Испарение жидкости. Кипение

Урок по теме: «ИСПАРЕНИЕ ЖИДКОСТИ. КИПЕНИЕ.»
Физика 10 КЛАСС
Автор-составитель: АРБАКОВ ВАЛЕРИЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ – учитель
математики и физики
УРОК-ЭКСПЕРИМЕНТ: «Испарение жидкости. Кипение.»
Форма урока: «ЧАЙ-КЛУБ»
ЦЕЛЬ УРОКА: Обобщение и углубление знаний, полученных при изучении
темы: «Испарение жидкости. Кипение»; воспитание культуры общения друг
с другом; ответственности за выполнение своей работы перед товарищами;
развитие интереса к предмету; формирование умения взглянуть на изучаемые
явления под другим углом зрения.
ПОДГОТОВИТЕЛЬНАЯ РАБОТА: Наблюдения за процессом испарения
жидкости, наблюдения за процессом кипения.
ОБОРУДОВАНИЕ: Два электрических чайника, 7 ртутных термометров,
марля, стаканы, пиалы, барометр, коробка картонная, стеклянные банки,
флакон с туалетной водой.
ХОД УРОКА
В начале урока звучит песня «Облака, облака, облака, мы похожи, мы с
вами похожи…»
-Ребята, в чем же сходство человека с облаками с точки зрения физики?
(Живые организмы содержат от 50 до 99,7% воды, а облака - это
конденсированный пар).
- Выясним, что мы знаем об испарении. Прошу ответить на следующие
вопросы.
Какое явление называют испарением? Ответ:
Парообразование, происходящее с поверхности жидкости, называется
испарением.
От каких причин
зависит скорость испарения жидкости? Ответ: От рода жидкости, от
температуры жидкости, от площади поверхности жидкости, от наличия
ветра.
-Способны ли испарять твердые тела? Прошу поделиться своими
наблюдениями. Ответ: Запах нафталина, таблеток и т.д. можно почувствовать
благодаря испарению.
- Я с собой принес флакон с туалетной водой. Вы не против, если я
распылю немного воды вам на руки7 Что вы ощущаете? Объясните, почему
возникает ощущение холода? ( При испарении с поверхности кожи улетают
наиболее быстрые молекулы, забирая энергию). Каким прибором надо
воспользоваться для доказательства нашего утверждения? Может быть наши
ощущения ошибочны, поэтому воспользуемся лабораторным термометром.
Сейчас термометр показывает температуру воздуха в классной комнате.
Помочите кусочек марли туалетной водой и обмотайте носик термометра.
Объясните, почему ртутный столбик стал опускаться вниз? (Происходит
интенсивное испарение, при котором острее ощущение холода).
- Предлагаю вам вопрос от Робинзона Крузо.
Вопрос №1
Река, в которой Робинзон набирал воду, была чистой и холодной. Он
набрал воды в глиняный горшок и задумался: « Как сохранить воду долгое
время в горшке в жаркую погоду, чтобы она оставалась холодной?»
Ответ: Глиняный горшок можно обмотать тряпкой или травой, пока вода с
нее будет испаряться, температура в горшке повышаться не будет.
-Какие быстро испаряющиеся жидкости вы
знаете? Пока вы
вспоминаете, я включу в сеть электрическую плитку подогрева воды. Ответ:
Эфир, ацетон, бензин, растворитель, спирт и т.д.
-А сейчас на одну руку подуйте, а на другую подышите. Почему одна
рука чувствует холод, а другая тепло? Ответ: В первом случае ветер
отгоняет быстрые молекулы от руки и испарение идет быстрее, а во втором
случае происходит конденсация, когда на руке осаждаются быстрые
молекулы пара. А почему ощущение тепла на второй руке очень скоро
сменилось ощущением холода? (Конденсация сменилась испарением).
- Зачем дуют на горячий чай? Ответ: Ветер отгоняет быстрые молекулы
воды, не давая им вернуться в горячую жидкость, при этом температура чая
уменьшается.
Направлю на поверхность воды в стакане струю воздуха от
включенного фена. А теперь при помощи двух термометров сравним
температуру воды в разных стаканах. Вы видите, что результат опыта
подтвердил наше предположение.
- Ребята, Эля приготовила опыт, демонстрирующий способность
листьев герани испарять влагу с поверхности листьев. (В пластиковый шланг,
диаметром 1 см, с одной стороны вставлена воронка, с другой стороны ветка
герани. Эта конструкция при помощи клейкой ленты прикреплена к коробке
в виде буквы «U» В воронку наливаем воду. Включенный фен заставляет
листья герани интенсивно испарять влагу через крошечные отверстия).
В момент демонстрации я нагреваю воду в чайнике.
-В каком случае процесс испарения нагретой в чайнике воды пойдет
быстрее при открытой или при закрытой крышке? С чем это связано? Ответ:
В случае с открытой крышкой испарение идет с большей площади, что
способствует быстрейшему охлаждению; во втором случае, только через
носик чайника. Как на основе эксперимента прояснить ситуацию? При
помощи термометра фиксируем температуру воды в блюдце и в стакане,
разлитой из чайника. Ответьте теперь на вопрос: зачем, перед чаепитием
переливают чай из стакана в блюдце. ( Для более быстрого охлаждения чая).
- Исходя из показанного Элей эксперимента попробуйте оправдать
«колючесть» кактуса. (Колючки меньше испаряют влагу, чем листья)
Вопрос от Робинзона №2:
Робинзон заметил, если в кувшине или горшке оставить воду в жаркий
день, то к вечеру часть воды испарится. Как предохранить воду от
испарения?
Ответ: Необходимо горшок плотно закрыть
крышкой или налить на поверхность воды масло. Можно поставить горшок
в холодное место.
Включаю в сеть электрическую плитку.
– Ребята, вспомните, как называется процесс, обратный испарению
(конденсация).
На нагретую конфорку плитки брызнем немного воды,
при этом вода быстро исчезла и превратилась в довольно горячее облако.
Что-то подобное произошло со Снегурочкой в одной из народных сказок.
Что же произошло? И почему облако кусается»?
Ответ: Конденсация в отличии от испарения проходит с выделением
энергии.
- Где еще вы встречаетесь с подобными клубами тумана? ( В парилке,
при кипячении воды). Можем мы назвать облако паром, ведь пар, это газ, а
газ человеческий глаз не воспринимает? Чтобы прояснить ситуацию: на пути
поднимающегося «тумана» расположим поварешку. А теперь уберем ее в
сторону. Видите образовавшиеся капельки. Откуда они появились?
(Охлаждаясь, водяной пар превращается в капли воды) Объясните
похожесть образования облаков, росы, тумана. Есть ли у нас возможность
поймать облако? Для этого понадобится большой кувшин из прочного
стекла, металлический контейнер для льда, сильно нагретая вода. Наливаем в
кувшин горячую воду, пар поднимается из кувшина. Водяной пар
конденсируется и мы его ловим контейнером со льдом, который мы держим
над кувшином.
Вопрос от Робинзона №3
Вокруг острова, на котором поселился Робинзон находился океан с
соленой водой. Поэтому перед ним встала задача по опреснению воды.
Попробуйте помочь Робинзону.
Предложение: Воду надо заморозить.
Температура замерзания пресной и соленой воды различна, поэтому прежде
всего замерзает вода с малыми концентрациями примесей. Пресную воду
можно получить конденсируя пар .
Включаю электрический чайник с вновь налитой водой, опускаю в
чайник термометр
.- Поговорим о кипении. Прошу охарактеризовать этот процесс. (При
кипении,
по всему объему жидкости образуются быстро растущие
пузырьки пара, которые всплывают на поверхность. Температура кипения
жидкости при этом остается постоянной). Какие меры предосторожности
необходимо соблюдать при кипячении? Какие ожоги опаснее: кипятком или
паром? Почему? (Энергия молекул пара больше, поэтому площадь и глубина
поражения паром больше). Наш чайник начинает закипать и уже слышно.
специфический шум. Посмотрите, что происходит на дне и стенках сосуда.
Откуда-то появились многочисленные пузырьки, которые с огромной
скоростью, наперегонки ринулись вверх на поверхность, при этом как бы
злобно шипя друг на друга.
Объясните это явление с точки зрения физики (пузырьки - это растворенный
в воде воздух с парами воды. При нагревании воздух расширяется и
пузырьки, увеличиваясь в объеме за счет Архимедовой силы поднимаются
вверх. А шум связан с попеременным увеличением и уменьшением объема
пузырьков при движении вверх, где они охлаждаются, что ведет к
конденсации пара в жидкость. Когда вся вода прогреется, пузырьки не будут
уменьшаться
в
объеме
и
«шум»
сменится
бульканьем).
- Итак, вода закипела. А вот и знакомый «туман» над носиком чайника,
который появился благодаря конденсации. Объясните появление «тумана»
на некотором расстоянии от носика (это происходит
по причине
конденсации капелек воды на пылинках воздуха, а невидимая часть между
носиком и «туманом» - это водяной пар). Где мы еще сталкиваемся в быту с
вынужденной конденсацией в русских традициях. Звучит отрывок из песни:
«Ах, баня, баня, баня, малиновый ты жар…»
- Голубиной почтой от Робинзона доставлена телеграмма, в которой он
просит дать совет: можно ли использовать картонную коробку для кипячения
чая? И, можно ли использовать имеющиеся у него старые газеты и шарф для
изготовления термоса для сохранности горячего чая?
-Давайте , чтобы не ошибиться с ответом на вопросы Робинзона
проведем эксперименты. Нальем немного воды в картонную коробку и
поставим на плитку, включенную в сеть. Теперь понадобится время, чтобы
мы смогли узнать истину.
Для ответа на вторую часть вопроса у нас
есть четыре банки, в которые мы нальем горячую воду. Одну из них
поставим в коробку, неплотно набитую газетой; другую обернем газетой и
закрепим газету резинками; третью банку обернем шарфом; с четвертой
банкой ничего не будем делать. Опустим в каждую банку по термометру и
проверим их показания через 5 минут. Сейчас же, пока есть запас времени
ответьте на вопросы:
-В холодное время года большая часть тепла из жилищ уходит в
окружающий воздух через окна, двери и крышу. Почему? (Происходит
конвекция)
-Что обычно предпринимают перед сезоном для теплоизоляции домов?
Какие окна сейчас рекламируют? В чем их преимущества? Ответ:
Пластиковые окна( три стеклопакета) имеют хорошую герметичность.
-Почему теплые предметы быстро остывают на холоде? (Т.к. тепло
переходит от горячего тела к холодному). Почему сквозняк может вызвать у
тебя озноб? (Т.к. тело отдает тепло в окружающую среду)
Для справки: у человека 80% тепла уходит через голову.
-А сейчас проверим показания термометров в самодельных термосах.
Какой теплоизоляционный материал следует посоветовать взять Робинзону
Крузо? (Шарф и газета в коробке обеспечивают хорошую изоляцию, поэтому
вода в этих банках будет теплее)
- Вот и вода закипела в коробке. Кто ответит, почему коробка не
воспламенилась. (Температура возгорания картона выше температуры
кипения воды) Я отключу плитку от сети и аккуратно поставлю в коробку
термометр.
Температура
кипения
должна
быть
100С
Фиксируем показания термометра. Оказывается, температура ниже (выше)
100С. С чем это связано? Показания какого прибора нам сейчас нужны,
чтобы прояснить ситуацию? Ответ: Барометр; если атмосферное давление
ниже нормального, температура кипения ниже 100С, и, наоборот
- Логически рассуждая , сделайте вывод о возможности приготовления в
горах мясных блюд. ( Температура кипения уменьшается , поэтому
невозможно проварить мясо)
Вопрос: для какой цели в скороварках повышается внешнее давление?
Ответ: В скороварках за счет увеличения внешнего давления температура
кипения повышается до 120С, что служит уничтожению микроорганизмов.
Включаю в сеть два электрических чайника.
- У нас в наличии для чистоты следующего опыта имеется два
абсолютно одинаковых электрических чайника, в одном из которых
остывшая кипяченая вода, которую я приготовил заранее, а в другом сырая
вода. ВОПРОС: Сырая или кипяченая вода закипит быстрее при
одинаковых условиях нагревания? (Сырая вода закипит быстрее в связи с
тем, что содержит большее количество растворенного воздуха, который при
кипячении из нее удаляется) Нам потребуется немногим более минуты,
чтобы прояснить ситуацию. Итак, чайник с сырой водой закипел быстрее. Но
,думается, кипяток из второго чайника нисколько не хуже для приготовления
чая. Разольем кипяченую воду в тонкостенные стаканы или пиалы. Готовим
по вкусу заварку и сахар. Пришла пора отведать чая. Дежурных прошу
помочь разлить чай всем желающим.
Вопросы от Самовара: На каком явлении основано заваривание чая?
(Диффузия)
-Как влияет температура кипятка на скорость заваривания?(Большая
температура ускоряет процесс).
-Удобно ли использовать для заварки чай в пакетиках? (Удобно, т.к.
крупинки чая не попадают в рот)
-Ребята, почему при добавлении сахара, не заметно увеличения объема
жидкости? (Молекулы сахара располагаются между молекулами воды).
Теперь всем понятно: почему Иван дует на чай, Эльза долго помешивает
ложкой чай в стакане, а Лена налила чай в блюдце?
Звучит песня : «У самовара я и моя Маша…»
-Ребята мы закрепили тему: « Поглощение энергии при испарении
жидкости и выделение ее при конденсации пара»
Выразите строчкой из любой песни свое сегодняшнее
настроение.ЗАДАНИЕ НАДОМ: Творческая работа: сказка, стихотворение,
фантастический рассказ, фельетон, рисунок, кроссворд и т.д. с применением
материала по изученной теме