Данный урок разработан на основе возрастных особенностей учащихся 8 классов и адаптирован для учащихся с углубленным изучением физики. При проведении урока рекомендуется использовать современные технические средства. Это дает возможность усиливать мотивацию учащихся, развивать их познавательный интерес, логическое мышление, что в итоге ведет к повышению качества знаний.
Цель урока: Раскрыть особенности физических процессов перехода вещества из жидкого состояния в газообразное и наоборот. Познакомиться с явлением кипения.
Задачи урока:
- Образовательная: сформировать понятие кипения, как парообразования, выявить основные особенности кипения: образование пузырьков, шум, предшествующий кипению, постоянство температуры кипения.
- Развивающая: научить видеть вокруг физические явления и уметь их правильно объяснять.
- Воспитательная: усилить интерес к предмету, расширить кругозор, формировать мировоззрение.
Оборудование: проектор, компьютер (ноутбук) с установленной программой LoggerPro, документ камера, спиртовка, плитка,термопара, 2 стеклянные колбы, пипетка, соль, мел, дистиллированная вода, спирт.
План урока:
- Организационный момент (2 минут)
- Повторение изученного (5 минут)
- Изучение нового материала (35 минут)
- Закрепление изученного (3-5 минут)
Ход урока
I. Организационный момент
II. Повторение изученного
К доске приглашаются два ученика на построение графиков плавления и кристаллизации.
Учитель задает вопросы классу:
А) Что называют плавлением?
Б) Что называют отвердеванием (кристаллизацией)?
В) Что происходит с энергией при плавлении и кристаллизации?
Г) Почему весной при 0ºС лед начинает таять, а осенью при той же температуре вода затвердевает?
Учащиеся отвечают на вопросы учителя.
III. Изучение нового материала
Парообразование и конденсация
(Необходимо заранее нагреть воду в колбах до состояния кипения, а так же расставить все демонстрационные эксперименты на столе для экономии времени)
Урок целесообразно начать с демонстрации.
Учитель.
Нагревание сосуда с водой закрытого металлической крышкой. После поднятия крышки на ее нижней части образуются капельки воды. Почему это происходит? Наша задача разобраться в этом более подробно. Вода в сосуде испаряется, превращается в пар. Пар попадает на более холодную крышку и превращается снова в воду (конденсируется)
Учитель дает определение, учащиеся записывают его в тетради:
Явление превращения жидкости в пар называется парообразованием.
Явление превращения пара в жидкость называют конденсацией.
Учитель.
Существует два способа перехода жидкости в газообразное состояние: испарение и кипение.
Рассмотрим более подробно каждое из этих явлений. Начнем с испарения. Так что же называют испарением?
Учитель дает определение, учащиеся записывают его в тетради:
Парообразование, происходящее с поверхности жидкости, называется испарением.
Очень важно понимать физическое содержание данного процесса: с поверхности жидкости могут оторваться только молекулы, имеющие очень большую скорость (это позволяет им преодолевать силы притяжения с молекулами нижних слоев). Таким образом жидкость покидают только самые «быстрые» молекулы, а в жидкости остаются только «медленные» молекулы
Учитель задает вопрос:
Что происходит при этом с внутренней энергией?
Предполагаемый ответ ученика:
При испарении внутренняя энергия жидкости уменьшается, а следовательно жидкости вследствие испарения охлаждаются.
Учитель:
А что происходит с молекулами, которые покинули жидкость?
Предполагаемый ответ ученика:
Молекулы, которые покинули жидкость и ушли в воздух образуют пар.
Учитель:
А от чего зависит скорость испарения?
Выслушиваются предположения учащихся
Для достоверности наших предположений давайте проделаем ряд опытов:
1. Скорость испарения зависит от рода жидкости
(Демонстрация испарения капли воды и капли спирта. При помощи пипетки помещаем каплю спирта и воды на белый лист бумаги и через некоторый промежуток времени можем наблюдать, что капля спирта исчезла, тогда как капля воды еще осталась. Для наглядности проецируем весь процесс испарения на экран с документ камеры)
Объяснение: там где сила притяжения между молекулами меньше, скорость испарения выше
2. Скорость испарения зависит от температуры
(При помощи пипетки помещаем на два листа бумаги по капле воды. Один из листов кладем на электроплитку. Для наглядности проецируем весь процесс испарения на экран с документ камеры)
Объяснение: чем выше температура, тем больше становится «быстрых молекул», а значит и скорость испарения будет выше.
3. Скорость испарения зависит от площади поверхности
Учитель: Вода в стакане может находиться несколько дней, как вы думаете, через какое время вода испарится, если ее вылить из стакана, к примеру, на стол?
Объяснение: чем больше площадь поверхности, тем больше молекул вылетают с поверхности воды, тем скорость испарения больше.
4. Скорость испарения зависит от наличия ветра
Объяснение: ветер уносит вылетевшие молекулы и не дает им вернуться снова в жидкость. Скорость испарения увеличивается.
Учитель:
Можете привести примеры, когда ветер действительно увеличивает скорость испарения?
Предполагаемый ответ ученика:
Примером может служить горячий чай, который мы пьем. Для того чтобы он быстрее остыл мы периодически дуем на поверхность горячей жидкости.
Вторым примером может быть время года – весна. В это время происходят усиление ветра, что помогает испарять влагу с поверхности земли и тем самым уменьшать снежный покров.
Учитель:
Одновременно с испарение происходит процесс перехода молекул пара снова в жидкость. Давайте убедимся в этом экспериментально:
Этот процесс называют конденсацией.
Учитель: Давайте подумаем, а что происходит с энергией при испарении и конденсации?
Предполагаемый ответ ученика:
Конденсация пара сопровождается выделением энергии, а при испарении энергия поглощается.
Учитель:
А можете привести пример когда энергия поглощается?
Предполагаемый ответ ученика:
Выходя из воды в жаркий день, мы чувствуем холод. Вода испаряется с поверхности нашего тела и тем самым отнимает от него некоторое количество теплоты. По этой причине мы чувствуем холод.
Продолжение объяснения
Учитель:
Мы рассмотрели один из способов превращения жидкости в газообразное состояние – испарение. Существует второй способ – кипение. Давайте более подробно посмотрим на этот процесс.
(Демонстрация процесса кипения воды: помещаем термопару в колбу с водой и наводим документ-камеру на нагреваемую колбу с водой (вода в колбе уже достаточно горячая) и наблюдаем на экране процесс кипения воды, а так же температуру кипения: на дне и стенках сосуда с течением времени появляются пузырьки воздуха, температура становится постоянной)
Объяснение: По мере нагревания давление внутри пузырька увеличивается, следовательно, объем увеличивается. С ростом объема увеличивается Архимедова сила, пузырек начинает всплывать. На поверхности воды пузырек лопается и пар из него уходит. Мы наблюдаем процесс кипения.
Учитель дает определение, учащиеся записывают его в тетради:
Кипение – процесс парообразования, происходящий по всему объему жидкости с образованием пузырьков при постоянной температуре.
Температура, при которой происходит кипение, называется температурой кипения.
Учитель:
А от чего зависит температура кипения?
Выслушиваются предположения учащихся
Для достоверности наших предположений давайте проделаем ряд опытов:
1. Температура кипения зависит от рода жидкости
Демонстрация 1.
Используя термопару измеряют температуру кипящей воды в колбе. Она равна 100°C. Затем в колбу с кипящей водой быстро насыпают соль. Наблюдаем «бурное» кипение. Температура кипящей жидкости изменилась. Она больше чем 100°C.
Демонстрация 2 (не обязательна, является альтернативой демонстрации 1).
Используя термопару измеряют температуру кипящей дистиллированной воды. Температура кипения больше 100°C. Быстро высыпаем мел в колбу с кипящей водой. Наблюдаем «бурное» кипение. Температура кипящей жидкости изменилась. Она стала равна 100°C)
2. Температура кипения зависит от внешнего давления
Демонстрация 1.
Кипение воды при пониженном давлении.
Из колбы с водой начинаем откачивать воздух. Через некоторое время бода начнет «бурлить», следовательно начинается процесс кипения. Весь процесс для большей наглядности проецируем на экран.
Объяснение: при понижении давления воздуха над поверхностью воды, воздушным пузырькам легче всплывать. Поэтому они всплывают при меньшей температуре.
Демонстрация 2.
Кипение нагретой жидкости при охлаждении.
Нагреваем колбу с водой до температуры, близкой к температуре кипения. Закрываем плотно колбу резиновой пробкой и переворачиваем ее над протвинем. Начинаем обильно поливать колбу холодной водой. Наблюдаем процесс кипения. Весь процесс для большей наглядности проецируем на экран.
Объяснение: при обливании холодной водой пары, находящиеся в колбе, конденсируются, давление резко уменьшается. А следовательно воздушным пузырькам легче всплывать, вода закипает. Кипение прекращается как только давление паров, образовавшихся в результате испарения, снова увеличится.
IV. Закрепление изученного
– Сформулируйте определение парообразования и конденсации
– Что называют испарением?
– Что называют кипением?
– Чем процесс кипения отличается от процесса испарения?
– Что происходит с энергией при испарении, конденсации?
V. Домашнее задание
- Учебник Л.Э. Генденштейн §5 (п. 1,2,3,5)
- Задачник Л.Э. Генденштейн № 7.20, 7.44, 7.48