Строение и свойства жидкостей. Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар. Влажность воздуха
план-конспект урока по физике (10 класс)

Урок в 10 классе

Строение и свойства жидкостей. Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар. Влажность воздуха

Учитель:  Шишкина Надежда Павловна, МКОУ Медяковская СОШ Купинского района

Цели:

Образовательная:

• повторить, обобщить и закрепить знания учащихся об испарении, кипении, конденсации, свойствах насыщенного и ненасыщенного пара, влажности воздуха;
• закрепить умения учащихся объяснять взаимные превращения жидкостей и газов на основе молекулярно-кинетической теории;
• продолжить работу над формированием умений учащихся анализировать и сравнивать физические процессы (испарение и кипение), свойства изучаемых объектов (насыщенного и ненасыщенного пара);
• продолжить работу над формированием умений учащихся приобретать знания из различных источников;
• совершенствовать навыки учащихся проводить эксперименты;
• наблюдать явления и делать выводы.

Воспитательная:

• воспитывать умение логически мыслить;
• прислушиваться к мнению одноклассников;
• умение работать в коллективе.

Развивающая:

• развитие познавательного интереса.

Оборудование: компьютер, медиапроектор.

Наглядность: презентация. (Приложение 1)

Ход урока.

Вступительное слово учителя: 

Бледнеет ночь…Туманов пелена

В лощинах и лугах становится белее,

Звучнее лес, безжизненней луна

И серебро росы на стеклах холоднее.

или

Высоко в просторе неба,

Всё сияя белизною,

Вышло облачко на полдень

Над равниною водяною.

Из болот оно восстало,

Из холодного тумана-

И замлело, засияло

В синей стали океана  И.А.Бунин

В наше время этими красивыми явлениями природы  интересуются не только поэты и художники. Пожалуй, особенно сильно туманы волнуют диспетчеров аэропортов, работников морских и речных судов, летчиков, капитанов кораблей, водителей автомашин и, конечно же, огромную армию метеорологов, синоптиков. Туманы и облака имеют одинаковую физическую природу. В толковом словаре В.Даля дано короткое и в тоже время достаточно точное определение облака: «Облако- туман в высоте». Как и туман, облако представляет собой взвесь в воздухе мелких и мельчайших капелек воды. Чтобы понять, как возникают эти явления,  научиться управлять ими и предсказывать их появление, надо изучать их. Природа появления туманов, облаков, и многих других интересных явлений природы связана с явлениями испарения, конденсации водяного пара.

 Сегодня на уроке мы с вами вернемся к уже знакомой теме. В 8 классе мы изучили строение и свойства жидкостей, рассмотрели определения и условия протекания процессов испарения и конденсации, ввели понятия насыщенного и ненасыщенного пара, влажности воздуха. Сегодня постараемся изучить эти вопросы более детально, расширить и углубить наши знания об этих явлениях.

Работать будем группами по 4 человека. Вы  получите задания, в ходе выполнениях которых, познакомитесь с новыми знаниями, выполните эксперименты, сделаете выводы.

Учитель:  Перечислите известные вам свойства жидкостей. Как можно объяснить эти свойства с точки зрения молекулярного строения жидкости?

Ученики: Жидкости состоят из молекул, расстояния между которыми сравнимы с размерами самих молекул. Молекулы колеблются относительно положений равновесия и перескакивают с одного места на другое, время "оседлой жизни" составляет примерно 10-8 с. Жидкости текучи, практически несжимаемы. Они сохраняю объем, но меняют форму.

Демонстрация: испарение и конденсация жидкости

Учитель: Неравномерное распределение кинетической энергии теплового движения молекул приводит к тому, что при любой температуре кинетическая энергия некоторых молекул жидкости или твердого тела может превышать потенциальную энергию их связи с остальными молекулами. В результате  с поверхности жидкости или твердого тела вылетают молекулы, кинетическая энергия которых превышает потенциальную энергию взаимодействия молекул. Происходит парообразование. Существует два способа парообразования. Назовите их.

Ученики: испарение, кипение

 Учитель: Какой способ мы сейчас наблюдали?

                  Какое явление мы называем испарением?

 Дальше мы будем работать в группах. Каждая группа получит задание, выполняя которое вы познакомитесь с новыми знаниями. Результаты вашей работы вы представите в виде отчета по  образцу, который  я вам раздам. Затем каждая группа отчитается за проделанную работу.

Задание 1:

1.Выполнить эксперимент: «Зависимость скорости испарения  от рода жидкости».

Приборы и материалы: вода, спирт, масло, пипетка, салфетка

Ход работы:

1.Капните  по 1 капле жидкости на салфетку.

2. Пронаблюдайте, как происходит испарение.

3.Сделайте вывод: какая жидкость испарится быстрее? Почему?

Задание 2:

1.Выполнить эксперимент: « Зависимость скорости испарения от площади испаряющейся жидкости»

Приборы и материалы: спирт, 2 матовых стекла, пипетка.

 Ход работы:

1.Возмите 2 матовых стекла, капните по капле  спирта.

2.На одном из стекол каплю размажьте.

3.Сделайте вывод: на каком стекле жидкость испаряется  быстрее? Почему?

Задание 3:

1.Выполнить эксперимент: «Зависимость скорости испарения жидкости от температуры»

Приборы и материалы: вода, 2 стекла, держатель, спиртовка, спички, пипетка.

 Ход работы:

1.Возьмите  2 матовых стекла.

2.Капните по капле воды на каждое стекло.

3.Одно стекло с помощью держателя подержите над пламенем спиртовки.

4.Сделайте вывод: на каком стекле вода испарится быстрее? Почему?

 Задание 4:

1.Выполнить эксперимент: «Зависимость испарение от движения воздуха над ней»

Приборы и материалы: спирт, пипетка, 2 салфетки, веер.

 Ход работы:

1.Возьмите 2 салфетки, капните по капле жидкости.

2.Бумажным веером создайте около одной из салфеток воздушный поток.

3.Сделайте вывод: на какой из салфеток  спирт испарится быстрее? Почему?

 Задание 5:

1.Выполните эксперимент: «Изменение температура испаряющейся жидкости»

Приборы и материалы: термометр, спирт, вата.

 Ход работы:

1.Заметьте начальное показание термометра.

2.Смочите спиртом  вату, которой обернут резервуар термометра.

3.Запишите наименьшее показание термометра.

4.Сделайте вывод: изменилась ли температура жидкости? Изменилась ли внутренняя энергия жидкости при её испарении? Почему?

 5.Оформите отчет о проделанной работе  по образцу:

Работа в группах.

Учащиеся  проводят эксперимент, выдвигают свои гипотезы, делают выводы. После проведенных исследований представители групп выступают с отчетом.

Учитель: Сейчас я предлагаю вам познакомиться со статьей «Насыщенный и ненасыщенный пар»(Приложение 2) и ответить на следующие вопросы:

1.К чему приводит испарение  жидкости в закрытом сосуде при неизменной температуре?

2.Когда наступает динамическое равновесие между жидкостью и паром?

3.Какой пар называется насыщенным?

4.Что называется давлением насыщенного пара?

5.Что происходит при сжатии насыщенного пара?

6.Что происходит при расширении насыщенного пара?

7. Как зависит давление насыщенного пара от объема при постоянной температуре?

8.    Как изменяется интенсивность процесса испарения  с возрастанием температуры? Изменяется ли при этом концентрация молекул?

9. Как изменяется давление идеального газа  молекул при изменении температуры?

Работа в группах.

Учащиеся  знакомятся со статьей, отвечают на вопросы, делают выводы:

• Пар, находящийся в термодинамическом равновесии со своей жидкостью, называется насыщенным.
• Давление пара, при котором жидкость находится в равновесии со своим паром, называется давлением насыщенного пара.
• Давление насыщенного пара зависит только от температуры и не зависит от величины объёма, который он занимает.
• При увеличении температуры, увеличивается не только скорость молекул, но и их концентрация.

Учитель: Процесс испарения может происходить не только с поверхности жидкости, но и внутри жидкости. Пузырьки пара внутри жидкости расширяются и всплывают на поверхность, если давление насыщенного пара равно внешнему давлению или превышает его. Этот процесс называется кипением. Посмотрим, как это происходит.

Демонстрация: кипение жидкости.

 Учитель: Посмотрите таблицу зависимости температуры кипения воды от внешнего атмосферного давления (приложение 3) и сделайте вывод.

Работа в группах.

Учащиеся  обсуждают ход демонстрации, знакомятся с таблицей зависимости температуры кипения воды от внешнего атмосферного давления, делают выводы:

• Кипение начинается при температуре, при которой давление насыщенного пара в пузырьках сравнивается с давлением в жидкости;
• Чем больше внешнее давление, тем выше температура кипения;
• Температуру кипения можно понизить, если уменьшать внешнее давление.

Учитель: Любое вещество, находящееся в газообразном состоянии, может превратиться в жидкость. Однако каждое вещество может испытать такое превращение лишь при температурах, меньших некоторого, особого для каждого вещества значения, называемого критической температурой Tк. (приложение 4). Обратите внимание: при температурах, больших критической, вещество не превращается в жидкость ни при каких давлениях (приложение 5)

 Работа в группах.

Учащиеся   знакомятся с содержанием слайда 11 и  делают выводы:

• Критическая  температура - температура, при которой плотность и давление насыщенного пара становится максимальными, а плотность жидкости, находящейся в динамическом равновесии с паром, становится минимальной., т.е.исчезают физические различия между жидкостью и её паром
• Если температура газа равна критической, то  газ  перейдет в жидкое состояние, минуя состояние насыщенного пара
• Если температура газа выше критической, то ни при каком давлении газ не перейдет в жидкое состояние

• Если температура газа ниже критической, то изотермическое сжатие переводит его сначала в состояние насыщенного пара, а затем в жидкость

Учитель: В атмосферном воздухе всегда присутствуют водяные пары. Интенсивность испарения воды зависит от того, насколько близко давление паров воды к давлению насыщенных паров при данной температуре. Влажность, содержание водяных паров в атмосфере, характеризуется несколькими величинами. Прослушайте сообщения и сделайте выводы.

Сообщения учащихся:

1. Влажность воздуха и вода
2. Влияние влажности воздуха на жизнедеятельность человека
3. Измерители влажности

Работа в группах.

Учащиеся  слушают сообщения, обсуждают  и делают выводы:

• Давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали, называется парциальным давлением водяного пара
• Содержание водяного пара в 1 м3 воздуха называется абсолютной влажностью
• Относительной влажностью воздуха называется отношение парциального давления водяного пара, содержащегося в воздухе, к давлению насыщенного водяного пара при той же температуре
• Температура, при которой водяной пар становится насыщенным, называется точкой росы

Индивидуальная работа (установить соответствие):

Подведение итогов урока.

Заключительное слово учителя:

О сколько нам открытий чудных

Готовят просвещенья дух

И опыт, сын ошибок трудных,

И гений, парадоксов друг,

И случай, бог изобретатель    А.С.Пушкин

Литература:

1.Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика (базовый и профильный уровни) 10 класс.- М.: Просвещение, 2010 г.

2.Касьянов В.А., 10 класс, М.: Дрофа, 2003 г.

3.Тарасов Л.В. «Физика в живой природе», М.: Просвещение, 1988 г.

Интернет источники:

1.http://physics.kgsu.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=160&Itemid=72

2.http://www.dpva.info/Guide/GuideMedias/GuideWater/WaterBoilingFromPressure/

3.http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/ec36ecd2-4b62-43bd-f196-ad097d1663e7/00144676767587443.htm

4.http://rudocs.exdat.com/docs/index-357516.html?page=34

5.http://elmetro.ru/?id=2949

Приложение 2

Насыщенный и ненасыщенный пар. 

Испарение жидкости в закрытом сосуде при неизменной температуре приводит к постепенному увеличению концентрации молекул испаряющегося вещества в газообразном состоянии. Через некоторое время после начала процесса испарения концентрация вещества в газообразном состоянии достигает такого значения, при котором число молекул, возвращающихся в жидкость в единицу времени, становится равным числу молекул, покидающих поверхность жидкости за то же время. Устанавливается динамическое равновесие между процессами испарения и конденсации вещества.

   Вещество в газообразном состоянии, находящееся в динамическом равновесии с жидкостью, называется насыщенным паром. Пар, находящийся при давлении ниже давления насыщенного пара, называется ненасыщенным.

   При сжатии насыщенного пара концентрация молекул пара увеличивается, равновесие между процессами испарения и конденсации нарушается и часть пара превращается в жидкость. При расширении насыщенного пара концентрация его молекул уменьшается и часть жидкости превращается в пар. Таким образом, концентрация насыщенного пара остается постоянной независимо от объема. Так как давление газа пропорционально концентрации и температуре (p = nkT), давление насыщенного пара при постоянной температуре не зависит от объема.

   Интенсивность процесса испарения увеличивается с возрастанием температуры жидкости. Поэтому динамическое равновесие между испарением и конденсацией при повышении температуры устанавливается при больших концентрациях молекул газа.

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5