Кипение

Урок физики по теме  « Кипение»  в 8 классе

Цели и задачи урока:

       Добиться усвоения учащимися понятия кипения как второго способа парообразования

       Развивать логическое мышление учащихся

       Воспитывать культуру научной речи

Ход урока

•          Организационный момент.

•          Подготовка к усвоению нового материала

•          Актуализация опорных знаний

•          Освоение нового материала

•          Физ.минутка

•          Первичная проверка понимания и закрепление знаний

•          Подведение итогов урока

1. Организационный момент.

Вода появляется из ручейка,

её в ручьи по пути собирает река

Река полноводно течет на просторе,

Пока, наконец, не вливается в море.

Моря пополняют запас океана,

Над ним формируются клубы тумана.

Они поднимаются выше пока

Не превращаются в облака.

А облака, проплывая над нами,

Дождем проливают, сыплют снегами.

Весной соберется вода в ручейке,

Они потекут до ближайшей реки

2. Подготовка к усвоению нового материала

•          Как называется явление превращения жидкости в пар?

•          Какие два способа парообразования существуют?

•          Какое явление называется испарением?

3. Актуализация опорных знаний

- что называется испарением?

Парообразование, происходящее с поверхности жидкости, называется испарением

- от чего зависит скорость испарения?

площадь свободной поверхности – первая причина, влияющая на скорость парообразования.

•          В две мензурки нальем поровну воды. Воду из левой перельем в тарелку. Через несколько дней окажется, что в ней вода испарилась полностью, а в мензурке – лишь частично. Почему?

температура вещества – вторая причина, влияющая на скорость парообразования.

•          Поставим на весы два стакана. В левый нальем кипятка, а в правый – столько же холодной воды. Сначала весы будут в равновесии. Но через 5-10 минут оно нарушится: стакан с горячей водой станет легче! Значит…

плотность пара над поверхностью, с которой происходит парообразование – третья причина, влияющая на его скорость.

•          Отправимся на кухню и выберем там миску и тарелку с одинаковыми диаметрами. В каждую из них нальем по стакану воды и поставим в спокойное место. Через несколько дней мы увидим, что вода из тарелки испарилась полностью, а из миски – лишь частично. Почему же так произошло? Ведь площади свободных поверхностей воды в миске и воды в тарелке одинаковы…

род вещества – четвертая причина различной скорости парообразования.

В одинаковые стаканы нальем равное количество различных жидкостей: спирта, воды, масла и ртути. По прошествии примерно недели мы обнаружим, что спирт испарился полностью, вода – наполовину, а масло и ртуть практически не уменьшили своего объема.

- Каков механизм испарения с точки зрения М.К.Т.

       Все тела состоят из молекул, которые непрерывно и хаотично движутся, причем с различными скоростями. Если “быстрая” молекула окажется у поверхности жидкости, то она может преодолеть притяжение соседних молекул и вылететь из жидкости. Все вылетевшие молекулы образуют пар. У оставшихся молекул при соударении друг с другом меняется скорость, и найдутся такие молекулы, которые могут оказаться у поверхности и вылететь из жидкости. Этот процесс непрерывен, поэтому жидкость испаряется постепенно.

4. Освоение нового материала

Внимание!

Что будет происходить с жидкостью, если продолжать нагревание?

•          признаки кипения:

•          много пузырьков лопается на поверхности;

•          много пара.

•          Условие кипения:

•          давление внутри пузырька равно давлению атмосферы плюс давление столба жидкости над пузырьком

•          на дне и стенках сосуда многочисленные пузырьки. Они содержат водяной пар и воздух, который всегда растворен в воде за счет явления диффузии.

•          Рассмотрим пузырек, возникающий около горячего дна. Увеличиваясь в объеме, пузырек увеличивает площадь своего соприкосновения с еще недостаточно прогревшейся водой. В результате воздух и пар внутри пузырька охлаждаются, их давление уменьшается, и тяжесть слоя воды "захлопывает" пузырек. В этот момент закипающая вода издает характерный шум. Он возникает из-за ударов воды о дно сосуда там, где захлопываются пузырьки. Постепенно вода прогревается, и давление пара внутри пузырьков уже не уменьшается. Пузырьки перестают схлопываться и начинают расти.

Силы

•          Сила тяжести

              F=gm

•          Сила Архимеда

              F=Vgp

       Плавание тел

        

Эволюция воздушных и паровых пузырьков на дне сосуда

Апод = АФ - АЕ = Мп(кв-кг)

•          Кипение — это парообразование (испарение), которое происходит в объеме всей жидкости и при постоянной температуре. При нагревании жидкости пузырьки воздуха (воздух растворен в жидкости) внутри нее постепенно растут. Архимедова сила, действующая на пузырьки, увеличивается, они всплывают и лопаются. Эти пузырьки содержат не только воздух, но и водяной пар, так как жидкость испаряется внутрь этих пузырьков. Условие кипения жидкости: давление насыщенного пара равно внешнему давлению.

•          Температура кипения — это температура, при которой жидкость кипит. В процессе кипения при t = const к жидкости следует подводить энергию путем теплообмена, т. е. подводить теплоту для парообразования (Q): Q = r*m. Теплота парообразования r пропорциональна массе вещества, превратившегося в пар.

Величина   - удельная теплота парообразования. Она показывает, какое количество теплоты необходимо для превращения 1 кг жидкости в пар при температуре кипения. Ее единица— Дж/кг.

5.Физический диктант + физкультминутка

•          Физической величине, её обозначению, единице измерения, прибору, формуле, термину, связанному с физической величиной и т. п. соответствует подходящее по смыслу физическое упражнение (упражнение можно выполнять сидя)

•          сила - руки сгибают в локтях, демонстрируя свои мышцы («силачи»)

•          время - смотрят на руку, сгибая её в локте, имитируя движение, когда смотрят на часы, надетые на руку;

•          скорость - имитируют бег ;

•          длина, путь - руки в сторону;

•          высота - руки вверх ;

•          температура - потирание рук ;

•          объём - разводят руки в сторону, показывая объём шара;

•          масса - поднимают руки вверх, имитируя движение при поднятии штанги;

•          плотность - показывают подряд два упражнения, связанных с массой и объёмом

•          давление - приподнимаются на стуле на руках

•          работа - делают подряд два упражнения, связанных с силой и путём

•          энергия - прыжки на месте

6. Первичная проверка понимания и закрепление знаний

•          1. Что называется кипением?

•          2. Каковы этапы закипания жидкости?

•          3. Можно ли считать шум признаком кипения?

•          4. Каковы признаки кипения?

•          5. При каком условии жидкость кипит?

•          6. Какую температуру называют температурой кипения?

•          7. Как зависит температура кипения от внешнего давления?

•          8. Что общего и в чем различие между испарением и кипением?

•          9. На чем основан принцип действия кастрюли скороварки?

•          10.Для стерилизации медицинских инструментов кипячением используют металлические коробки с плотно подогнанной крышкой. Почему? И почему открывать их нужно очень осторожно?

•          11.Могут ли туристы сварить яйцо вкрутую, находясь высоко в горах?

Кипение не при атмосферном давлении.

Слова "кипяток" и "горячий" – не синонимы.

При уменьшении давления жидкость начинает кипеть при меньшей температуре. Будет верным и обратное утверждение: увеличение давления на поверхность жидкости приведет к возрастанию температуры ее кипения.

Ответь…

•          Каким простым способом можно повысить температуру кипения воды в электрическом чайнике?

•          Ответ: Следует увеличить давление над поверхностью воды. Для этого надо плотно закрыть чайник крышкой, сверху положить груз, в носик вставить пробку). Во время опыта будь предельно осторожным!

8. Решение задач

количественная задача

            Задача 1.

Определить, какое количество теплоты необходимо, чтобы 2 кг воды при температуре 500С превратить в пар?

(Ответ: Q= 5020 к Дж.)

Задача 2.

Почему самовар не распаивается  от  горящих  углей, пока  в  нем  есть вода?

                Задача 3.

Нагреется ли до более высокой температуры вода, если она будет дольше кипеть?

Задача 4.

                  Чем объяснить, что продолжительность варки картофеля начиная с момента кипения, не зависит от мощности нагревателя?

Задача 5.

В кипящую воду можно спокойно налить растительное масло; если же в кипящее масло капать водой, то оно разбрызгивается. Почему?

•          Графические задачи

Задача 6.

- На рисунке даны графики нагревания и кипения жидкостей одинаковой  массы: воды, спирта и эфира.. Определите,  какой -  для спирта и какой для эфира

- Среди этих колб некоторые наполнены водой, а некоторые - спиртом. Установи, где что налито.

- Имеются две экспериментальные установки (см. рисунок). Закипевшую воду из первой колбы непосредственно доливают к воде в калориметре, а вода из второй колбы самостоятельно переходит в калориметр в виде пара, где опять становится жидкостью. Объясните, почему во втором калориметре температура поднимается выше, ведь количество добавившейся воды одинаково?

Подведение итогов урока.

Домашнее задание.

ЭТО ИНТЕРЕСНО! (Дополнительно, если есть время)

Кипение на ладони

•          Можно ли удержать в руке банку с кипящей водой? Можно, если знать закономерности конвекции. Возьмем в руки банку с водой и поместим в нее кипятильник. Секрет в том, что погружать кипятильник нужно не глубоко, а только до середины банки! Тогда на глазах изумленной публики можно кипятить воду, держа банку в руках. При этом будет заметна граница горячей и холодной воды, располагающаяся сразу под кипятильником.

•          Пока вода кипит, слои горячей и холодной воды не будут перемешиваться друг с другом, поскольку вода, нагреваясь от кипятильника, будет постоянно всплывать вверх из-за теплового  расширения. Это явление называется конвекцией. На место ушедшей наверх горячей воды сбоку поступает вода более низкой температуры - вода циркулирует в верхней части банки. Циркуляция горячей воды практически не затрагивает нижний слой из-за того, что находящаяся там холодная вода плотнее горячей и потому остается внизу.

•          Стоит выключить кипятильник, и банку придется  немедленно ставить на стол: горячая вода быстро перемешивается с холодной вследствие диффузии. До этого процесс диффузии (обусловленный хаотическим движением частиц) сдерживался упорядоченным процессом конвекции.