Исследовательская работа "Испарение веществ"

МКОУ «Малоатлымская средняя общеобразовательная школа»

Научно-исследовательская работа

Тема: «Испарение веществ»

Выполнил:  

Ученик 6 класса Захезин Вадим.

Научный руководитель:

учитель математики и физики Антонова О.В.

п. Заречный

2019 г.

Гипотеза: испаряются и жидкости и твердые вещества, но жидкости испаряются быстрее.

Цель: пронаблюдать явление испарения и сравнить скорости протекания  испарения твердого вещества и жидкости при одинаковой температуре.

Задачи исследовательской работы:

1. Собрать теоретический материал  об испарении.
2. Влияние явления испарения на организм человека.
3. Провести эксперимент и проанализировать полученные данные.
4. Сделать выводы.

Как улетучивается жидкость

Молекулы жидкости расположены очень близко друг к другу  и, несмотря на то, что связаны между собой силами притяжения, к определённым точкам не привязаны, а потому свободно перемещаются по всему объему вещества (они постоянно сталкиваются друг с другом и изменяют свою скорость). Частицы, что уходят на поверхность, набирают во время движения скорость, достаточную для того, чтобы покинуть вещество. Оказавшись наверху, своё движение они не останавливают и, преодолев притяжение нижних частиц, вылетают из воды, преобразовываясь в пар. При этом часть молекул из-за хаотического движения возвращается в жидкость, остальные уходят дальше, в атмосферу.
Если речь идёт, например, о круговороте воды в природе, можно наблюдать за процессом конденсации, когда пар, сконцентрировавшись, при определённых условиях возвращается назад. Таким образом, испарение и конденсация в природе тесно связаны между собой, поскольку благодаря им осуществляется постоянный водообмен между землёй, сушей и атмосферой, благодаря чему окружающая среда снабжается огромным количеством полезных веществ.
Стоит заметить, что интенсивность испарения у каждого вещества различна, а потому основными физическими характеристиками, которые влияют на скорость испарения, являются:

Плотность. Чем вещество плотнее, тем ближе молекулы находятся по отношению друг к другу, тем труднее верхним частицам преодолеть силу притяжения других атомов, следовательно, испарение жидкости происходит медленнее. Например, метиловый спирт улетучивается намного быстрее воды (метиловый спирт – 0,79 г/см3, вода – 0,99 г/см3). Температура. На скорость испарения также влияет теплота испарения. Несмотря на то, что процесс испарения происходит даже при минусовой температуре, чем больше температура вещества, тем выше теплота испарения, значит, тем быстрее двигаются частицы, которые, увеличивая интенсивность испарения, массово покидают жидкость (поэтому кипящая вода испаряется быстрее холодной). Из-за потери быстрых молекул внутренняя энергия жидкости уменьшается, а потому температура вещества во время испарения понижается. Если жидкость в это время будет находиться возле источника тепла или непосредственно нагреваться, её температура снижаться не будет, так же, как и не снизится интенсивность испарения.

Площадь поверхности. Чем большую площадь поверхности занимает жидкость, тем больше молекул с неё улетучивается, тем выше скорость испарения. Например, если влить воду в кувшин с узким горлышком, жидкость будет исчезать очень медленно, поскольку испаряемые частицы начнут оседать на сужающихся стенках и спускаться. В то же время, если налить воду в миску, молекулы будут беспрепятственно уходить с поверхности жидкости, поскольку им будет не на чем конденсироваться, дабы вернуться в воду.

Ветер. Процесс испарения окажется намного быстрее, если над ёмкостью, в которой находится вода, движется воздух. Чем быстрее он это делает, тем скорость испарения больше. Нельзя не учитывать взаимодействие ветра с испарением и конденсацией. Молекулы воды, поднимаясь с океанической поверхности, частично возвращаются назад, но большая часть высоко в небе конденсируется и образует облака, которые ветер перегоняет на сушу, где капли выпадают в виде дождя и, проникнув в грунт, через какое-то время возвращаются в океан, снабжая растущую в почве растительность влагой и растворёнными минеральными веществами.

Испарение и растения
Значение испарения в жизни растительности трудно переоценить, особенно учитывая, что живое растение на восемьдесят процентов состоит из воды. Поэтому если растению не хватает влаги, оно может погибнуть, так как вместе с водой в него не будут поступать также нужные для жизнедеятельности питательные вещества и микроэлементы.

Вода, передвигаясь по растительному организму, переносит и образует внутри него органические вещества, для образования которых растение нуждается в солнечном свете.

А вот тут немаловажная роль отводится испарению, так как солнечные лучи имеют способность чрезвычайно сильно нагревать предметы, а потому способны вызвать гибель растения от перегрева (особенно в жаркие летние дни). Чтобы этого избежать, происходит испарение воды листьями, через которые в это время выделяется много жидкости (например, из кукурузы за сутки испаряется от одного до четырёх стаканов воды).
Это значит, что чем больше в организм растения поступит воды, тем испарение воды листьями будет интенсивнее, растение будет больше охлаждаться и нормально расти. Испарение воды растениями можно ощутить, если во время прогулки в знойный день прикоснуться к зелёным листьям: они обязательно окажутся прохладными.
Испарение и человек

Не менее велика роль испарения в жизнедеятельности человеческого организма: он борется с нагреванием посредством потоотделения. Испарение происходит обычно через кожу, а также через дыхательные пути. Это можно легко заметить во время болезни, когда температура тела поднимается или в период занятий спортом, когда повышается интенсивность испарения.

Если нагрузка невелика, из организма уходит от одного до двух литров жидкости в час, при более интенсивном занятии спортом, особенно когда температура внешней среды превышает 25 градусов, интенсивность испарения увеличивается и с потом может выйти от трёх до шести литров жидкости. 
Через кожу и дыхательные пути вода не только покидает организм, но и поступает в него вместе с испарениями окружающей среды (не зря своим пациентам врачи часто прописывают отдых на море). К сожалению, вместе с полезными элементами в него нередко попадают и вредные частицы, среди них – химические вещества, вредные испарения, которые наносят здоровью непоправимый ущерб.

Эксперимент

1. Взяли два яблока: одно поместили в целлофановый пакет, а другое оставили на открытом воздухе.

Дата начала эксперимента: 21.01.2019 г.

Дата окончания эксперимента: 11.03.2019 г.

Таблица 1.

m1 – масса яблока в пакете.

m2 – масса яблока на открытом воздухе.

За 50 дней масса яблока, оставленного на открытом воздухе, уменьшилась на 42 грамма. Скорость испарения составила 0,84 г в сутки.

Яблоко, помещенное в пакет, тоже испарялось, но с ним эксперимент закончился на 28 день, т.к. яблоко сгнило. Его скорость испарения составила 0,36 г в сутки.

2. В две мензурки налили одинаковое количество воды. Одну мензурку закрыли крышкой.

Дата начала эксперимента: 21.01.2019 г.

Дата окончания эксперимента: 11.03.2019 г.

Таблица 2.

V1, мл – объем воды в закрытой мензурке.

V2, мл – объем воды в открытой мензурке.

За 50 дней объем воды в открытой мензурке изменился на 49 мл. Масса воды изменилась на 49 г. Скорость испарения составила 0,98 граммов в сутки.

Испарялась также и вода в закрытом сосуде.

Выводы:

1. Испаряются   жидкие и твердые  вещества.
2. Испарение происходит в открытом и  в закрытом сосуде.
3. Скорость испарения жидкости выше, чем скорость испарения твердого тела. Значит,  связи между молекулами воды слабее, чем между молекулами твердого тела.