Новый сезон олимпиад для учителей, учеников и дошкольников! Специальные наградные, результаты сразу, комфортное участие.

СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ

Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно

Выбрать материалы

Скидки до 50 % на комплекты
только до

Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой

Организационный момент

Проверка знаний

Объяснение материала

Закрепление изученного

Итоги урока

Была в сети 22.04.2024 08:28

Князева Наталья Святославовна

учитель химии

46 лет

5 285

7 810

Подписчики

Подписки

Местоположение

Россия, Наруксово

Специализация

Информатика

Химия

Физика

ИЗО

Обо мне Блог Файлы Тесты Галерея Активность Награды

Исследовательское задание "Проверить экспериментально, изменится ли скорость нагревания воды в сосуде, если на поверхность воды налить тонкий слой масла"

Категория: Физика

07.11.2017 05:04

Исследовательское задание по физике"Проверить экспериментально, изменится ли скорость нагревания воды в сосуде, если на поверхность воды налить тонкий слой масла"

Просмотр содержимого документа
«Исследовательское задание "Проверить экспериментально, изменится ли скорость нагревания воды в сосуде, если на поверхность воды налить тонкий слой масла"»

проект «ФИЗИКА – ЭТО ИНТЕРЕСНО»

Команда 10 класса Учитель: Князева Наталья

МБ ОУ Наруксовской СШ Святославовна

«СССР»

Исследовательское задание.

Тема: Проверить экспериментально, изменится ли скорость нагревания воды в сосуде, если на поверхность воды налить тонкий слой масла.

Цель исследования:

Провести исследование изменения скорости нагревания воды в сосуде, если на поверхность воды налить тонкий слой масла.
Провести сравнение скоростей нагревания воды в сосуде без добавления масла и с добавлением масла на поверхность воды, построить график этих зависимостей.

Оборудование: Секундомер, лабораторный штатив с муфтой, измерительный стакан (500 мл), мензурки ( 150 мл)- 2 шт., спиртовка, термометр (измерение температуры воды до 110º), растительное масло – 10 мг, пипетка, 2 колбы, спички.

Ход работы:

1.Теоретическое обоснование исследования.

Испарение может происходить при любой температуре. Молекула пара испаряется с поверхности жидкости в воздух, если её кинетическая энергия больше потенциальной энергии притяжения к другим молекулам. При любой температуре в жидкости есть молекулы, обладающие кинетической энергией, которая превышает их среднюю кинетическую энергию ³/₂kT. Именно эти, самые быстрые молекулы могут покидать жидкость. При увеличении температуры число испаряющихся молекул возрастает. В закрытом сосуде в результате испарения концентрация молекул пара возрастает и достигает максимального значения, когда число молекул насыщенного пара (находящегося в равновесии с жидкостью), конденсирующихся за определённое время равно числу молекул жидкости, испаряющихся с её поверхности за это же время. Плёнка масла играет роль крышки в сосуде, следовательно, при наличии плёнки давление насыщенного пара возрастает при увеличении температуры жидкости и жидкость должна быстрее нагреваться.

Для большей наглядности мы решили прокипятить воду с масляным слоем

(использовали растительное масло) и без него и посмотреть, в каком случае

вода закипит быстрее.

2.Практическое обоснование исследования.

Что делали

Что наблюдали

Используем знания, полученные в курсе «Физика 8», «Теплота. Тепловой баланс»

Определим объем нагреваемой жидкости

Налили в измерительный стакан, объемом 250 мл., воды из – под крана.

Через 5 минут, помощью термометра, измерили температуру воды.

Из измерительного стакана нальем в две мензурки одинаковый объем воды.

Подготовим рабочее место для проведения опыта.

Перельем воду из мензурок в равные колбы.

Объем воды V_воды= 250 мл.

Первоначальная температура воды

t₀=23º

V₁= V₂ = 50 мл

Сначала проследили за скоростью нагревания воды, на поверхности которой нет масляной пленки.

Скорость нагревания воды, на поверхности которой масляная пленка

Начали нагревать воду - засекли время на секундомере. Каждый раз, когда температура воды поднималась на 10°С, фиксировали показания секундомера.

Во вторую колбу с водой, с помощью пипетки, капнули на поверхность воды подсолнечного масла и подождали, пока масло не растечется по всей поверхности воды. После этого начали нагревать воду.

Используя данные из таблицы вычислим скорость нагревания простой воды и воды, на поверхности которой тонкий слой масла, используя формулы:

Δt₁=t₁_n-T₁_n_-1,где n – номер строки.

T₁= t₀+nΔT, где n – номер строки.

Δt₂=t ₂_n–T₂_n_-1,где n – номер строки.

T₂= t₀+nΔT, где n – номер строки.

T₁/t₁– скорость нагревания воды

T₂/t₂- скорость нагревания воды с тонким слоем масла

Результаты опыта представлены в Таблице №1.

Видеосюжет. Демонстрация опыта нагревания воды с тонким слоем масла

Таблица № 1

Вода, на поверхности которой тонкий слой масла						Вода
t₁ (время,с)	T₁ ( ̊C)	ΔT (изменение времени, с)	Δt₁ (изменение времени, с)	ΔТ/Δt₁	T₁/t₁	t₂ (время, с)	Т₂ ( ̊С)	ΔT (изменение температуры)	Δt₂ _(c)	ΔT/Δt₂	T₂/t₂ Скорость нагревания
149	33	10	49	0,201	0,221	136	33	10	136	0,074	0,243
219	43	10	170	0,071	0,196	206	43	10	70	0,142	0,208
338	53	10	119	0,084	0,156	318	53	10	112	0,089	0,167
517	63	10	179	0,056	0,121	502	63	10	184	0,054	0,126
657	73	10	140	0,071	0,111	692	73	10	190	0,053	0,105
853	83	10	196	0,051	0,097	811	83	10	119	0,084	0,102
1049	93	10	196	0,051	0,089	996	93	10	185	0,055	0,093
1242	103	10	193	0,052	0,083	1140	103	10	144	0,069	0,090

Построение графика зависимости скоростей с помощью MS Exsel.

3.Обоснование физического эксперимента.

По данным таблицы и по графику зависимости Т(t) видно, что вода, как с пленкой, так и без пленки нагревается крайне неравномерно. Тем не менее, скорость нагревания воды с масляной пленкой T₁/t₁ больше, чем у воды без пленки. Разность предельных скоростей нагревания чаще была отрицательной.

Когда использовалось растительное масло, то, как предельная, так и обычная скорость нагревания воды с пленкой была намного больше скорости нагревания воды без пленки. На удивление, вода без масла закипела позднее, чем вода с маслом. Чем это объясняется?

При нагревании воды без слоя масла испарение с ее открытой поверхности усиливается, молекулы воды улетают в воздух. При этом часть молекул возвращается обратно, благодаря тому, что водяной пар конденсируется в воздухе при охлаждении. Но поскольку некоторые молекулы все же не возвращаются, то молекул в воде, которую мы нагреваем, становится меньше, потому и скорости их немного уменьшаются. При уменьшении скоростей столкновений между молекулами становится чуть-чуть меньше, и температура увеличивается не так быстро, а, следовательно, время нагревания воды до кипения увеличивается. Вода, на поверхности которой находится тонкий слой масла, нагревается быстрее, потому что молекулы воды, увеличивающие свою скорость при повышении температуры, не могут улететь с поверхности воды из-за препятствующего тому слоя масла. Масло испаряется медленно, потому при нагревании воды пузырьки масла просто начинают двигаться на поверхности по кругу, (что свидетельствует о конвекции), вода под маслом продолжает быстрее нагреваться, так как концентрация молекул не меняется, (молекулы не улетают наружу), давление растет. После непродолжительного нагревания видно, что пузырьки образуются под самой пленкой и вода вот-вот закипит. Тем не менее, масло продолжает мешать вылету молекул и требуется дополнительное время, чтобы испарить его полностью с поверхности. Это время как раз и компенсирует продолжительное нагревание воды без пленки. Потому время кипения практически одинаково.

Вывод: Скорость нагревания воды с тонким слоем масла на ее поверхности в большинстве случаев больше, чем скорость нагревания воды без такого слоя.