Урок физики "Кипение"
методическая разработка по физике (8 класс)

Урок – исследование «Кипение» в 8 классе

Цель урока: исследовать процесс кипения; выяснить условия кипения.

Задачи для учителя:

Образовательные: 1) рассмотреть этапы процесса кипения;

                                   2) выявить условия, при которых происходит кипение жидкости;

                                   3) ввести понятие «температура кипения»;

                                   4) указать на зависимость кипения от давления;

                                   5) ввести понятие удельной теплоты парообразования;

                                   6) научить пользоваться таблицами «Температура кипения»,

                                   «Удельная теплота парообразования»;

                                   7) дать формулу расчета количества теплоты, необходимого для

                                      испарения жидкости.

Развивающие:   продолжить работу      

                                     1) по развитию мышления, познавательных, общетрудовых

                                         умений;

                                     2) овладение методами научного исследования (наблюдение,  

                                         постановка эксперимента, умение делать выводы на основе

                                         анализа общих и отличительных черт объектов);                                        

                                     3) по развитию самостоятельности учащихся.

Воспитательные:   1) формирование кругозора учащихся;

                                   2) формирование трудовых навыков;

                                   3) формирование коммуникативных навыков

Тип урока: изучение нового материала.

Формы обучения: беседа, рассказ, фронтальные лабораторные опыты, обсуждение

                                  демонстраций.

Методы обучения: репродуктивный (проговаривают изучаемый материал), проблемный                  

                                   (ответы на проблемные вопросы учителя, выдвижение гипотезы),                                                                                      

                                   поисковый (выполнение практических экспериментальных задач),      

                                   исследовательский метод (выяснение теоретических закономерностей

                                   при их проверке на практике)

Особенность занятия: оно строится на деятельностной основе.

Оборудование: электрический чайник с прозрачными стенками; термометр.

Место в теме: Тема «Тепловые явления»

1) Испарение и конденсация.

2) Кипение. Удельная теплота парообразования и конденсации.

3) Влажность воздуха.

Учащиеся должны:

знать:

 - что такое парообразование, испарение с поверхности жидкости, конденсация, понятие архимедовой силы, атмосферного давления, закон Паскаля;

 - правила техники безопасности при выполнении практической работы.

уметь:

- отличать процессы испарения и конденсации;

- привести примеры процессов испарения и конденсации;

- работать с таблицами «Температура кипения», «Удельная теплота парообразования»;

- решать задачи (качественные);

- пользоваться лабораторным термометром;

- находить погрешность измерения.

иметь представление:

- о процессе кипения.

Используемая литература: 1) Перышкин, А.В. Физика 8 – М: Дрофа - 2007.

                                                        Шерлок Холмс пришел в гости. Хозяйка встретила его                              

                                                        радушно. Холмс, сидя в комнате, через несколько минут

                                                        сказал хозяйке: «Уважаемая хозяйка, у Вас на кухне кипит

                                                        чайник». Как он это определил?

Ход урока.

      1. Оргмомент (1 мин).

2. Актуализация знаний (12 мин).

1. На прошлом уроке мы с вами прошли тему «Испарение и конденсация». Я сейчас вам буду говорить  утверждение, а вы должны мне ответить правильно ли оно или нет.

     а) испарение происходит при любой температуре;

     б) испарение происходит только с поверхности жидкости;

     в) испарением называется переход молекул из жидкости в пар;

     г) чем выше температура жидкости, тем испарение происходит медленнее;

     д) если нет притока энергии к жидкости извне, то ее температура при испарении понижается;

     е) вода, пролитая на пол, испаряется значительно медленнее, чем то же количество воды  

         в стакане;

     ж) конденсацией называется процесс перехода молекул из пара в жидкость;

     з) конденсация пара сопровождается выделением энергии;

     к) испарение и кипение есть процессы парообразования.

       2. Сейчас мы послушаем отчет о проделанной исследовательской работе по теме: «Испарение с поверхности жидкости» (Куканкова Нина). Приложение 1.

3. Изучение новой темы. Процесс кипения (30 мин).

Мы сегодня на уроке попробуем ответить на вопрос, который является эпиграфом нашего урока.

1. Демонстрация кипения.

Итак, мы сегодня с вами рассмотрим еще один процесс парообразования – кипение. Сначала я хочу обратить ваше внимание вот на эту фотографию (на фотографии изображена вода в стакане и четко видно, что вода содержит воздух). Что вы на ней видите? (учащиеся дают свои ответы).

Значит, мы выяснили, что вода содержит воздух. Сейчас я включу электрочайник. Вы должны будете внимательно смотреть за тем, что происходит (во время процесса нагревания воды до температуры кипения и самого процесса кипения).

Что вы увидели?

Учащиеся дают ответы:

Вначале наблюдаются мелкие пузырьки воздуха.

Пузырьки растут в размерах.

Появляется шум.

Пузырьки всплывают.

Пузырьки увеличиваются еще больше.

Пузырьки лопаются.

Процесс становится быстрее.

Происходит бурление.

Видим образование пара.

Вывод. Процесс кипения в отличие от обычного процесса испарения заключается в образовании пузырьков воздуха и пара и дальнейшего всплытия их на поверхность.

Ученикам учитель задает вопросы:

- Почему пузырек увеличивается в объеме?

- Какие силы действуют на пузырек воздуха, наполненный паром, когда он находится внутри жидкости?

- Изобразите на доске эти силы.

- Чем отличается процесс кипения от процесса испарения?

Итак, мы видим на дне и стенках сосуда пузырьки воздуха. При нагревании воздух расширяется  и пузырьки увеличиваются. В пузырьках, кроме воздуха, находятся пары, так как внутри пузырька идет парообразование, вода испаряется внутрь этих пузырьков воздуха. С ростом размеров пузырьков возрастает и архимедова сила, выталкивающая их из воды, и они всплывают. Попав в верхние, более холодные слои воды, они охлаждаются, и часть пара в них конденсируется в жидкость, размеры пузырьков сокращаются. Это попеременное увеличение и уменьшение  объема пузырьков создает шум. Когда вся вода прогреется, поднимающиеся пузырьки уже не будут от охлаждения уменьшаться в размерах, а начнут на поверхности воды лопаться. Находящийся в них насыщенный пар выходит в атмосферу. Шум прекратиться, начнется бульканье. Мы говорим, что вода кипит.

2. Условия кипения. 

1. FA > Fm

                                                                                                    Fm

2. Давление пара в пузырьке должно превышать сумму давления вышележащего слоя жидкости и атмосферного давления.
3. Сейчас я снова поставлю чайник, но при этом обязательно поменяю в нем воду. Кипяченную вылью, а свежую воду налью. Почему мне надо это сделать? (Чтобы вода быстрее закипела, так как в кипяченной воде нет воздуха, то эта вода кипит дольше).

Во время процесса кипения мы с вами будем замерять температуру воды.

(Вода в чайнике закипает, все опять наблюдают, но уже с учетом вышесказанного).

Почему мы видим пар, когда вода закипела? Ведь пар – это газ, а газы невидимы. (Это капельки воды конденсируются на пылинках воздуха).

Что вы мне можете сказать о температуре? (она сначала процесса повышается – идет нагревание воды, а затем остается постоянной 98,5 0С – идет процесс кипения).

Вывод. Температура во время кипения не меняется.

Почему? (Потому что вся энергия идет на поддержание внутренней энергии кипящей жидкости. Ведь пузырьки с паром уносят значительную энергию при отрыве от поверхности жидкости).

Для всех ли жидкостей температура кипения одинакова? (нет, каждая жидкость кипит при своей температуре).

Где можно найти эту температуру? (в таблице).

Чем опаснее обжечься: паром или горячей водой? (паром, так как его внутренняя энергия больше).

Правильно ли я говорю: температура кипения воды 100 0С? (Нет, потому что вода кипит при 1000С при нормальном атмосферном давлении – 760 мм.рт.ст.)

Например, вода на горе Эльбрус кипит при температуре 820С. С высотой давление уменьшается, поэтому уменьшается температура кипения.

Объяснение этому явлению следующее: при уменьшении давления воздуха над поверхностью воды воздушным пузырькам легче всплывать. Поэтому они делают это при меньшей температуре.

Можем ли мы сварить яйцо на горе Эльбрус? (Нет).

А почему в нашем случае измеренная температура кипения равна 98, 5 0С? (давление в нашей местности равно 748 мм.рт.ст.).

Температуру кипения можно и увеличить. Это можно сделать при помощи автоклавов – мощных котлов, в которых создают избыточное давление. При этом вода кипит при температуре 200 – 350 0С. Автоклавы используются для стерилизации медицинских инструментов.

На этом же принципе работают скороварки – кастрюли с плотно прилегающей крышкой. Вода кипит в этой кастрюле при температуре 1200С, а значит, пища варится быстрее.

d) Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо, чтобы обратить жидкость массой 1 кг в пар без изменения температуры, называется удельной теплотой парообразования.

Обозначается L. (находят в таблице).

При температуре кипения внутренняя энергия вещества в парообразном состоянии больше внутренней энергии такой же массы вещества в жидком состоянии.

Зная значение удельной теплоты парообразования, легко найти количество теплоты, которое идет на превращение в пар жидкости.

                                                      Q

                                           L            m

Очевидно, что если пар конденсируется, то в окружающую среду выделяется количество теплоты, равное:  

                                                        Q =  - Lm  

Q -  количество теплоты, Дж

m – масса жидкости, кг

L – удельная теплота парообразования, Дж/кг

    4. Рефлексия (1 мин).

Какой из самых важных процессов мы сегодня рассматривали с точки зрения физики?

Почему этот процесс так важен для нас?

Давайте ответим на вопрос, который прозвучал в начале урока.

5.Домашнее задание (1 мин).

   § 18 учебника Перышкина А.В., № 1116,1118 задачник Лукашик В.И., Иванова Е.В. (учащиеся, обучающиеся на «3» делают одну задачу по выбору, обучающиеся на «5» - две задачи).