Меню Рубрики

Процесс испарения с точки зрения мкт

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Мы уже рассматривали испарение и конденсацию

, но исключительно с термодинамической точки зрения. Рассмотрим теперь эти процессы с точки зрения MKT и постараемся сопоставить полученные результаты с тем, что нам известно из термодинамики.

Если кинетическая энергия молекулы жидкости по какой-либо причине станет больше глубины потенциальной ямы, то она покинет свое «насиженное место» и перескочит на другое (§ 27). При этом все направления движения молекулы равновероятны. В том числе, не запрещено ей двигаться и в сторону свободной поверхности жидкости. Для большинства молекул и это движение закончится тем, что они будут «пойманы», однако, некоторые из тех молекул, которые находятся недалеко от поверхности жидкости, т. е. на расстояниях, сопоставимых с длиной свободного пробега, могут оказаться вне жидкости, точнее над жидкостью. Это и есть испарение жидкости. Над жидкостью молекулы уже не связаны с жидкостью и, при не слишком больших давлениях, друг с другом. Часть жидкости обратилась в газообразное состояние, в пар. Если вспомнить, что и для жидкостей справедливо максвеллово распределение молекул по скоростям, то можно с уверенностью сказать, что при любой температуре жидкости всегда найдется некоторое количество молекул, скорость которых достаточна для того, чтобы молекула могла выйти из жидкости. Таким образом легко объясняется известный экспериментальный факт — испарение жидкостей происходит при любой температуре. При этом, если к жидкости не подводится тепло извне, ее температура понижается, т. к. уменьшается средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул, уходят из жидкости самые быстрые молекулы. Понижение температуры жидкости при испарении легко проверить экспериментально — положите себе на руку тряпочку, смоченную в воде комнатной температуры; еще больший эффект даст тряпочка, смоченная в эфире, потому что эфир — быстро испаряющаяся жидкость. Сколько молекул в единицу времени «выскочат» наружу, зависит от температуры жидкости и от площади ее поверхности. Двигаясь хаотически над жидкостью, молекула, независимо от температуры жидкости и находящегося над ней пара (будем считать, что они равны), имеет некоторую вероятность снова оказаться в жидкости. Сколько молекул в единицу времени снова окажутся молекулами жидкости, зависит от концентрации молекул пара. Пока она мала, процесс испарения доминирует над конденсацией, но при этом концентрация молекул пара все время увеличивается, а, значит, растет и число молекул, попадающих обратно в жидкость. Наконец, концентрация молекул пара становится такой, что число конденсирующихся молекул равно числу испаряющихся. Наступает динамическое равновесие между жидкостью и паром, пар становится насыщенным. Теперь, если мы увеличим температуру жидкости, увеличив тем самым и среднюю кинетическую энергию ее молекул и число «быстрых» молекул, то процесс испарения снова начнет доминировать до тех пор, пока снова не установится динамическое равновесие. Но уже при большем давлении. Если мы уменьшим температуру жидкости, то доминировать будет процесс конденсации и тоже вплоть до установления динамического равновесия. Но уже при меньшем давлении. Если же мы, не меняя температуры, с помощью поршня уменьшим объем пара, то на очень короткое время тем самым увеличим концентрацию его молекул и, следовательно, скорость конденсации. Скорость испарения останется прежней и динамическое равновесие установится при том же давлении. Если мы будем изменять объем не слишком быстро, процесс пойдет при постоянном давлении. А само давление насыщенного пара зависит только от температуры.

источник

“Физические явления могут быть понятны лишь после того, как изучены движения мельчайших частиц тела”
Т. Гоббс. (англ. философ)

Цель: научить применять основные положения МКТ к объяснению различий в строении и свойствах различных агрегатных состояний вещества и их превращений (обучающийся должен оценить свои умения применять знания об основных положениях МКТ).

Образовательные:

  • выявить уровень усвоения положений МКТ;
  • формировать умения применять знания о строении и свойствах вещества к обоснованию закономерностей перехода от одного состояния в другое;
  • продолжить работу по формированию умения составлять таблицы при систематизации и обобщении знаний о строении вещества в различных агрегатных состояниях и агрегатных превращениях.

Воспитательные:

  • подчеркнуть взаимосвязь строения вещества и внешних его свойств, как пример проявления одного из признаков диалектического познания явления;
  • показать значение этих связей для науки и техники.

Развивающие:

  • работать над формированием умений анализировать свойства и явления на основе знаний МКТ;
  • формирование умений обобщать известные данные на основе выделения главного;
  • развитие логического мышления;
  • активизировать внимание обучающихся при просмотре видео фрагментов и последующей работе с таблицей.

Методические рекомендации: обобщающий урок проводится в кабинете информатики при наличии мультимедийного проектора.

Оборудование: компьютеры, тест по теме “Агрегатные состояния вещества”, выполненный в программах PowerPoint и Visual Basic (Приложение 1), презентация урока (Приложение 2), карточки с заданиями (Приложение 3), бланки обобщающих таблиц (Приложение 4).

Демонстрации: видеофрагменты “Характер движения молекул твердом, жидком и газообразном состояниях”, “Три состояния вещества”, “Молекулярный механизм плавления” “Молекулярный механизм испарения”.

Организационный момент.

Вступительное слово учителя, в котором подчеркивается значение материала изучаемой темы, сообщается цель и план урока.

Выполнение обучающимися различного рода устных и письменных заданий обобщающего и систематизирующего характера, вырабатывающих обобщенные умения, формирующих общественно-понятийные знания, на основе обобщения фактов, явлений.

Класс разбивается на 2 группы. Выполнение заданий в группах осуществляется поочередно. В то время, когда первая группа выполняет тест на компьютере, вторая группа выполняет тестовые задания на карточках .

Первая группа

I. Выполнение обучающимися индивидуального задания на компьютере.

Контроль и оценка знаний по вопросам блоков. Программированные задания. (Приложение 1).

Вопросы 1 блока заданий.

  1. Превращение жидкости в пар называют…
  2. Превращение пара в жидкость называют…
  3. Превращение твердого тела в жидкость называют…
  4. Превращение жидкости в твердое тело называют…
  5. Переход твердого тела в газообразное состояние называют…

Варианты ответов:

  1. …отвердеванием.
  2. …плавлением.
  3. …сублимацией.
  4. …конденсацией.
  5. …испарением

Вопросы 2 блока заданий.

  1. При плавлении кристаллического тела…
  2. При кипении жидкости…
  3. При кристаллизации жидкости…
  4. При нагревании тела…
  5. При охлаждении тела…

Варианты ответов:

  1. …температура повышается.
  2. …температура не изменяется.
  3. …температура может и повышаться, и понижаться.
  4. …температура понижается.

Вопросы 3 блока заданий.

  1. Имеют постоянную температуру плавления…
  2. Лед и олово…
  3. При нагревании постепенно размягчаются…
  4. Смола и стекло…
  5. Эфир и ацетон…

Варианты ответов.

  1. …тугоплавкие вещества.
  2. …летучие вещества.
  3. …аморфные вещества.
  4. …кристаллические вещества.

Вопросы 4 блока заданий.

  1. Постоянство температуры кристаллических тел означает, что…
  2. Объяснение охлаждения жидких тел при испарении состоит в том, что…
  3. Молекулярный механизм парообразования состоит в том, что…
  4. Существование летучих и нелетучих веществ объясняется тем, что…

Варианты ответов.

  1. …возрастающий размах колебаний молекул разрушает кристаллическую решетку.
  2. …молекулы различных тел неодинаково сильно притягиваются друг к другу.
  3. … в теле уменьшается доля “быстрых” молекул.
  4. …кинетическая энергия некоторых молекул больше, чем потенциальная.
  5. …кинетическая энергия его молекул не меняется.

Вопросы 5 блока заданий.

  1. Увеличение площади поверхности, с которой происходит испарение…
  2. Наличие ветра над поверхностью испаряющегося тела…
  3. Охлаждение испаряющегося тела…
  4. Наличие над поверхностью жидкости ее пара

Варианты ответов.

  1. …приводит к ускорению парообразования.
  2. …не влияет на скорость парообразования.
  3. …приводит к замедлению парообразования.
  4. …может и ускорять, и замедлять парообразование.

Вторая группа. Выполнение заданий на местах. (Приложение 3).

II. Коллективное обсуждение в ходе беседы вопросов:

  1. Как объяснить существование различных агрегатных состояний вещества?
  2. Сформулировать основные положения МКТ. (Слайд №3)
  3. Чем отличается кристаллическое тело от жидкостей и газов (по внутреннему строению)? (Слайд 4)
  4. Что называется агрегатным превращением? (Слайд 6)
  5. Что называется плавлением? Температурой плавления? (Слайды 9,10)
  6. Начертить график плавления какого-нибудь кристаллического тела, например льда. Указать на графике температуру плавления. (Слайд 11)
  7. Что называется отвердеванием? Температурой кристаллизации? (Слайды 9,10)
  8. Какой процесс называется парообразованием? Что такое конденсация? (Слайд 15)
  9. В чем отличие испарения от кипения? (Слайд 15)
  10. Причины, ускоряющие процесс испарения? (Слайд 16)
  11. Что такое сублимация и десублимация? (Слайд №7).

III. Просмотр видеофрагментов “Характер движения молекул твёрдом, жидком и газообразном состояниях”, “Три состояния вещества”.

IV. Заполнение обобщающей таблицы. Таблица №1. (Приложение 4).

Агрегатное состояние вещества Свойства вещества Основные положения МКТ
Расстояние между частицами Взаимодействие частиц Характер движения Порядок расположения
Газ
Жидкость
Твердое

Проверка заполнения таблицы. Корректировка при необходимости.

Агрегатное состояние вещества Свойства вещества Основные положения МКТ
Расстояние между частицами Взаимодействие частиц Характер движения Порядок расположения
Газ Не сохраняет форму и объем Гораздо больше размеров самих молекул слабое Хаотическое (беспорядочное) непрерывное. Свободно летают, иногда сталкиваясь. Беспорядочное
Жидкость Не сохраняет Фому

Сохраняет объем

Сравнимо с размерами самих молекул сильное Колеблются около положения равновесия, постоянно перескакивая с одного места на другое. Беспорядочное Твердое Сохраняет форму и объем Мало по сравнению с размерами самих частиц Очень сильное Непрерывно колеблются около положения равновесия В определенном порядке

Вывод: От движения молекул и от их взаимного расположения зависит, в каком агрегатном состоянии находится вещество.

VI. Просмотр видеофрагментов: “Молекулярный механизм плавления и отвердевания”, “Молекулярный механизм испарения”.

VII.Объяснение агрегатных превращений (систематизация знаний).

Нагреванием (или охлаждением) можно осуществить переход из одного агрегатного состояния в другое. Попробуем объяснить агрегатные превращения с точки зрения МКТ.

Молекулярный механизм плавления: при нагревании тела возрастает кинетическая энергия колебательного движения молекул. Она начинает превышать их потенциальную энергию, значит, молекулы начинают свободно перемещаться в теле, что означает превращение в жидкость. (слайд 13. Приложение 2).

Молекулярный механизм отвердевания: при охлаждении расплава до температуры кристаллизации за счет уменьшения потенциальной энергии взаимодействия частиц среде отдается такое количество теплоты, какое необходимо в процессе плавления твердого тела. При этом кинетическая энергия атомов и молекул не меняется, температура кристаллизации вещества остается постоянной до завершения отвердевания. (слайд 14. Приложение 2)

Молекулярный механизм парообразования: наиболее быстрые молекулы, которые есть всегда в теле, имеют кинетическую энергию, превышающую их потенциальную энергию притяжения к другим молекулам. Оказавшись вблизи поверхности тела, такие молекулы способны преодолевать притяжение остальных молекул и вылетать за пределы тела. При конденсации происходит наоборот: при охлаждении молекулы пара замедляются, расстояния между молекулами уменьшаются, образуя жидкости. (слайд 19. Приложение 2)

VIII. Заполнение обобщающей таблицы (Совместная работа учащихся и учителя).

источник

Переход вещества в газообразное состояние называется парообразованием.

Совокупность молекул, вылетевших из вещества, называется паром это го вещества.

При парообразовании увеличиваются средние расстояния между молекулами. В результате потенциальная энергия взаимодействия частиц увеличивается (численное значение ее уменьшается, но она отрицательна). Таким образом, процесс парообразования связан с увеличением внутренней энергии вещества.

Парообразование может происходить непосредственно из твердого состояния — это возгонка (или сублимация).

Переход из жидкого состояния в газообразное возможен двумя различными процессами: испарением и кипением.

Испарение — это парообразование, происходящее только со свободной поверхности жидкости, граничащей с газообразной средой или с вакуумом.

Экспериментально установлены следующие закономерности:

  1. При одинаковых условиях различные вещества испаряются с различной скоростью (скорость испарения определяется числом молекул, переходящих в пар с поверхности вещества за 1 с).
  2. Скорость испарения тем больше:
    1. чем больше площадь свободной поверхности жидкости;
    2. чем меньше плотность паров над поверхностью жидкости. Скорость увеличивается при движении окружающего воздуха (ветер);
    3. чем больше температура жидкости.
  3. При испарении температура тела понижается.

Механизм испарения можно объяснить с точки зрения MKT: молекулы, находящиеся на поверхности, удерживаются силами притяжения со стороны других молекул вещества. Молекула может вылететь за пределы жидкости лишь тогда, когда ее кинетическая энергия превышает значение той работы, которую необходимо совершить, чтобы преодолеть силы молекулярного притяжения (работа выхода). Поэтому покинуть вещество могут только быстрые молекулы. В результате средняя кинетическая энергия оставшихся молекул уменьшается, а температура жидкости понижается.

Для поддержания температуры испаряющейся жидкости неизменной к ней необходимо подводить некоторое количество теплоты.

Количество теплоты Q, необходимое для превращения жидкости в пар при постоянной температуре, называется теплотой парообразования.

Экспериментально установлено, что Q = Lm, где m — масса испарившейся жидкости, L — удельная теплота парообразования.

Удельная тепло га парообразования — величина, численно равная количеству теплоты, необходимому для превращения в пар жидкости единичной массы при неизменной температуре.

Удельная теплота парообразования L зависит от рода жидкости и внешних условий. При увеличении температуры она уменьшается (рис. 1). Это объясняется тем, что все жидкости при нагревании расширяются. Расстояния между молекулами при этом увеличиваются и силы молекулярного взаимодействия уменьшаются. Кроме того, чем больше температура, тем больше средняя кинетическая энергия движения молекул и тем меньше энергии им нужно добавить, чтобы они могли вылететь за пределы поверхности жидкости.

Молекулы пара хаотически движутся. Поэтому скорости некоторых из них будут направлены в сторону жидкости. Достигнув поверхности, они втягиваются в нее силами притяжения со стороны молекул, находящихся на поверхности жидкости, и снова становятся молекулами жидкости. Процесс перехода вещества из газообразного состояния в жидкое называется конденсацией.

Число возвратившихся в жидкость за определенный промежуток времени молекул тем больше, чем больше концентрация молекул пара, а следовательно, чем больше давление пара над жидкостью. Конденсация пара сопровождается нагреванием жидкости. При конденсации выделяется такое же количество теплоты, которое было затрачено при испарении.

Читайте также:  С точки зрения аристотеля политика была

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 197-198.

источник

3.4. Испарение, конденсация, кипение. Насыщенные и ненасыщенные пары window.top.document.title = «3.4. Испарение, конденсация, кипение. Насыщенные и ненасыщенные пары»;

Любое вещество при определенных условиях может находиться в различных агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном. Переход из одного состояния в другое называется фазовым переходом. Испарение и конденсация являются примерами фазовых переходов.

Все реальные газы (кислород, азот, водород и т. д.) при определенных условиях способны превращаться в жидкость. Однако превращение газа в жидкость может происходить только при температурах ниже определенной, так называемой критической температуры Tкр. Например, для воды критическая температура равна 647,3 К, для азота 126 К, для кислорода 154,3 К. При комнатной температуре (≈ 300 К) вода может находиться и в жидком, и в газообразном состояниях, а азот и кислород существуют только в виде газов.

Испарением называется фазовый переход из жидкого состояния в газообразное. С точки зрения молекулярно-кинетической теории, испарение – это процесс, при котором с поверхности жидкости вылетают наиболее быстрые молекулы, кинетическая энергия которых превышает энергию их связи с остальными молекулами жидкости. Это приводит к уменьшению средней кинетической энергии оставшихся молекул, т. е. к охлаждению жидкости (если нет подвода энергии от окружающих тел).

Конденсация – это процесс, обратный процессу испарения. При конденсации молекулы пара возвращаются в жидкость.

В закрытом сосуде жидкость и ее пар могут находиться в состоянии динамического равновесия, когда число молекул, вылетающих из жидкости, равно числу молекул, возвращающихся в жидкость из пара, т. е. когда скорости процессов испарения и конденсации одинаковы. Такую систему называют двухфазной. Пар, находящийся в равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным.

Число молекул, вылетающих с единицы площади поверхности жидкости за одну секунду, зависит от температуры жидкости. Число молекул, возвращающихся из пара в жидкость, зависит от концентрации молекул пара и от средней скорости их теплового движения, которая определяется температурой пара. Отсюда следует, что для данного вещества концентрация молекул пара при равновесии жидкости и ее пара определяется их равновесной температурой. Установление динамического равновесия между процессами испарения и конденсации при повышении температуры происходит при более высоких концентрациях молекул пара. Так как давление газа (пара) определяется его концентрацией и температурой, то можно сделать вывод: давление насыщенного пара p данного вещества зависит только от его температуры и не зависит от объема. Поэтому изотермы реальных газов на плоскости (p, V) содержат горизонтальные участки, соответствующие двухфазной системе (рис. 3.4.1).

Рисунок 3.4.1. Изотермы реального газа. Область I – жидкость, область II – двухфазная система «жидкость + насыщенный пар», область III – газообразное вещество. K – критическая точка.

При повышении температуры давление насыщенного пара и его плотность возрастают, а плотность жидкости уменьшается из-за теплового расширения. При температуре, равной критической температуре Tкр для данного вещества, плотности пара и жидкости становятся одинаковыми. При T > Tкр исчезают физические различия между жидкостью и ее насыщенным паром.

Если изотермически сжимать ненасыщенный пар при T

Ненасыщенный пар можно теоретически описывать с помощью уравнения состояния идеального газа при обычных для реальных газов ограничениях: давление пара должно быть не слишком велико (практически p ≤ (10 6 –10 7 ) Па), а его температура выше некоторого определенного для каждого вещества значения. К насыщенному пару также можно приближенно применять законы идеального газа при условии, что для каждой температуры T давление p насыщенного пара определяется по кривой равновесия p(T) для данного вещества.

Давление p насыщенного пара очень быстро возрастает с ростом температуры T. Зависимость p(T) нельзя получить из законов идеального газа. Давление газа при постоянной концентрации молекул растет прямо пропорционально температуре. В насыщенном паре при повышении температуры возрастает не только средняя кинетическая энергия движения молекул, но и их концентрация. Поэтому давление насыщенного пара при повышении температуры возрастает быстрее, чем давление идеального газа при постоянной концентрации молекул.

Испарение может происходить не только с поверхности, но и в объеме жидкости. В жидкости всегда имеются мельчайшие пузырьки газа. Если давление насыщенного пара жидкости равно внешнему давлению (т. е. давлению газа в пузырьках) или превышает его, жидкость будет испаряться внутрь пузырьков. Пузырьки, наполненные паром, расширяются и всплывают на поверхность. Этот процесс называется кипением. Таким образом, кипение жидкости начинается при такой температуре, при которой давление ее насыщенных паров становится равным внешнему давлению.

В частности, при нормальном атмосферном давлении вода кипит при температуре 100 °С. Это значит, что при такой температуре давление насыщенных паров воды равно 1 атм. При подъеме в горы атмосферное давление уменьшается, и поэтому температура кипения воды понижается (приблизительно на 1 °С на каждые 300 метров высоты). На высоте 7 км давление составляет примерно 0,4 атм, и температура кипения понижается до 70 °С.

В герметически закрытом сосуде жидкость кипеть не может, т. к. при каждом значении температуры устанавливается равновесие между жидкостью и ее насыщенным паром. По кривой равновесия p(T) можно определять температуры кипения жидкости при различных давлениях.

Изображенная на рис. 3.4.1 картина изотерм реального газа описывает процессы испарения и конденсации, т. е. фазовый переход между газообразной и жидкой фазами вещества. На самом деле эта картина является неполной, т. к. из газообразного и жидкого состояний любое вещество может перейти в твердое состояние. При заданной температуре T термодинамическое равновесие между двумя фазами одного и того же вещества возможно лишь при определенном значении давления в системе. Зависимость равновесного давления от температуры называется кривой фазового равновесия. Примером может служить кривая равновесия p(T) насыщенного пара и жидкости. Если кривые равновесия между различными фазами данного вещества построить на плоскости (p, T), то они разбивают эту плоскость на отдельные области, в которых вещество существует в однородном агрегатном состоянии – твердом, жидком или газообразном (рис. 3.4.2). Изображенные в координатной системе (p, T) кривые равновесия называются фазовой диаграммой.

Рисунок 3.4.2. Типичная фазовая диаграмма вещества. K – критическая точка, T – тройная точка. Область I – твердое тело, область II – жидкость, область III – газообразное вещество.

Кривая OT, соответствующая равновесию между твердой и газообразной фазами, называется кривой сублимации. Кривая TK равновесия между жидкостью и паром называется кривой испарения, она обрывается в критической точке K. Кривая TM равновесия между твердым телом и жидкостью называется кривой плавления.

Кривые равновесия сходятся в точке T, в которой могут сосуществовать в равновесии все три фазы. Эта точка называется тройной точкой.

Для многих веществ давление pтр в тройной точке меньше 1 атм ≈ 10 5 Па. Такие вещества при нагревании при атмосферном давлении плавятся. Например, тройная точка воды имеет координаты Tтр = 273,16 К, pтр = 6,02·10 2 Па. Эта точка используется в качестве опорной для калибровки абсолютной температурной шкалы Кельвина (см. §3.2). Существуют, однако, и такие вещества, у которых pтр превышает 1 атм. Так для углекислоты (CO2) давление pтр = 5,11 атм и температура Tтр = 216,5 К. Поэтому при атмосферном давлении твердая углекислота может существовать только при низкой температуре, а в жидком состоянии при p = 1 атм она вообще не существует. В равновесии со своим паром при атмосферном давлении углекислота находится при температуре 173 К или –80 °С в твердом состоянии. Это широко применяемый «сухой лед», который никогда не плавится, а только испаряется (сублимирует).

Глава 3. Молекулярная физика и термодинамика

Дата добавления: 2014-12-29 ; Просмотров: 662 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

источник

Работа «Исследование зависимости процесса испарения от физических параметров. Изготовление двигателя» состоит из 5 частей, прикрепленных в приложении.

Вложение Размер
1.doc 852 КБ
2.doc 1.32 МБ
3.doc 2.51 МБ
4.doc 2.35 МБ
5.doc 1001.5 КБ

« Исследование зависимости процесса испарения от физических параметров. Изготовление двигателя »

Толкова Светлана Валерьевна

Глава1.Испарение и конденсация как физические процессы ………

1.1 Основные положения МКТ

1.2.Испарение и конденсация с точки зрения МКТ 4

1.3 Круговорот воды в природе 10

1.4 Использование явления испарения и конденсации в технике 11

Глава 2. Экспериментальная часть 12

2.1 Энергия естественного испарения 12

2.2 Разработка модели двигателя на естественном испарении 13

2.3 Результаты экспериментов и их обработка 16

2.4 Эксперимент с листьями растений 23

Тема работы – исследование явления испарения и конденсации в природе и технике. Данное явление играет огромную роль в различных технологических сферах и в окружающей нас природе. Достаточно сказать, что круговорот воды в природе происходит через фазы испарения и объемной конденсации. От круговорота воды, в свою очередь, зависят такие важнейшие явления, как солнечное воздействие на планету или просто нормальное существование живых существ в целом.

В технике испарение и конденсация используется во множестве технологических процессов. Достижение наилучших результатов в исследовании этих явлений могло бы служить информацией для движения технического прогресса вперёд.

При проведении исследования мы пользовались следующими измерительными приборами и оборудованием:

Электронный измеритель температуры и влажности – DT-172;

Лабораторные весы – HL-200i;

Термо-воздушная станция – WEP-1000.

  1. Исследовать зависимость скорости протекания процесса испарения от физических параметров.
  2. Описать процесс испарения.
  3. Объяснить причины возникновения процесса испарения, как физико-химического явления.
  4. Исследовать процесс испарения в бытовых условиях.
  5. Исследовать возможность практического использования процесса естественного испарения.
  6. Выполнить работу с учётом техники безопасности.

1. Изучить основные положения МКТ.

2. Изучить использование явления испарения и конденсации в технике.

3. Разработать модель двигателя работающего на естественном испарении.

5. Пронаблюдать и изучить испарение и конденсацию водяного пара в природе.

1. Испарение с точки зрения МКТ

1.1 Основные положения МКТ

Молекулярно-кинетической теорией называют учение о строении и свойствах вещества на основе представления о существовании атомов и молекул как наименьших частиц химических веществ.

В основе молекулярно-кинетической теории лежат три основных положения:

1) Все вещества – жидкие, твердые и газообразные – образованы из мельчайших частиц – молекул, которые сами состоят из атомов («элементарных молекул»). Молекулы химического вещества могут быть простыми и сложными, т.е. состоять из одного или нескольких атомов. Молекулы и атомы представляют собой электрически нейтральные частицы. При определенных условиях молекулы и атомы могут приобретать дополнительный электрический заряд и превращаться в положительные или отрицательные ионы.

2) Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении.

3) Частицы взаимодействуют друг с другом силами, имеющими электрическую природу. Гравитационное взаимодействие между частицами пренебрежимо мало.

Наиболее ярким экспериментальным подтверждением представлений молекулярно- кинетической теории о беспорядочном движении атомов и молекул является броуновское движение. Это тепловое движение мельчайших микроскопических частиц, взвешенных в жидкости или газе. Оно было открыто английским ботаником Р. Броуном в 1827 г. Броуновские частицы движутся под влиянием беспорядочных ударов молекул. Из-за хаотического теплового движения молекул эти удары никогда не уравновешивают друг друга. В результате скорость броуновской частицы беспорядочно меняется по модулю и направлению, а ее траектория представляет собой сложную зигзагообразную кривую. Теория броуновского движения была создана А. Эйнштейном в 1905 г. Экспериментально теория Эйнштейна была подтверждена в опытах французского физика Ж. Перрена , проведенных в 1908–1911 гг.

Постоянное хаотичное движение молекул вещества проявляется также в другом легко наблюдаемом явлении – диффузии. Диффузией называется явление проникновения двух или нескольких соприкасающихся веществ друг в друга. Наиболее быстро процесс протекает в газе, если он неоднороден по составу. Диффузия приводит к образованию однородной смеси независимо от плотности компонентов. Так, если в двух частях сосуда, разделенных перегородкой, находятся кислород O2 и водород H2, то после удаления перегородки начинается процесс взаимопроникновения газов друг в друга, приводящий к образованию взрывоопасной смеси – гремучего газа. Этот процесс идет и в том случае, когда легкий газ (водород) находится в верхней половине сосуда, а более тяжелый (кислород) – в нижней.

Значительно медленнее протекают подобные процессы в жидкостях. Взаимопроникновение двух разнородных жидкостей друг в друга, растворение твердых веществ в жидкостях (например, сахара в воде) и образование однородных растворов – примеры диффузионных процессов в жидкостях.

В реальных условиях диффузия в жидкостях и газах маскируется более быстрыми процессами перемешивания, например, из-за возникновения конвекционных потоков.

Наиболее медленно процесс диффузии протекает в твердых телах. Однако, опыты показывают, что при контакте хорошо очищенных поверхностей двух металлов через длительное время в каждом из них обнаруживается атомы другого металла.

Читайте также:  Вещества с точки зрения зонной теории

Диффузия и броуновское движение – родственные явления. Взаимопроникновение соприкасающихся веществ друг в друга и беспорядочное движение мельчайших частиц, взвешенных в жидкости или газе, происходят вследствие хаотичного теплового движения молекул.

Силы, действующие между двумя молекулами, зависят от расстояния между ними. Молекулы представляют собой сложные пространственные структуры, содержащие как положительные, так и отрицательные заряды. Если расстояние между молекулами достаточно велико, то преобладают силы межмолекулярного притяжения. На малых расстояниях преобладают силы отталкивания. Зависимости результирующей силы F и потенциальной энергии E р взаимодействия между молекулами от расстояния между их центрами изображено на рисунке.

При некотором расстоянии r = r 0 сила взаимодействия обращается в нуль. Это расстояние условно можно принять за диаметр молекулы. Потенциальная энергия взаимодействия при r = r 0 минимальна. Чтобы удалить друг от друга две молекулы, находящиеся на расстоянии r 0 , нужно сообщить им дополнительную энергию E 0 . Величина E 0 называется глубиной потенциальной ямы или энергией связи.

Молекулы имеют чрезвычайно малые размеры. Простые одноатомные молекулы имеют размер порядка 10 –10 м. Сложные многоатомные молекулы могут иметь размеры в сотни и тысячи раз больше.

Беспорядочное хаотическое движение молекул называется тепловым движением. Кинетическая энергия теплового движения растет с возрастанием температуры . При низких температурах средняя кинетическая энергия молекулы может оказаться меньше глубины потенциальной ямы E0. В этом случае молекулы конденсируются в жидкое или твердое вещество. При этом среднее расстояние между молекулами будет приблизительно равно r 0 . При повышении температуры средняя кинетическая энергия молекулы становится больше E 0 , молекулы разлетаются, и образуется газообразное вещество.

В твердых телах молекулы совершают беспорядочные колебания около фиксированных центров (положений равновесия). Эти центры могут быть расположены в пространстве нерегулярным образом (аморфные тела) или образовывать упорядоченные объемные структуры (кристаллические тела)

В жидкостях молекулы имеют значительно большую свободу для теплового движения. Они не привязаны к определенным центрам и могут перемещаться по всему объему. Этим объясняется текучесть жидкостей. Близко расположенные молекулы жидкости также могут образовывать упорядоченные структуры, содержащие несколько молекул. Это явление называется ближним порядком в отличие от дальнего порядка, характерного для кристаллических тел.

В газах расстояния между молекулами обычно значительно больше их размеров. Силы взаимодействия между молекулами на таких больших расстояниях малы, и каждая молекула движется вдоль прямой линии до очередного столкновения с другой молекулой или со стенкой сосуда. Среднее расстояние между молекулами воздуха при нормальных условиях порядка 10 –8 м, т. е. в десятки раз превышает размер молекул. Слабое взаимодействие между молекулами объясняет способность газов расширяться и заполнять весь объем сосуда.

Несмотря на беспорядочный характер движения молекул, их распределение по скоростям носит характер определенной закономерности, которая называется распределением Максвелла.

График, характеризующий это распределение, называют кривой распределения Максвелла. Она показывает, что в системе молекул при данной температуре есть очень быстрые и очень медленные, но большая часть молекул движется с определенной скоростью, которая называется наиболее вероятной. При повышении температуры эта наиболее вероятная скорость увеличивается.

С точки зрения молекулярно-кинетической теории, испарение – это процесс, при котором с поверхности жидкости вылетают наиболее быстрые молекулы, кинетическая энергия которых превышает энергию их связи с остальными молекулами жидкости.

Как происходит испарение? Молекулы любой жидкости находятся в непрерывном и беспорядочном движении, причем, чем выше температура жидкости, тем больше кинетическая энергия молекул. Среднее значение кинетической энергии имеет определенную величину. Но у каждой молекулы кинетическая энергия может быть как больше, так и меньше средней. Если вблизи поверхности окажется молекула с кинетической энергией, достаточной для преодоления сил межмолекулярного притяжения, она вылетит из жидкости. То же самое повторится с другой быстрой молекулой, со второй, третьей и т. д. Вылетая наружу, эти молекулы образуют над жидкостью пар. Образование этого пара и есть испарение.

Испарение — процесс фазового перехода вещества из жидкого состояния в парообразное или газообразное, происходящий на поверхности вещества. Процесс конденсации является обратным процессу испарения.

Из повседневных наблюдений известно, что количество любой жидкости (бензина, эфира, воды), находящейся в открытом сосуде, постепенно уменьшается. Жидкость не исчезает бесследно — она превращается в пар. Испарение — это один из видов парообразования. Другой вид — это кипение.

В отличие от кипения, испарение происходит при любой температуре, однако с повышением температуры жидкости скорость испарения возрастает. Чем выше температура жидкости, тем больше быстро движущихся молекул имеет достаточную кинетическую энергию, чтобы преодолеть силы притяжения соседних частиц и вылететь за пределы жидкости, и тем быстрее идет испарение.

Скорость испарения зависит от рода жидкости. Быстро испаряются летучие жидкости, у которых силы межмолекулярного взаимодействия малы (например, эфир, спирт, бензин). Если капнуть такой жидкостью на руку, мы ощутим холод. Испаряясь с поверхности руки, такая жидкость будет охлаждаться и отбирать у нее некоторое количество теплоты.

Скорость испарения жидкости зависит также от площади ее свободной поверхности. Это объясняется тем, что жидкость испаряется с поверхности, и чем больше площадь свободной поверхности жидкости, тем большее количество молекул одновременно вылетает в воздух.

В открытом сосуде масса жидкости вследствие испарения постепенно уменьшается. Это связано с тем, что большинство молекул пара рассеивается в воздухе, не возвращаясь в жидкость (в отличие от того, что происходит в закрытом сосуде). Но небольшая часть их возвращается в жидкость, замедляя тем самым испарение. При ветре, который уносит молекулы пара, испарение жидкости происходит быстрее. Поэтому, когда мы дуем к примеру на горячий чай , чтобы остудить его, мы ускоряем процесс испарения.

Поскольку при испарении из жидкости вылетают более быстрые молекулы, средняя кинетическая энергия оставшихся в жидкости молекул становится все меньше и меньше. Это значит, что внутренняя энергия испаряющейся жидкости уменьшается. Поэтому если нет притока энергии к жидкости извне, температура испаряющейся жидкости понижается, жидкость охлаждается (именно поэтому, в частности, человеку в мокрой одежде холоднее, чем в сухой, особенно при ветре).

Однако при испарении воды, налитой в стакан, мы не замечаем понижения ее температуры. Чем это объяснить? Дело в том, что испарение в данном случае происходит медленно, и температура воды поддерживается постоянной за счет теплообмена с окружающим воздухом, из которого в жидкость поступает необходимое количество теплоты. Значит, чтобы испарение жидкости происходило без изменения ее температуры, жидкости необходимо сообщать энергию.

Количество теплоты, которое необходимо сообщить жидкости для образования единицы массы пара при постоянной температуре, называется теплотой парообразования.

Конденсация — переход вещества из газообразного состояния (пара) в жидкое или твердое состояние.

Известно, что при наличии ветра жидкость испаряется быстрее. Дело в том, что одновременно с испарением с поверхности жидкости идет и конденсация. Конденсация происходит из-за того, что часть молекул пара, беспорядочно перемещаясь над жидкостью, снова возвращается в нее. Ветер же выносит вылетевшие из жидкости молекулы и не дает им возвращаться.

Конденсация может происходить и тогда, когда пар не соприкасается с жидкостью. Именно конденсацией объясняется, например, образование облаков. Молекулы водяного пара, поднимающиеся над землей, в более холодных слоях атмосферы группируются в мельчайшие капельки воды, скопления которых и представляют собой облака. Следствием конденсации водяного пара в атмосфере являются также дождь и роса.

При испарении жидкость охлаждается и, став более холодной, чем окружающая среда, начинает поглощать ее энергию. При конденсации же, наоборот, происходит выделение некоторого количества теплоты в окружающую среду, и ее температура несколько повышается. Количество теплоты, выделяющееся при конденсации единицы массы, равно теплоте испарения.

1.3. Круговорот воды в природе

Круговорот воды в природе – это важнейший процесс, происходящий на нашей планете, который обеспечивает жизнь всем живым существам, начиная от мелких животных и растений, заканчивая человеком. Вода необходима для существования всем без исключениям организмам. Она принимает участие во многих химических, физических, биологических процессах. Водой покрыто 70,8% поверхности Земли, и она составляет гидросферу – часть биосферы. Водную оболочку составляют моря и океаны, реки и озера, болота и грунтовые воды, искусственные водоемы, а также вечная мерзлота и ледники, газы и пары, то есть к гидросфере относятся все водные объекты, пребывающие во всех трех состояниях (газообразном, жидком или твердом).

Основную роль в круговороте воды в природе играет явление испарение и конденсации воды.

Под воздействием солнечного излучения вода с поверхности земли и океанов начинает превращаться в пар (испаряется). Поднимаясь выше, пар встречается с холодными потоками воздуха, от чего преобразуется в облака. Часть влаги перемещается на континенты, часть возвращается в океан конденсируясь в виде осадков (дождь, снег, град). Осадки выпадают на землю и с помощью сточных вод возвращаются обратно в Мировой океан. Именно по такой схеме происходит преобразование воды из соленой в пресную и наоборот. Все эти процессы возможны только благодаря наличию таких процессов, как испарение и конденсация.

1.4. Использование явления испарения и конденсации в технике

Испарение и конденсация играет важную роль в энергетике, холодильной технике, в процессах сушки, испарительного охлаждения, очистки веществ, разделения жидких смесей и множестве других отраслях.

Рассмотрим для примера работу тепловых электростанций. Современная традиционная энергетика основана на преобразовании химической энергии топлива в электрическую энергию. Так как совершить такое преобразование непосредственно оказывается практически невозможным, то приходится сначала превращать энергию топлива в тепло, а затем преобразовывать тепло в механическую энергию и, наконец, эту последнюю превращать в электрическую энергию.

Сжигание топлива производится в топке котла. При этом выделяется большое количество тепла. Полученное тепло передается воде, находящейся в паровом котле. Вследствие этого вода нагревается и затем испаряется, превращаясь в пар. Далее пар подаётся к тепловому двигателю – паровой турбине . Задачей теплового двигателя является преобразование тепловой энергии пара в механическую энергию. Струя пара приводит во вращение диски паровой турбины и вал, на который они насажены. Вал турбины может быть связан, например, с электрической машиной — генератором. В задачу генератора входит преобразование механической энергии вращения вала в электрическую энергию. Таким образом, энергия топлива превращается в механическую и далее в электрическую энергию, которая поступает потребителям.

Пар, совершивший работу в паровой турбине, поступает в конденсатор. По трубкам конденсатора непрерывно прокачивается охлаждающая вода, забираемая обычно из какого-либо естественного водоема: реки, озера, моря. Охлаждающая вода забирает тепло от пара, поступившего в конденсатор, вследствие чего пар конденсируется, т. е. превращается в воду. Образовавшаяся в результате конденсации вода с помощью насоса подается обратно в паровой котел, в котором снова испаряется, и весь процесс повторяется заново.

Как видим из этого примера, явление испарения и конденсации и тут играют ключевую роль.

источник

Испарение — это переход вещества из жидкого состояния в газообразное (пар), происходящее со свободной поверхности жидкости.

Сублимацию, или возгонку, т.е. переход вещества из твердого состояния в газообразное, так­же называют испарением.

Из повседневных наблюдений известно, что количество любой жидкости (бензина, эфира, воды), находящейся в открытом сосуде, постепенно уменьшается. Жидкость не исчезает бесследно — она превращается в пар. Испарение — это один из видов парообразования. Другой вид — это кипение.

Как происходит испарение? Молекулы любой жидкости находятся в не­прерывном и беспорядочном движении, причем, чем выше температура жидкости, тем больше кинетическая энергия молекул. Среднее значение кинетической энергии имеет определенную величину. Но у каждой молекулы кинетическая энергия может быть как больше, так и меньше средней. Если вблизи поверхности окажется молекула с кинетической энергией, достаточной для преодоления сил межмолекулярного притяжения, она вылетит из жидкости. То же самое пов­торится с другой быстрой молекулой, со второй, третьей и т. д. Вылетая наружу, эти молекулы образуют над жидкостью пар. Образование этого пара и есть испарение.

Поскольку при испарении из жидкости вылетают более быстрые молекулы, средняя кинетическая энергия оставшихся в жидкости молекул становится все меньше и меньше. Это значит, что внутренняя энергия испаряющейся жидкости уменьшает­ся. Поэтому если нет притока энергии к жидкости извне, температура испаряющейся жидкости понижается, жидкость охлаждается (именно поэтому, в частности, человеку в мокрой одежде холоднее, чем в сухой, особенно при ветре).

Однако при испарении воды, налитой в стакан, мы не замечаем понижения ее температуры. Чем это объяснить? Дело в том, что испарение в данном случае происходит медленно, и темпера­тура воды поддерживается постоянной за счет теплообмена с окружающим воздухом, из которого в жидкость поступает необходимое количество теплоты. Значит, чтобы испарение жидкости про исходило без изменения ее температуры, жидкости необходимо сообщать энергию.

Количество теплоты, которое необходимо сообщить жидкости для образования единицы массы пара при постоянной температуре, называется теплотой парообразования.

Читайте также:  Портит ли зрение чтение при плохом освещении

В отличие от кипения, испарение происходит при любой темпе­ратуре, однако с повышением температуры жидкости скорость испарения возрастает. Чем выше температура жидкости, тем больше быстро движущихся молекул имеет достаточную кинетичес­кую энергию, чтобы преодолеть силы притяжения соседних частиц и вылететь за пределы жид­кости, и тем быстрее идет испарение.

Скорость испарения зависит от рода жидкости. Быстро испаряются летучие жидкости, у кото­рых силы межмолекулярного взаимодействия малы (например, эфир, спирт, бензин). Если кап­нуть такой жидкостью на руку, мы ощутим холод. Испаряясь с поверхности руки, такая жид­кость будет охлаждаться и отбирать у нее некоторое количество теплоты.

Скорость испарения жидкости зависит от площади ее свободной поверхности. Это объясняется тем, что жидкость испаряется с поверхности, и чем больше площадь свободной поверхности жид­кости, тем большее количество молекул одновременно вылетает в воздух.

В открытом сосуде масса жидкости вследствие испарения постепенно уменьшается. Это свя­зано с тем, что большинство молекул пара рассеивается в воздухе, не возвращаясь в жидкость (в отличие от того, что происходит в закрытом сосуде). Но небольшая часть их возвращается в жидкость, замедляя тем самым испарение. Поэтому при ветре, который уносит молекулы пара, испарение жидкости происходит быстрее.

Испарение играет важную роль в энергетике, холодильной технике, в процессах сушки, испарительного охлаждения. Например, в космической технике быстроиспаряющимися веществами покрывают спускаемые аппараты. При прохождении через атмосферу планеты корпус аппарата в результате трения нагревается, и покрывающее его вещество начи­нает испаряться. Испаряясь, оно охлаждает космический аппарат, спасая его тем самым от пере­грева.

Конденсация (от лат. condensatio — уплотнение, сгущение) — переход вещества из газообраз­ного состояния (пара) в жидкое или твердое состояние.

Известно, что при наличии ветра жидкость испаряется быстрее. Почему? Дело в том, что од­новременно с испарением с поверхности жидкости идет и конденсация. Конденсация происходит из-за того, что часть молекул пара, беспорядочно перемещаясь над жидкостью, снова возвраща­ется в нее. Ветер же выносит вылетевшие из жидкости молекулы и не дает им возвращаться.

Конденсация может происходить и тогда, когда пар не соприкасается с жидкостью. Именно конденсацией объясняется, например, образование облаков: молекулы водяного пара, поднима­ющиеся над землей, в более холодных слоях атмосферы группируются в мельчайшие капельки воды, скопления которых и представляют собой облака. Следствием конденсации водяного пара в атмосфере являются также дождь и роса.

При испарении жидкость охлаждается и, став более холодной, чем окружающая среда, начи­нает поглощать ее энергию. При конденсации же, наоборот, происходит выделение некоторого количества теплоты в окружающую среду, и ее температура несколько повышается. Количество теплоты, выделяющееся при конденсации единицы массы, равно теплоте испарения.

источник

Название Цель: Объяснить процесс кипения на основе мкт
Дата конвертации 08.08.2013
Размер 50.42 Kb.
Тип Презентации

Тема: Насыщенный пар. Кипение.
Цель: Объяснить процесс кипения на основе МКТ
Демонстрационный материал: кипятильник, насос Комптона, стакан с водой(70ᵒС), прозрачная посуда с водой, подставка
Оборудование для экспериментальной задачи:

  1. шприц с резиновой трубкой;
  2. штатив универсальный с лапкой, муфтой;
  3. нагреватель;
  4. колба круглодонная 250-300 мл;
  5. кювета;
  6. стакан химический

ППС: иллюстрации, модели мультимедийного курса «Открытая Физика 2.5. Часть 1», материалы из раздела «Молекулярно-кинетическая теория».
Оснащение: ноутбук, экран, проектор
Ход урока:

  1. Актуализация знаний. Демонстрируется модель 3.9 «Испарение и конденсация», после чего учащимся задаются вопросы:
  • Какой процесс называют испарением? От каких факторов зависит скорость испарения жидкости?
  • Какой процесс называется конденсацией?
  • Как объяснить процессы испарения с точки зрения МКТ?
  • Почему испарение сопровождается понижением температуры жидкости?
  1. Основное содержание урока:

II.1 Насыщенный пар. В закрытом сосуде с жидкостью при неизменном объеме и постоянной температуре количество пара над ней не изменяется с течением времени. Это говорит о том, что число молекул, покинувших жидкость в единицу времени, в среднем равно числу молекул, возвратившихся обратно. Таким образом, в закрытом сосуде устанавливается динамическое равновесие между процессами испарения и конденсации.

Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным.

Если воздух из сосуда с жидкостью предварительно откачан, то над поверхностью жидкости будет находиться только насыщенный пар.

Число молекул, вылетающих с единицы площади поверхности жидкости за одну секунду, зависит от температуры жидкости. Число молекул, возвращающихся из пара в жидкость, зависит от концентрации молекул пара и от средней скорости их теплового движения, которая определяется температурой пара. Отсюда следует, что для данного вещества концентрация молекул пара при равновесии жидкости и ее пара определяется их равновесной температурой. Установление динамического равновесия между процессами испарения и конденсации при повышении температуры происходит при более высоких концентрациях молекул пара. Так как давление газа (пара) определяется его концентрацией и температурой, то можно сделать вывод: давление насыщенного пара pданного вещества зависит только от его температуры и не зависит от объема. Поэтому изотермы реальных газов на плоскости (p, V) содержат горизонтальные участки, соответствующие двухфазной системе (рис. 3.4.1).

При повышении температуры давление насыщенного пара и его плотность возрастают, а плотность жидкости уменьшается из-за теплового расширения. При температуре, равной критической температуре Tкр для данного вещества, плотности пара и жидкости становятся одинаковыми. При T > Tкр исчезают физические различия между жидкостью и ее насыщенным паром.

Если изотермически сжимать ненасыщенный пар при T

источник

Тип урока: изучение нового материала.

Методы урока: поисково-исследовательские, опытно-экспериментальные, наглядные.

Формы работы: индивидуальная, фронтальная, групповая.

  • повторить особенности тепловых процессов,
  • знать механизм процессов испарения и конденсации,
  • уметь объяснять их на основе МКТ,
  • знать особенности энергетических изменений процессов испарения и конденсации,
  • знать понятия: насыщенный и ненасыщенный пар,
  • исследовать и установить зависимость скорости процесса испарения от факторов, влияющих на данный процесс,
  • определить значение испарения в быту и технике;
  • уметь ставить цель деятельности, осмысливать и анализировать задания, строить логические рассуждения, делать выводы, самостоятельно оценивать выполнение заданий, вносить коррективы;
  • уметь работать в группе, вести диалог, отстаивать свою точку и уважать мнение других.

Оборудование: персональный компьютер, мультимедийный проектор, интерактивная доска, компьютерный блок, набор для демонстрации фазовых переходов, термометры, разные жидкости, лабораторное стекло, пипетка, электрическая лампа.

1) Вступительное слово учителя

Совсем недавно ушли жаркие и душные летние дни, когда нас спасали напитки из холодильника. Прохладительные напитки всегда должны быть холодными. Хорошо, если рядом холодильник. А если в походе? Да еще в пустыне? В душном вагоне поезда? Как тогда быть? Обратимся к роману А.С. Пушкина «Евгений Онегин». …

Но чай несут девицы чинно
Едва за блюдечки взялись …

Почему намеревались пить горячий чай из блюдечек, а не из чашек? Обратимся к картине (слайд 1,2), что на ней изображено? Что такое туман? Как образуются облака?

К концу этого урока мы сможем ответить на эти и подобные вопросы.

2) Повторение тепловых изученных ранее процессов: плавления и отвердевания, механизма и условий их осуществления:

Ребята! Мы с вами изучаем агрегатные состояния вещества и виды перехода из одного состояния в другое. (фронтальный опрос на интерактивной доске):

  • В каких агрегатных состояниях может находиться вещество?
  • Изменяются ли молекулы при переходе вещества из одного состояния в другое?
  • Одинаковы ли скорости движения молекул вещества, находящегося в любом агрегатном состоянии?
  • Назовите процессы перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое.
  • Какие процессы мы уже изучили?
  • Как происходит процесс плавления, условия, необходимые для его осуществления?
  • Почему плавление идет при постоянной температуре, куда расходуется поступающая энергия?

Какой процесс перехода вещества из одного состояния в другое мы еще не изучали? (переход из жидкого состояния в газообразное).

И так, что мы сегодня будем изучать? (Процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное)

Учащиеся формулируют цель урока. Записываем тему урока (слайд 3, 4)

1) Изменением агрегатного состояния вещества является процесс перехода жидкости в газ (пар). Как этот процесс будет называться? Кто попробует сформулировать это определение? (слайд 6, 7, 8)

Обратный же процесс называется конденсацией. (Записываем в тетрадь определения)

Приведите примеры конденсации из явлений природы:

  • Роса летним вечером, когда воздух охлаждается.
  • Запотевание окна.
  • Образование облаков.

Парообразование может происходить как в виде испарения, которое происходит с поверхности жидкости, так и в виде кипения. (Запись на доске)

2) Рассмотрим, как происходит процесс испарения, и научимся объяснять происходящее с точки зрения молекулярно-кинетической теории (беседа с учащимися по схеме о молекулах внутри жидкости и молекулах поверхностного слоя, слайд 9,10)

3) Вы замечали, что даже в жаркий летний день, выходя из реки после купания, вам становится холодно? Почему? «Энергичные» молекулы улетают, следовательно, внутренняя энергия уменьшается, и уменьшается температура тела, с поверхности которого идет испарение.

Следовательно, испарение идет с поглощением энергии, обратный процесс (конденсация) – с выделением.

Интерактивный опыт (уменьшение температуры жидкости при испарении)

Беседа, в результате которой делаются выводы и запись в тетради. (слайд 11)

4). А если закрыть плотно крышкой сосуд, в котором находится жидкость, будет происходить испарение? (Ввожу понятия насыщенного и ненасыщенного пара)

Подведем итог: учащиеся формулируют механизм процесса испарения энергетический обмен при испарении и конденсации.

Более подробно мы сегодня рассмотрим испарение и найдем ответы на следующие вопросы: от чего зависит скорость испарения; какую роль играет этот процесс в жизни человека, животных, растений. Для этого мы будем работать в группах, поставим ряд опытов и сделаем определенные выводы.

1) зависимость от температуры

3) зависимость от рода жидкости

4) зависимость наличия от ветра

5), 6), 7) Применение явления испарения в жизни (поиск информации в интернете)

Экспериментальные задания группам:

Группа № 1.Капнув на две чистые стеклянные пластинки по капле спирта, поместите одну из них над нагретой электрической плиткой. Заметьте время, в течение которого испарится спирт с этой пластинки и с той, которая не подогревается. Сделайте вывод из этого опыта, а зависимости скорости испарения от температуры, обоснуйте его. Задание 3 стр 43 (ранее задано на дом)

Группа № 2. Поместите на чистую стеклянную пластинку каплю спирта и, наклоняя пластинку в разные стороны, добейтесь, чтобы капля растеклась по стеклу. Рядом нанесите еще одну каплю спирта. Пронаблюдайте за их испарением. Сравните скорости испарения этих капель и сделайте вывод о зависимости скорости испарения жидкости от величины ее поверхности, обоснуйте свой вывод.

Группа № 3. Возьмите промокательную бумагу и капните на разные места по одной капле воды, спирта и глицерина. Проследите, какая из капель испариться первой, какая – второй, а какая останется на бумаге довольно долго. Сделайте вывод и обоснуйте его.

Группа № 4. На две чистые стеклянные пластинки стекла поместите по капле спирта. Помашите над одной из пластинок веером так, чтобы ветер от него не попадал на другую. С какой пластинки капля испарится быстрее? Сделайте вывод из своего опыта и обоснуйте его.

Группа №5. Найти в интернете интересные факты « Испарение и конденсация в жизни человека»

Группа № 6.Найти в интернете интересные факты «Испарение в жизни растений и животных»

Группа№ 7.Испарение в технике

Итоги работы групп, выводы (записываем в тетради):

Скорость испарения жидкости зависит: (слайд 12, 13)

2) От температуры жидкости

3) От площади поверхности жидкости

Сейчас вам предлагается небольшая самостоятельная работа. Вам необходимо расшифровать блок-схему и затем установить соответствие названия процесса и его определения (14,15)

Процесс перехода из твёрдого состояния
в газообразное, минуя жидкое

Процесс превращения жидкости в
твёрдое тело

Процесс превращения пара в жидкость

Процесс превращения жидкости в пар

Процесс перехода вещества из
твёрдого состояния в жидкое

Процесс, при котором вещество
из газообразного состояния переходит
в твёрдую фазу.

Проверяем (с помощью компьютера и проектора). Выполняется самопроверка.

  1. Как можно остудить воду в летнюю жару?
  2. Как объяснить появление росы прохладным летним вечером?
  3. Будет ли испаряться вода в стакане, если его из теплого помещения перенести в холодное?
  4. На улице идет дождь, вы повесили белье в помещении. Белье высохнет быстрее при открытой или закрытой форточке?
  • Проверь себя (рисунок в презентации) слайд 16,17
  • Решение качественных задач (слайд 18 – 21)
  • Проверочный тест. Взаимопроверка тестов

Ребята, а какую цель и задачи урока мы с вами ставили? Как вы считаете, справились мы с поставленными задачами? Можем ли мы ответить на вопросы, поставленные в начале урока? А теперь с помощью оценочного листа выставляем отметку за работу на уроке.

3) Испарение в жизни растений и животных (презентации, сообщения, рисунки, кроссворды) по желанию учащихся.

Каждый «-» – отнимает 0,5 балла

Оценочный лист ученика 8А класса______________________

1. Задание №1 ответы на вопросы учителя (проверка домашнего задания)

источник