Тема: «Кипение».
Цели:
- Раскрыть физическую сущность процесса кипения жидкости.
- Объяснить постоянство температуры жидкости во время кипения.
Задачи:
- Ввести понятие кипения жидкости.
- Раскрыть физическую сущность процесса кипения.
- Формировать умение самостоятельно приобретать знания.
- Формировать умение наблюдать, обобщать и делать выводы.
Оборудование:
- АРМ учителя.
- Презентация «Кипение». (Приложение 1)
- Виртуальная школа Кирилла и Мефодия. Уроки физики, 8 класс (видеофрагмент).
- Насос с вакуумной тарелкой.
- Стакан с водой.
- Термометр.
- Штатив.
- Колба с водой.
- Электрическая плитка с рассекателем.
Ход урока
Немного истории
На разбросанные по хребту и на склонах горы Тепе - Оба большие щебневые кучи в 1904 году обратил внимание феодосийский инженер и лесничий Ф.И. Зибольд. Зачастую в непосредственной близости от куч находились остатки старых керамических трубопроводов. Пытаясь объяснить назначение этих насыпных бугров, Зибольд пришел к убеждению, что они являются ничем иным, как древними аккумуляторами влаги. Так возникла гипотеза о том, что в Феодосии для получения питьевой воды издревле будто бы умели использовать особые конструкции - так называемые "воздушные колодцы". (Рисунок 1)
Механизм их действия заключался, по мнению инженера, в следующем: в результате суточного перепада температур на остывавшие камни из атмосферного воздуха оседал пар, превращавшийся в капли воды; стекая вниз, капли постепенно наполняли чашу, устроенную в основании каждой из щебневых груд. (Рисунок 2)
Собранная таким образом вода подавалась в городские цистерны по гончарным водопроводам. Зибольд подкрепил свою догадку удачным опытом получения воды, выполненным на базе созданного им в 1905-1912 гг. собственного конденсатора влаги.
Конденсатор имел каменное дно, сложенное на гидравлической извести, основание в виде круглого бассейна диаметром 20 метров. Края бассейна приподняты, в виде каменной стенки с уклоном от периферии к центру с желобом, оканчивающимся чугунной трубой. Конденсирующий конус в виде усеченного конуса был сложен из морской береговой гальки диаметром 15-20 см, верхний диаметр конуса -8 м, высота - 6 м. По свидетельству очевидцев, конденсатор давал 360 литров воды в сутки. К сожалению, днище конденсатора оказалось недостаточно прочным, и через образовавшиеся трещины вода ушла в почву.
Успех эксперимента Зибольда получил широкую огласку и вошел в литературу как пример воссоздания забытого с течением времени нетрадиционного метода добывания чистой питьевой воды. По мнению ученых, это был первый в мире удачный опыт получения конденсационной воды. Ф.И.Зибольд - первый и единственный ученый современности, которому удалось развить этот вопрос практически. (Слайд №3)
Интересные факты (Слайд №4)
Большинство людей убеждены в том, что водяной пар белого цвета, и очень удивляются, слыша, что это не верно. В действительности водяной пар совершенно прозрачен, невидим, и не имеет цвета вовсе. Тот белый туман, который в обыденной жизни называют паром, представляет собой не пар в физическом смысле слова, а воду, распылённую в мелкие капельки. Облака также состоят не из пара, а из мельчайших водяных капелек.
Опрос учащихся
1. Проверка домашнего задания. (Слайд №5) Фронтальный опрос.
2. Устный опрос учащихся с рецензией ответов по темам:
- испарение;
- конденсация.
3. Работа с индивидуальными карточками.
4. Практическая работа: «Наблюдение за процессом кипения». (Слайд №6-7)
Объяснение нового материала (Слайд №8)
Вторым распространённым видом парообразования является кипение жидкости.
Заслушиваем отчёт учащихся о практической работе. (Слайд №9)
Просмотр диска: Кирилл и Мефодий. (Урок № 5) (Слайд №7)
Итак, с помощью опытов установлено, что пока жидкость кипит, температура её остаётся постоянной. Далее работа с учебником §18. Дать определение кипения.
Выясним особенности процесса кипения жидкости. (Слайд №10)
Проблемный вопрос к классу
1. Когда в сосуде мы заметим появление многочисленных пузырьков воздуха?
2. Что можно сказать о размерах и числе пузырьков газа при дальнейшем повышении температуры?
3 Что содержат в себе пузырьки?
4. Чем можно объяснить рост пузырьков?
5. Почему пузырьки всплывают на поверхность воды? Что мы наблюдаем в этот момент?
6. Что происходит с пузырьками на поверхности?
Когда такой пузырёк достигает поверхности жидкости, то давление насыщенного пара в нём равно атмосферному давлению на поверхности жидкости. Пузырёк, достигнув поверхности жидкости, лопается, а находящееся в нём значительное количество насыщенного пара выходит в окружающую среду. Процесс роста пузырьков с насыщенным паром при одинаковой температуре жидкости и выделение этого пара в окружающую среду называется кипением. (Слайды №11-12)
Итак:
1. Кипение жидкости происходит при одинаковой температуре всей жидкости, когда давление насыщенного пара в пузырьках, равно атмосферному давлению.
Работа с учебником §18 (таблица №5). (Слайд№13)
2. Температура, при которой жидкость кипит, называется температурой кипения.
Поскольку давление насыщенного пара определяется температурой, а кипение наступает при равенстве его внешнего давления, то отсюда напрашивается вопрос: «От чего зависит температура кипения жидкости?»
Работа с учебником§18.
При уменьшении внешнего давления температура кипения жидкости понижается, а при увеличении внешнего давления - повышается.
Стакан с водой комнатной температуры помещаем под стеклянный колокол вакуумной установки, поместив в воду термометр, и включаем насос. Когда давление понижается, вода в стакане закипает. (Слайд№14)
Кипячение воды может происходить и при повышенных температурах.
Применяется в скороварках и автоклавах. (Слайд №15-17)
Закрепление
1. Какой процесс называется кипением?
2. Когда происходит кипение жидкости?
3. Как зависит температура кипения жидкости от внешнего давления?
4. Чем объясняется различие температур кипения жидкости?
5. От чего зависит температура кипения жидкости?
6. Можно ли расплавить олово в воде при нагревании? Если да, то при каких условиях это возможно?
7. Решение задач.
1. Какие щи быстрее остынут постные или жирные? |
Постные. Жир на поверхности препятствует испарению Так, если вы хотите, чтобы ваша вода быстрее закипела, необходимо на поверхности образовать жирную пленку, положить кусочек жира или масла. |
2. Почему температура остывшей воды в стакане всегда ниже комнатной температуры? |
Потому что происходит процесс испарения молекул воды с поверхности, и при этом внутренняя энергия воды понижается. |
Задачи для любителей литературы |
|
1. «Когда темный от влаги паркет несколько подсох и все зеркала покрылись банным налетом и звонки прекратились, Филипп Филиппович в сафьяновых красных туфлях стоял в передней» (М. А. Булгаков. Собачье сердце.) Какие процессы описаны автором? |
Испарение и конденсация. |
2. «- Что за дурни, прости господи, эти немцы! - сказал голова. Я бы батогом их, собачьих детей! Слыханное дело, чтобы паром кипятить можно». (Н.В.Гоголь «Вечера на хуторе близ Диканьки»). Можно ли водяным паром вскипятить воду? |
Можно. При теплообмене водяной пар отдает воде энергию, вода принимает энергию и нагревается при этом, если вода достигнет температуры кипения, то она закипит. |
3. «- Свет надо тушить за собой в уборной, вот что я вам скажу, Пелагея Петровна, - говорила та женщина, перед которой была кастрюля с какой – то снедью, от которой валил пар, - а то мы на выселение на вас подадим!» (М. А. Булгаков. Мастер и Маргарита). Если из кастрюли валит пар, можно ли сказать, что вода в кастрюле закипела? От каких физических параметров зависит скорость испарения жидкости? |
Испарение воды происходит не только при температуре кипения. Скорость испарения зависит от температуры, от площади поверхности жидкости, от внешних факторов, от вещества. |
Итог урока (Слайды №18-19)
Домашнее задание
§18 Вопросы №898 – 900 В.И. Лукашик.
Карточки-задания (для индивидуальной работы)
1.
- В каком случае хлеб быстрее делается чёрствым: когда его хранят в закрытом шкафу или просто на столе? Почему?
- Влияет ли ветер на показания термометра?
2.
- Капля воды, попав на раскалённую сковороду, начинает на ней прыгать. Почему?
- Почему, желая скорее высушить пол, воду растирают по нему?
3.
- Как предохранить воду от испарения в открытом сосуде?
- Объясните, почему бельё быстрее высыхает в помещении с открытой форточкой.
4.
- Почему сырые спички не загораются?
- Какое значение для организма имеет выделение пота?
5.
- Почему дождь охлаждает воздух?
- Почему в резиновой одежде трудно переносить жару?
6.
- Почему фонтаны умеряют жару?
- Почему мы не получаем ожога, кратковременно касаясь мокрым пальцем горячего утюга?
Литература
1. А.И. Сёмке. Физика, 8 класс. Занимательные материалы к урокам.
Москва, «Издательство НЦЭНАС», 2004 г.
2. А.В. Пёрышкин. Физика, 8 класс. «Дрофа», ОАО «Московские учебники», 2006 г.
3. М.Е. Тульчинский. «Качественные задачи по физике». Москва. «Просвещение». 1972 г.