Задачи урока:
- Ввести понятия об испарении и конденсации, с привлечением молекулярных.
- Представлений о строении вещества. Раскрыть проявлением статистических.
- Закономерностей в процессах испарения и конденсации, расширить.
- Представления учащихся об объектах природы и средствах описания.
- Формировать мыслительную деятельность по плану: факты – модель – следствия – эксперимент, формировать умения конспектировать.
Тип урока: комбинированный урок.
Демонстрации:
- Зависимость скорости испарения от площади свободной поверхности, температуры, движения воздуха.
- Охлаждение жидкости при испарении.
План урока
Этапы урока.
- Введение. Повторение: основные положения МКТ, внутренняя энергия. Постановка учебных проблем урока (5мин.).
- Изучение нового материала. Объяснение явлений испарения и конденсации с точки зрения МКТ (30 мин).
- Подведение итогов урока, выделение главного (9мин.).
- Домашнее задание (1 мин.).
Вопросы для повторения:
Три гипотезы лежащие в основе МКТ?
- Все тела состоят из огромного числа частиц, между которыми есть промежутки.
- Частицы вещества участвуют в тепловом движении.
- Частицы вещества взаимодействуют друг с другом.
Из чего складывается внутренняя энергия?
- Любое тело обладает внутренней энергией, потому что оно состоит из частиц.
- Внутренняя энергия представляет собой сумму кинетической энергии движения всех её частиц и потенциальной энергии их взаимодействия.
Изучение нового материала.
Давайте представим себе теплый летний день, мы искупались, наше тело и волосы стали мокрыми, но мы не расстраиваемся, достаточно несколько минут побыть на солнце и волосы станут сухими, влага с поверхности тела исчезнет. А куда же она подевалась?
Итак, испарение – агрегатное превращение, которое мы будем изучать. На основе знаний о молекулярной природе тепловых явлений построим модели явлений испарения и конденсации, с помощью которых объясним наблюдения в природе и в быту, связанные с испарением и конденсацией. Мы знаем много примеров, когда происходит испарение воды: лужи высыхают, приготовление сушеной рыбы, сухофруктов, целебных трав…
Но, не только вода испаряется, так же испаряется спирт, керосин, ртуть. Сначала проведем наблюдение за процессом испарения воды
Запишем свойства жидкости и пара
Жидкости испаряются при любых температурах. (Лужи испаряются и летом, и осенью, и весной.)
 Рис 1 |
 Рис. 2 |
А возможен ли обратный процесс – переход из газообразного состояния в жидкое? Наблюдения за водяными парами позволяют ответить на этот вопрос утвердительно. Рис. 2, Рис. 3 Агрегатное превращение, при котором вещество из газообразного состояния переходит в жидкое , называется конденсацией.
Опыт 1.
Рис. 3
Опыт показывает, что конденсации тоже может проходить при любых температурах, только для этого нужно, чтобы имелась свободная поверхность этой жидкости или пар жидкости в атмосфере (либо в помещении) находился в особом состоянии. Такой пар называется насыщенным. А пока мне бы хотелось обратить ваше внимание на следующий факт. Приходилось ли вам наблюдать, что шарики нафталина, которые используют для уничтожения моли, со временем тоже испаряются? Подобное превращение из твердого состояния сразу в газообразное называется сублимацией или возгонкой. Посмотрим опыт по возгонке йода.
Опыт 2.
Рис. 4
Если в пробирку насыпать кристалликов йода, закрыть ее пробкой и нагревать в пламени спиртовки, то можно наблюдать, как вся пробирка заполняется парами фиолетового цвета.
При охлаждении паров в пробирке наблюдается выпадение кристалликов йода на стенках пробирки. Этот процесс называется конденсацией. Другие закономерности можно обнаружить, проделав следующие опыты:
Опыт 3. С помощью пипетки нанесем на стеклянную пластину две капли воды. Одну каплю размажем на возможно большую площадь, другую оставим так. Вывод: испарение жидкости происходит тем быстрее, чем больше площадь её свободной поверхности.
Опыт 4. Нанесем на две стеклянные пластины по капле воды. Одну пластину поместим под лампу, а другую оставим при комнатной температуре. Вывод: испарение происходит быстрее при более высокой температуре жидкости.
Опыт 5. Нанесем на две стеклянные пластины по капле воды и распределим их на большей площади. Одну пластину поместим под вентилятор, а другую оставим. Вывод: жидкость испаряется быстрее, если образовавшийся над ней пар удаляется от поверхности жидкости.
Опыт 6. Нанесем на пластину три разных жидкостей: подсолнечного масла, воды и спирта. Распределим жидкости на одинаковые площади, проведем наблюдение. Вывод: интенсивность испарения разных жидкостей при одинаковых условиях различна.
Для объяснения этих опытов воспользуемся моделью процесса испарения. Согласно МКТ молекулы жидкости совершают непрерывное хаотическое движение. Скорости молекул неодинаковы. Среди множества молекул есть такие, скорости которых малы и скорости которых велики по сравнению со скоростью большинства молекул. Если такая быстрая молекула находится вблизи свободной поверхности жидкости и ее скорость направлена в сторону свободной поверхности, то она может преодолеть молекулярное притяжение со стороны соседей и вылететь за пределы жидкости. Так как из жидкости улетают наиболее быстрые молекулы, то средняя скорость (как и средняя кинетическая энергия) оставшихся молекул жидкости уменьшается.
Поэтому, когда нет притока энергии к жидкости из вне, испарение ведет к уменьшению внутренней энергии жидкости, вследствие чего жидкость охлаждается. Рассмотрим конкретную ситуацию:
Что будет происходить, если смазать, например, спиртом, руку?
Да, она охлаждается, поскольку, испаряясь, жидкость отнимет часть внутренней энергии руки, вследствие чего, её температура понизится.
Мы изучили явления испарения, используя цикл естественнонаучного познания. Представим его в виде схемы.
Схема 1
Конденсация – это процесс, обратный испарению.
Чем будет сопровождаться конденсация?
Правильно: при конденсации происходит выделении энергии.
Итак, подведем итоги:
- При одинаковых условиях скорость испарения зависит от рода жидкости (температура – мера средней кинетической энергии теплового движения частиц).
- От площади свободной поверхности.
- От наличия ветра.
Вопросы для закрепления:
- Почему скошенная трава быстрее высохнет в
ветреную погоду?
Ответ: ветер относит молекулы воды, которые испаряются с поверхности травы. - В двух одинаковых тарелках поровну налиты
жирные и постные щи. Какие щи остынут быстрее?
Ответ: быстрее остынут постные щи, так как жирная пленка препятствует испарению воды. - Сырые дрова горят хуже, чем сухие. Почему?
Ответ: часть энергии расходуется на испарение воды в сырых дровах.
Литература
- Г.Н. Степанов. Физика – 8. Учебник. Санкт-Петербург “Валерий СПД”, 200 год.
- Л.А. Кирик. Физика – 8. Методические материалы. М.: “Илекса”, 2004 год.
- М.Е. Тульчинский. Качественные задачи по физике в 6-7 классах. М.: Просвещение, 1976 год.