Урок по теме "Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар."
план-конспект урока по физике (8 класс)

Урок физики. 8-й класс.

"Испарение и конденсация.  Насыщенный и ненасыщенный пар."

«Радость видеть и понимать есть величайший дар природы»
А. Эйнштейн

Цели урока:

– познакомить учащихся с понятиями парообразование, испарение, насыщенный пар, ненасыщенный пар, конденсация;

– формировать представление о процессе научного познания;

 – прививать культуру умственного труда, умение анализировать, сравнивать, обобщать.

Ход урока

1. Организационный момент.

Сегодняшняя встреча будет посвящена давно известным явлениям, которые сегодня вы научитесь видеть по-новому.

2. Подготовка к усвоению нового материала.

2.1. Послушайте стихотворение:  (Андрея Алексеевича Усачёва)

Вода появляется из ручейка,
Ручьи по пути собирает река.
Река полноводно течет на просторе,
Пока, наконец, не вливается… в море.
Моря пополняют запас океанов,
Над ним формируются клубы тумана.
Они поднимаются выше, пока,
Не превращаются в облака.
А облака, проплывая над нами,
Дождем проливаются, сыплют снегами.
Весной соберется вода в ручейки,
Они потекут до ближайшей реки.

– Как весь процесс называют в народе?

Верно, круговорот воды в природе.

Конечно, давно знакомое вам явление. Но иногда этот милый круговорот воды приводит к стихийным бедствиям. Ученые всего мира не теряют надежду научиться укрощать стихию, изучают, исследуют ураганы, предлагают различные способы для управления ими. Сегодня мы рассмотрим физическую суть процессов, которые лежат в основе и круговорота воды в природе, и многих других явлений.

Формулировка темы урока.

Начнем изучать эти явления с опыта: (в лоточке лежит по два предметных стекла); подышите на стеклышко. Что вы наблюдается?

Как и почему изменяется «картина» на стеклышке?

Как называют происходящие явления. Назовите явления?

Назовите тему нашего урока. Это испарение и конденсация.

Записываем тему в тетрадь.

Постановка цели урока.

– Наблюдали ли вы эти явления вокруг себя. Где?

Действительно. Мокрое белье сохнет; вода, разлитая на пол, высыхает и т.д.

Ваши примеры являются фактами, полученными из наблюдений в природе, в конце урока мы объясним эти факты изучив явления испарения и конденсации, что и будет является целью нашего урока.

3. Актуализация опорных знаний.

Для достижения цели урока, необходимо вспомнить изученное ранее.

– Каковы основные положения молекулярной теории строения вещества?

– В каких агрегатных состояний может находиться вещество?

– Как называется переход вещества из твердого состояния в жидкое?

– Изменяются ли молекулы при переходе вещества из одного состояния в другое? При плавлении, например?

– Одинаковы ли скорости движения молекул вещества, находящиеся в любом агрегатном состоянии?

– Какой энергией обладают молекулы вследствие своего движения? Вследствие взаимодействия?

– Какую энергию называют внутренней? Что происходит с ней при переходе вещества из жидкого состояния в твердое. От чего и как она зависит? Почему?

4. Освоение нового материала.

На основе знаний о молекулярной природе тепловых явлений, построим модели испарения и конденсации.

Нарисуйте в тетради сосуд, который «наполним» жидкостью. Изобразим молекулы этой жидкости в виде шариков. Это молекулярная модель жидкости. Учтем, что молекулы жидкости расположены довольно плотно. Теперь стрелками изобразим направления движения некоторых молекул.

– Выясним, каким молекулам легче всего покинуть жидкость?

– Да, тем молекулам, чьи кинетические энергии движения намного больше потенциальных энергий притяжения соседних молекул.

Обобщим: жидкость могут покинуть молекулы, во-первых, находящиеся вблизи поверхности, и во-вторых, кинетическая энергия которых больше потенциальной энергии притяжения соседних молекул.

Над поверхностью жидкости образуется пар.

– Какой процесс мы представили на модели?

Определение:  Парообразование – явление превращения жидкости в пар. Различают два вида: испарение и кипение.

Определение Испарение – это парообразование, происходящее с поверхности жидкости при любой температуре.

Если возьмем открытый сосуд с жидкостью, то через некоторое время жидкость испарится. Если же накрыть сосуд крышкой, будет ли меняться масса жидкости? Конечно, нет. Возникает вопрос – прекратился ли процесс испарения? А почему же масса жидкости не изменяется? Делаем вывод: наряду с процессом испарения наблюдается обратный процесс. Назовите его.

Определение Конденсация – явление превращения пара в жидкость.

В нашей модели это молекулы, которые возвращаются в жидкость.

Итак, нами построены модели испарения и конденсации, которые помогают нам наглядно представить, что это за явления. Так как из жидкости улетают наиболее быстрые, энергичные молекулы, то средняя скорость оставшихся молекул жидкости, а значит и их средняя кинетическая энергия уменьшается, поэтому испарение ведет к уменьшению внутренней энергии жидкости, вследствие чего жидкость охлаждается. Проверим это следствие на опыте.

Фронтальная экспериментальная работа.

Экспериментально доказать, что при испарении внутренняя энергия уменьшается, имея оборудование: термометр, шарик которого обёрнут ватой, ацетон

Ход работы

1. Заметьте начальное показание термометра.

2. Шарик термометра, обёрнутый ватой, обмакните в ацетон. Заметьте наименьшую температуру, которую через некоторое время покажет  термометр.

3. Сделайте вывод

Обсуждение результата эксперимента.

        Таким образом, экспериментальная проверка подтвердила следствие, вытекающее из модели испарения, тем самым подтвердила и правильность самой модели. Мы изучили явление испарения, используя цикл естественно научного познания. Схема его такова.

Факты                Модель         Следствие                 Эксперимент

Теперь нужно выяснить от каких факторов зависит испарение жидкости. Прошу выдвигать свои гипотезы (помощь, если будет трудно).

Фронтальные экспериментальные работы

1 группа: Зависимость испарения от рода вещества

Оборудование: 3 стеклянные пластины, сосуды с жидкостями: вода, спирт, уайт-спирит, пипетка.

Ход работы: капните на три чистые стеклянные пластины по капле воды, спирта, уайт-спирит.

Сделайте вывод о зависимости скорости испарения от рода жидкости.

2 группа: Зависимость испарения от температуры

Оборудование: 2 стеклянные пластины, сосуд с водой, пипетка, электрическая лампа.

Ход работы: капните на две чистые стеклянные пластины по капле воды, одну из пластин поместите под электрической лампой.

Сделайте вывод о зависимости скорости испарения от температуры.

3. группа: Зависимость испарения от площади поверхности
4. Оборудование: 2 стеклянные пластины, сосуд с ацетоном, пипетка.

Ход работы: капните на две чистые стеклянные пластины по капле ацетона так, чтобы капля в первом случае не растеклась, а во втором - сильно растеклась.

Сделайте вывод о зависимости скорости испарения от площади поверхности.

4 группа: Зависимость испарения от наличия ветра

Оборудование: 2 стеклянные пластины, сосуд со спиртом, веер.

Ход работы: капните на две чистые стеклянные пластины по капле спирта. Обмахивайте веером одну из пластин.

Сделайте вывод о зависимости скорости испарения жидкости от наличия ветра.

Выводы в тетрадь:

Интенсивность испарения зависит от:

• рода вещества;
• от скорости движения воздуха над поверхности жидкости;
• от температуры;
• от площади поверхности жидкости.

Возникает естественный вопрос: зависит ли интенсивность изменения внутренней энергии жидкости от интенсивности испарения?

Правильно. Чем быстрее будет испаряться жидкость, тем быстрее будет уменьшаться ее внутренняя энергия и, следовательно, ее температура.

Одновременно с испарением происходит переход молекул из пара в жидкость – конденсация.

Для того чтобы этот процесс шел, нужно, чтобы энергичные (быстрые) молекулы пара уменьшили свою скорость. Это обычно происходит на поверхности жидкого или твердого тела или требует наличия в газе центров конденсации. Их роль могут играть различные примеси или пылинки. Конденсация сопровождается выделением энергии.

Жидкость испаряется не только в открытом пространстве, но и в закрытых сосудах. Нальем в банку горячей воды. Закрываем банку крышкой. Жидкость продолжает испаряться, но пар в воздухе не рассеивается. При этом уровень жидкости в сосуде не изменяется. Молекулы жидкости, покидающие её, движутся, взаимодействуют друг с другом со стенками и крышкой сосуда уменьшают свою энергию и возвращаются в жидкость.

В этом случае могут наблюдаться два явления:

1. Количество молекул, покинувших жидкость, равно количеству молекул, вернувшихся в неё, наступает динамическое равновесие.
2. Количество молекул, покидающих жидкость, больше количества молекул, возвращающихся в неё. В первом случае пар над жидкостью называют насыщенным, во втором – ненасыщенным.

• Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным.
• Пар, не находящийся в состоянии равновесия со своей жидкостью, называют ненасыщенным.

Испарение жидкости и конденсация играют важную роль в природе и жизни человека.

5. Закрепление.

Используя построенные модели испарения и конденсации, решим следующие задачи:

Решение качественных задач

1. В каком случае хлеб быстрее делается черствым: когда он хранится в закрытом шкафу или просто на столе? (просто на столе)
2. Почему, желая скорее высушить пол, на который пролита вода, ее растирают по полу? (увеличение поверхности испарения, увеличивает скорость испарения)
3. Какое значение имеет для организма выделение пота? (выделение пота и испарение его предохраняет организм от перегрева)
4. Почему в холодной атмосфере виден выдыхаемый нами «пар»? (пар, охладившись, конденсируется в виде тумана («пар») или даже инея)

 6. Домашнее задание.

Параграф 16, 17, упражнение 9 для всех. Для желающих – используя книгу Перельмана «Занимательная физика» сделать холодильник «безо льда», принести на следующий урок и объяснить принцип его действия.

7. Первичная проверка знаний. (тест)

Практическое применение испарения и конденсации:

• быстроиспаряющиеся жидкости нашли применение в работе холодильного оборудования (фреон, аммиак)
• в жарких странах воду принято хранить в глиняных сосудах.
• при поездке в поезде летом очень просто получить из теплой воды достаточно холодную. Для этого бутылку с водой можно завернуть в сырую марлю и выставить в окно движущегося поезда. Через 15 – 20 минут вода будет достаточно холодной.
• при высокой температуре назначают потогонные средства (он испаряется с поверхности кожи, при этом температура тела понижается).
• при высокой температуре эффективны обтирания  водой, в которую добавлено несколько капель уксуса.
• в большой мороз можно отморозить нос, т. к. температура кожи уменьшается, поверхность кожи переохлаждается. ( нужно закрывать нос, нельзя рот).

Интересные факты.

Оказывается, не только люди в жизни используют знания о таких процессах, как испарение и конденсация, но и многие животные.

в пустынях температура земной поверхности может повышаться до 70 – 800 С днем и падать до 40 С к концу ночи. В этих условиях большинство ящериц ищет убежище. Помимо того ящерица способна менять положение тела и его окраску, а когда температура становится высокой, может также уменьшить поверхность тела, втягивая ребра. К числу реакций ящериц на высокую температуру относятся тепловая отдышка, а также выпучивание глаз.

Шерсть у собак очень теплая, а потовых желез в коже практически нет (есть только на пальцах лап). Собаки никогда не потеют. Летом им становится особенно жарко. Чтобы охладить себя, собака широко раскрывает рот и высовывает язык. Слюна на языке, челюстях и небе начинает интенсивно испаряться, и температура тела понижается до нормальной.

У слона в коже нет ни одной потовой железы. Но водоем у слона всегда под рукой. Набирает слон слюны изо рта хоботом и размазывает по телу. Сразу облегчение чувствуется – ведь слюна хорошо испаряется.

У зайца большие уши, но совсем не для того. Чтобы слушать, а для того чтобы ими … потеть. Каждый квадратный сантиметр уха излучает до 10 калорий тепла в час. В жару заячьи уши отводят треть тепла, образующегося при обмене веществ.

• Когда быстрее высохнет скошенная трава: в ветреную или безветренную погоду?
• Выйдя в жаркий день из реки, вы ощущаете прохладу, это ощущение усиливается в ветреную погоду. Объясните, почему это происходит?
• Что остынет быстрее при одинаковых условиях: жирный суп или чай? Объясните, почему?
• Нам часто приходится стирать и сушить белье. В какую погоду это лучше всего делать? Что необходимо, чтобы быстрее высохло бельё?

Проверочный тест.

1. Какие из процессов, при которых происходят агрегатные превращения вещества, названы ошибочно?

А) плавление, кристаллизация                                 В) парообразование, конденсация      

Б) сублимация, десублимация                                 Г) нагревание, охлаждение

2. Из  какого  сосуда быстрее испаряется жидкость ( температура  жидкости  в обоих сосудах одинакова)

                                                                 А) Из  1-го     Б) Из  2-го     В) Из 1-го и 2-го одинаково                                                                                                 одинаково

3.   При испарении вода охлаждается. Это объясняется тем, что воду покидают частицы…

А) самые медленные                В) самые быстрые                

 Б) самые мелкие                      Г) самые крупные

4. Что вызовет более тяжелый ожог: стоградусная вода или стоградусный пар?

                  А. Пар

                  Б. Вода

                  В. Различий нет

5. Как изменяется скорость испарения жидкости  при повышении температуры?

                   А. Остается неизменной

                   Б. Увеличивается

                   В. Уменьшается

                   Г.  Иногда увеличивается, иногда уменьшается

                   Д. Не знаю                            

                              Ответы

   1.  Г

   2.  А

   3.  В

   4.  А

   5.  Б

8. Подведение итогов. Рефлексия по слайду презентации.

Тест. Выполняет каждый, делает самопроверку.

1 вариант

1. На графике показан график зависимости температуры Т вещества от времени t.

В начальный момент времени вещество находилось в кристаллическом состоянии. Какая из точек соответствует началу процесса плавления вещества?

2. Какой из участков графика соответствует процессу отвердевания вещества?

3. На каких участках графика вещество находится сразу в двух агрегатных состояниях: в жидком и твёрдом?

2 вариант

1. На графике показан график зависимости температуры Т вещества от времени t.

В начальный момент времени вещество находилось в кристаллическом состоянии. Какая из точек соответствует окончанию процесса отвердевания вещества?

2. Какой из участков графика соответствует процессу плавления вещества?

3. На каких участках графика вещество находится только в твёрдом состоянии?

Ответы на самостоятельную работу по физике График плавления и отвердевания кристаллических тел
1 вариант
1. 2
2. 5-6
3. 2-3, 5-6
2 вариант
1. 6
2. 2-3
3. 1-2, 6-7