теплоты.
4. Единицы измерения энергии.
Цель:
Изучить условия протекания
фазовых переходов.
Т. Гоббс. (англ. философ)
Агрегатные состояния
вещества
Любое вещество, состоящее из атомов
или молекул, может находиться в одном
из трех агрегатных состояний:
Епт  Ект
молекул
Твёрдом
Е пт  Е кт
молекул
Жидком
Епт  Ект
молекул
Газообразном
Существует шесть процессов, которые
определяют варианты перехода вещества
из одного агрегатного состояния в другое.
ЖИДКОСТЬ
сублимация
ТВЁРДОЕ ТЕЛО
ГАЗ
десублимация
Плавление
Переход вещества из твёрдого
состояния в жидкое
называется плавлением
Сущность процесса
плавления
При нагревании кристаллического тела происходит
:
разрушение кристаллической решётки, так как
ослабевают связи между молекулами
+Q
Особенность процесса
плавления
Процесс
происходит с
поглощением
тепла, но
температура тела
при этом не
изменяется
Плавление
таяние льда
ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Существует металл, так
называемый, сплав Вуда,
который можно запросто
расплавить даже в теплой воде
( +68 градусов Цельсия).
Так при размешивании сахара в
стакане металлическая ложка из
этого сплава растает быстрее
сахара!
ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Иногда, чтобы снег на тротуарах
быстрее таял, их посыпают
солью. Это происходит потому,
что образуется раствор соли в
воде, температура замерзания
которого ниже температуры
воздуха.
Раствор просто стекает с
тротуара.
ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Интересно, что ноги стынут
больше на мокром тротуаре,
так как температура раствора
соли и воды ниже
температуры чистого снега.
ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Если из чайника налить чай в две
кружки: с сахаром и без сахара,
то чай в кружке с сахаром будет
холоднее, т.к. на растворение
сахара (на разрушение его
кристаллической решетки) тоже
расходуется энергия.
Кристаллизация
Переход вещества из жидкого
состояния в твёрдое называется
кристаллизацией
Сущность процесса
кристаллизации
При кристаллизации
кристаллического тела
происходит
восстановление
кристаллической решётки,
так как усиливаются связи
между молекулами
-Q
Особенность процесса
кристаллизации
Процесс происходит с
выделением тепла, но
температура тела при
этом не меняется
Кристаллизация
замерзание воды
ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Интересно ведет себя металл "чугун",
который при кристаллизации расширяется.
Это позволяет использовать его как
материал для художественного литья
тонких кружевных решёток и настольных
скульптур малых форм .
Ведь при застывании, расширяясь,
чугун заполняет все, даже самые тонкие
детали формы.
Интересно!
... что в трубах подземной части зданий вода часто
замерзает не в мороз, а в оттепель!
Это объясняется плохой теплопроводностью почвы.
Тепло проходит сквозь землю так медленно, что
минимум температуры в почве наступает позднее,
чем на поверхности земли.
Чем глубже, тем опоздание больше.
Часто за время морозов почва не успевает
охладиться, и лишь когда на земле наступает
оттепель, под землю доходят морозы.
График плавление льда и
кристаллизации воды
t, 0С
t, 0С
Забирается теплота
из окружающей
среды
D А
Выделяется теплота в
окружающую среду
+Q
-Q
Плавление льда
0
В
Отвердевание воды
С
Разрушение
кристаллической
решётки
-20
А
В
С
t. мин
Восстановление
кристаллической
решётки
D
Парообразование
переход вещества из жидкого состояния в
газообразное называется парообразованием
Жидкость
получает энергию
парообразование
Внутренняя
энергия пара
больше,
чем жидкости
Парообразование
Если идет процесс
парообразования,
то жидкости требуется сообщить
некоторое количество теплоты,
а если пар превращается в
жидкость,
то количество теплоты
выделяется.
Парообразование
испарении
кипении
Испарение
Процесс, при котором с поверхности жидкости
или твердого тела вылетают частицы
(молекулы, атомы)
называет ся испарением
Как происходит
испарение?
Водяной пар
Q
Молекулы
жидкости
При испарении жидкость охлаждается.
Испарение
Скорость испарения
жидкости зависит от:
1) от рода вещества;
2) от площади испарения;
3) от температуры жидкости;
4) от скорости удаления
паров с поверхности жидкости
Испарение: 1) происходит при любой температуре;
2) происходит постоянно и непрерывно;
ненасыщенный -ПАР - насыщенный
Пар,
не находящийся
в динамическом
равновесии
со своей
жидкостью
Пар,
находящийся
в динамическом
равновесии
со своей
жидкостью
Динамическое равновесие – состояние при котором
число молекул, вылетающих из жидкости, равно числу
молекул, возвращающихся обратно.
Кипение
1. Кипение – это интенсивное парообразование,
происходящее одновременно внутри
и с поверхности жидкости.
2. Кипение - это процесс, при котором жидкость
переходит в пар при определенной
и постоянной для каждой жидкости
температуре и не только с поверхности,
но и по всему объему жидкости.
3. Кипение происходит с поглощением теплоты.
4. С изменением атмосферного давления
изменяется и температура кипения:
при повышении давления температура
кипения повышается.
Механизм кипения воды
1. При нагревании испарение с поверхности воды
усиливается.
2. Появление в жидкости многочисленных мелких
пузырьков воздуха, растворённого в воде. При
нагревании излишек воздуха выделяется в виде
пузырьков с насыщенным водяным паром испарение внутрь жидкости.
3. Пузырьки становятся крупнее и многочисленнее.
4. Архимедова сила, действующая на пузырьки,
возрастает и при температуре близкой к кипению
они всплывают.
5. С приближением к поверхности объём пузырьков
резко возрастает, на поверхности они лопаются,
находящийся в них насыщенный пар выходит в
атмосферу – слышен характерный шум – вода
кипит.
Парообразование
Испарение воды,
выбрасываемой гейзером
Конденсация
Переход вещества из газообразного
состояния в жидкое называется
конденсацией
Пар
отдает энергию
конденсация
Внутренняя
энергия жидкости
меньше,
чем пара
З а п о м н и:
1.Конденсация – процесс перехода
молекул из пара в жидкость.
2.Вылетающие молекулы уносят с собой
энергию. Внутренняя энергия пара
уменьшается.
3. Конденсация водяного пара связана с
понижением температуры окружающего
воздуха.
Как происходит
конденсация?
Q
При конденсации часть молекул пара
возвращается обратно в жидкость.
Конденсация
t , C
t3
t2
1. При нагревании увеличивается
температура жидкости.
2. Скорость движения частиц
возрастает.
3. Увеличивается внутренняя энергия
жидкости.
4. Когда жидкость нагревается до
температуры кипения, энергия
молекул становится достаточной
для того, чтобы преодолеть
молекулярное притяжение.
5. Температура не изменяется до тех
пор, пока вся жидкость не выкипит.
Поглощение Q
кипение
t1
t , мин
Конденсация
Температ уру, при кот орой
жидкост ь кипит , называют
температ урой кипения жидкост и.
Количество теплоты, выделяющееся
при конденсации равно количеству
теплоты, поглощённому при кипении.
Конденсация
t , C
1. При охлаждении уменьшается
температура пара, скорость
движения его частиц, его
внутренняя энергия
2. Когда пар охлаждается до
температуры конденсации,
энергия молекул уменьшается
до такой степени, что они
сближаются на расстояние,
на котором действуют силы
молекулярного притяжения.
Выделение Q
t3
t2
конденсация
t1
t , мин
Конденсация
Температуру, при которой вещество
конденсируется, называют
температ урой конденсации.
t кипения = t конденсации
Количество теплоты, выделяющееся при
конденсации равно количеству теплоты,
поглощённому при кипении.
График
кипения и конденсации
Поглощение Q
t , C
t3
B
t2
t1
Выделение Q
D
кипение
C
конденсация
F
E
А
G
t кипения = t конденсации
t , мин
Конденсация в природе
О
О
Б
Б
Р
Л
А
А
З
О
К
О
С
О
В
В Д
ы
А
О
Н
Ж
И
Д
Е
Я
Р
СУБЛИМАЦИЯ
Переход вещества из
твёрдого состояния сразу
в газообразное, минуя
жидкое называется
сублимацией.
Поскольку при возгонке изменяется удельный объём вещества и
поглощается энергия (теплота сублимации),
возгонка является фазовым переходом первого рода.
На эффекте сублимации основан один из способов очистки
твердых веществ.
Сублимация
Например, графит можно нагреть до тысячи градусов, и
тем не менее в жидкость он не превратится: он будет
сублимироват ься, т.е. из твёрдого состояния сразу
переходить в газообразное.
Все запахи, которыми обладают твёрдые тела, также
обусловлены возгонкой: вылетая из твёрдого тела
молекулы образуют над ним газ (или пар), который и
вызывает ощущение запаха.
ДЕСУБЛИМАЦИЯ
Переход вещества из
газообразного
состояния в твёрдое,
минуя жидкое
называется
десублимацией.
Обрат ным процессом
являет ся возгонка
(сублимация).
ДЕСУБЛИМАЦИЯ
Примером десублимации
является образование на стёклах
ледяных узоров в зимнее время.
При десублимации
высвобождается энергия.
ВЫВОДЫ:
1. Основными агрегатными состояниями вещества считают
газообразное, жидкое и т вердое сост ояния.
2. Существование у вещества нескольких агрегатных состояний
обусловлено различиями в т епловом движении его молекул
(ат омов) и в их взаимодейст вии.
3. Фазовый переход - переход вещества из одной фазы в
другую.
4. Фазовые переходы: плавление, крист аллизация,
парообразование, конденсация, сублимация, десублимация.
5. Фазовые переходы происходят при изменении т емперат уры,
давления или под дейст вием каких-либо других внешних
факт оров
6. В процессе фазовых переходов выделяет ся или поглощает ся
соот вет ст венно т еплот а фазовых переходов.
Вопрос:
С чем связано возникновение облаков над
Землёй?
Ответ:
Пары, поднимаясь вверх, охлаждаются. При
их конденсации образуются мелкие капли
влаги, составляющие облака.
Вопрос:
Как можно объяснить замерзание окон
зимой?
Ответ:
Пары влаги конденсируются на
холодном стекле. Образовавшаяся
влага замерзает. Стекло покрывается
слоем инея.
Вопрос:
К носику чайника с кипящей водой
подносят блюдце. Почему при этом
на нём образуются капли воды?
Ответ:
Пар, выходящий из чайника, касаясь
блюдца, охлаждается и
конденсируются в мелкие капли
влаги.
Плавление - переход вещества из
твердого состояния в жидкое.
Тело
принимает энергию
Внутренняя энергия
жидкости
больше, чем
у твёрдого тела
1. Как изменяется внутренняя энергия вещества?
2. Как изменяется энергия молекул и их расположение?
3. Как изменяется температура вещества при плавлении?
Кристаллизация - переход
вещества из жидкого состояния в твердое
Жидкость
отдает энергию
Внутренняя энергия
кристалла
меньше, чем
жидкости
1. Как изменяется внутренняя энергия вещества?
2. Как изменяется энергия молекул и их расположение?
3. Изменяются ли молекулы вещества при кристаллизации?
4. Как изменяется температура вещества при отвердевании?
Запомни:
1.При плавлении происходит разрушение кристаллической
решётки. Расстояние между частицами вещества
увеличивается. Соответственно увеличивается
потенциальная энергия частиц.
2.При отвердевании вещества происходит образование
кристаллической решетки, потенциальная энергия
частиц уменьшается.
Запомни:
Фа́зовый перехо́д (фазовое превращение) в
термодинамике — переход вещества из одной
термодинамической фазы в другую при изменении
внешних условий. С точки зрения движения системы
по фазовой диаграмме при изменении её
интенсивных параметров (температуры, давления и
т. п.), фазовый переход происходит, когда система
пересекает линию, разделяющую две фазы.
Поскольку разные термодинамические фазы
описываются различными уравнениями состояния,
всегда можно найти величину, которая скачкообразно
меняется при фазовом переходе.
t , C
t3
Поглощение Q
t2
плавление
t , мин
t1
1. При нагревании увеличивается
температура тела.
2. Скорость колебания частиц
возрастает.
3. Увеличивается внутренняя энергия
тела.
4. Когда тело нагревается до
температуры плавления,
кристаллическая решетка
начинает разрушаться.
5. Энергия нагревателя идет на
разрушение решетки кристалла.
Температуру, при которой вещество плавится,
называют температурой плавления вещества.
Каждое вещество имеет собственную температуру
плавления.
t , C
t3
t2
t1
Q    m
1. При охлаждении
уменьшается температура
жидкости.
2. Скорость движения частиц
Выделение Q
уменьшается.
3. Уменьшается внутренняя
отвердевание
энергия жидкости.
t , мин 4. Когда тело охлаждается до
температуры плавления,
кристаллическая решетка
начинает восстанавливаться.
плавления = t отвердевания
t
Температуру, при которой вещество отвердевает,
называют температурой отвердевания.
Количество теплоты, выделяющееся при
отвердевании (кристаллизации), равно количеству
теплоты, поглощённому при плавлении.
«Тепловые явления» (К/Р ) 8кл.
Часть А.
1.Что понимают под внутренней энергией тела?
А.Энергию движения и взаимодействия чстиц.
Б. Только энергию движения частиц.
В.Только энергию взаимодействия чстиц.
Г.Потенциальную и кинетическую энергию тела.
2. Холодную Ме ложку опустили в стакан с горячей водой. Изменилась ли
внутренняя энергия ложки? Если да, то каким способом?
3 Какая из перечисленных ниже величин может быть удельной теплоёмкостью?
А. 4200 Дж/кг 0С, Б. 200 000 Дж, В. 200 000Дж/кг.
4.Как изменяется температура кипения жидкости от начала кипения до полного
выкипания жидкости?
5.Как изменится скорость испарения жидкости при повышении температуры?
Нарисуйте график плавления льда и график кипения воды.
6.Нарисуйте график плавления льда и график кипения воды.
Часть В.
• Часть В.
• 1.Чугунный утюг массой 2кг нагревают от 200С до 2200С. Какое
количество теплоты
•
Необходимо при этом затратить? ( Удельная теплоёмкость чугуна
540 Дж/кг 0С).
• 2.Медный, железный и алюминевый шарики одинаковой массы
нагрели в кипятке,
•
затем положили на кусок льда. Под каким из шариков расплавиться
больше льда?
• ( удельная теплоёмкость меди 400Дж/кг С, железа – 460Дж/кгС,
алюминия – 920Дж/кгС).
• 3 Коэффициент полезного действия спиртовки 25%. Что это означает?
Часть С.
• 1.Почему жидкость при испарении охлаждается?
• 2.Воздух в комнате объёмом 48 м3 нагрели от 15 до 200С. Какое
количество теплоты
• получил воздух?
•
3Определите количество теплоты, переданное воде при
теплопередаче ( пробирка,
•
заполненная водой наполовину, зажата в руке ), пользуясь
термометром и мензуркой.
Источники информации
1.Сауров Ю.А.Молекулярная физика.
М.Просвещение1989г.
2.Сауров Ю.А. Физика 10.
Модели уроков. М.Просвещение 2005г.