Испарение и насыщенный пар

Цель урока:

повторить и углубить знания об испарении и конденсации, дать понятие насыщенного и ненасыщенного пара.

Повторим изученное:

• Перечислите основные положения МКТ.
• Какое движение называют броуновским?
• Диффузия – зто …
• Какие агрегатные состояния знаете?

5. . Основное уравнение МКТ.

6. Атмосферное давление? Прибор для измерения атмосферного давления. Влияние атмосферного давления на погоду.

• Какой газ называют идеальным в МКТ?
• Что такое температура? В каких единицах она измеряется? Абсолютный нуль – это …

9. Какие величины характеризуют состояние макроскопических тел?

Ответ: давление - P, объем – V, температура – Т

10. Что называют уравнением состояния?

Ответ: Уравнение, связывающее три макроскопических параметра, называют уравнением состояния идеального газа

11. Какие процессы называются изопроцессами?

Ответ: Процессы, протекающие при неизменном значении

одного из параметров, называют изопроцессами.

Рассмотрим следующие изопроцессы:

Название

процесса

Изотермический

процесс

Постоянная

величина

Изобарный

процесс

Т = const

Изохорный

процесс

p = const

V = const

Р

P

изотермический

т

V

V

изохорный

изобарный

T

Парообразование

И

конденсация.

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 T кр .

Например, для азота 126 К (-147 ᶛС), для кислорода

154,3 К ( -118ᶛС). При комнатной температуре (≈ 300 К) вода может находиться и в жидком, и в газообразном состояниях, а азот и кислород существуют только в виде газов.

кипение

испарение

Ж

парообразование

Г

конденсация

Парообразование -переход вещества из жидкого состояния в газообразное (с поглощением Q)

Конденсация – переход вещества из газообразного состояния в жидкое (с выделением Q ) при Т = const

• Как происходит испарение?

С поверхности жидкости вылетают наиболее быстрые молекулы, кинетическая энергия которых превышает энергию их связи с остальными молекулами жидкости

Водяной пар

Q

Молекулы жидкости

При испарении жидкость охлаждается.

Виды парообразования :

• Испарение - процесс, при котором с поверхности жидкости вылетают наиболее быстрые молекулы при любой температуре;

• Кипение — процесс парообразования по всему объёму жидкости при определенной температуре.

• Проверь себя :

• Всякая ли молекула может покинуть жидкость?
• Почему при испарении температура жидкости понижается ?
• Почему испарение происходит при любой температуре?

t 2 " width="640"

• От температуры жидкости
• От температуры жидкости
• От температуры жидкости
• От температуры жидкости
• От температуры жидкости

• От чего зависит скорость испарения?

• От рода жидкости

Быстрее испаряется та жидкость , молекулы которой притягиваются друг к другу с меньшей силой.

вода

эфир

быстро

медленно

Испаряющиеся жидкости

Испарение происходит тем быстрее ,чем выше температура жидкости

45 ° С

80 ° С

вода

вода

t 1 t 2

s 2 v 1 = v 2 Ветер уносит молекулы пара. Испарение происходит быстрее . ветер " width="640"

• От площади поверхности жидкости

• От ветра
• От ветра
• От ветра
• От ветра
• От ветра

s 2

s 1

Чем больше площадь поверхности жидкости ,тем быстрее происходит испарение.

вода

вода

s 1 s 2

v 1 = v 2

Ветер уносит молекулы пара. Испарение происходит быстрее .

ветер

• Проверь себя :

• От чего зависит скорость испарения?
• Почему бензин , спирт, одеколон быстро испаряются?
• Почему жидкость с большей температурой испаряется быстрее?
• Как испарение зависит от площади поверхности жидкости?
• Как ветер влияет на скорость

испарения?

• Как происходит конденсация?

Q

При конденсации часть молекул пара возвращается обратно в жидкость .

Конденсация в природе:

Т

У

Ма

Н

а

О

Б

Р

А

З

О

В

А

Н

И

Е

Р

О

С

ы

О

Б

Л

А

К

О

В

Давайте вспомним

Вопрос: Что собой представляет туман глазами опытного наблюдателя?

Ответ : скопление мелких капелек, возникающее при определенных условиях в непосредственной близости от поверхности земли или водной поверхности. Туман стелется над самой поверхностью воды или земли, образуя слой толщиной от метра до десятков метров, иногда до сотен метров.

Когда и где образуется туман?

Где воздух достаточно влажный: в низинах, оврагах, болотах; над поверхностью воды- морские и речные туманы. Утром, вечером, после захода солнца, иногда не прекращаются целые сутки.

При каких условиях возникает туман?

Чтобы в воздухе содержалось достаточно большое число ядер конденсации – центров,

на которых происходит конденсация

пара: ионы, капельки воды, пылинки,

частички сажи, всевозможные мелкие загрязнения .

.

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, то есть когда скорости процессов испарения и конденсации одинаковы. Такую систему называют двухфазной .

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

Число молекул, Число молекул

вылетающих , возвращающихся из

с поверхности жидкости пара в жидкость

за единицу времени за единицу времени

100 20 ненасыщенный

100 60 пар

100 90

100 100 насыщенный

пар

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 н.п. данного вещества зависит только от его температуры и не зависит от объема.

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 (то есть 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.

Определение

Интенсивный переход жидкости в пар, происходящий с образованием пузырьков пара по всему объёму жидкости при определённой температуре, называют кипением

Температура кипения t кип

Температура при

которой жидкость кипит

Во время кипения температура жидкости не меняется

Кипение воды

t, 0 С

100

8

15

18

t , мин

Температура кипения жидкости зависит:

1. От давления:

Чем больше давление , тем выше температура кипения.

2. ОТ высоты над уровнем моря:

Температура кипения

Вещество

Температура, 0 С

водород

-253

кислород

-183

молоко

100

эфир

35

спирт

78

вода

100

ртуть

357

свинец

1740

медь

2567

Удельная теплота парообразования L

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо, чтобы обратить жидкость массой 1кг в пар без изменения температуры.

Q

L = m

Q - количество теплоты, необходимое для парообразования или, выделяемое при конденсации.

Q=Lm

где

L - удельная теплота парообразования

m - масса

• Что такое варка?

Нагревание продуктов в жидкости до температуры 100 °С

t =100°С перевести в К-?

Т = 373К

2. Что такое жарка?

Нагревание продуктов с небольшим количеством жира от t = 130°С до 270°С в жарочном шкафу.

270°С= ? К

Т = 543К

Проверь себя!

1. Может ли кипеть вода в кастрюле, плавающей в другой кастрюле с кипящей водой? Дать объяснение .

ответ: Нет. Температура кипения во внешнем сосуде должна быть выше, чем у жидкости во внутреннем. Спирт мог бы закипеть во внутреннем сосуде.

2. Почему после купания даже в самую сильную жару человек ощущает прохладу ?

ответ: Испаряющаяся с поверхности человеческого тела вода уносит с собой некоторое количество теплоты.

.3. Почему вода гасит огонь? Что быстрее потушит пламя – кипяток или холодная вода?

ответ: Испарение воды снижает температуру горящего тела настолько, что реакция горения прекращается. Кроме того, пар обволакивает горящее тело и прекращает доступ к нему кислорода. Кипяток, т.к. он превращается в пар быстрее, чем холодная вода.

4. В морозный день в открытую форточку натопленной комнаты «валит» густой пар. Почему?

ответ: Холодный воздух охлаждает соприкасающийся с ним воздух комнаты настолько, что пары, содержащиеся в комнате, становятся насыщенными: появляется туман.

5. Почему в весеннее время образуются по утрам туман? Почему туман рассеивается с первыми лучами солнца, что происходит при этом с мельчайшими капельками воды, образующими туман?

ответ: Мельчайшие водяные пары невидимы, но при охлаждении они конденсируются в более крупные капельки воды- образуется видимый «туман». При нагревании капельки тумана опять превращаются в невидимые водяные пары: туман рассеивается

6 . Почему стекло покрывается тонким слоем влаги. если на него подышать?

ответ: Ненасыщенный пар, выдыхаемый легкими, при соприкосновении с холодным предметом становится насыщенным и на стекле появляется роса .

ТЕМА: ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА

Uchim.net

Вода занимает около 70,8 % земного шара.

Живые организмы содержат от 50 до 99,7 % воды.

В атмосфере находится около 13-15 тыс. куб. км воды.

Вода в атмосфере

капли

водяной пар

Кристаллы снега

Источники водяного пара в атмосфере: испарение воды с поверхности океанов, морей, водоемов, влажной почвы, растений.

Воздух в зависимости от количества паров, находящихся при данной температуре в атмосфере, делится на сухой и влажный .

Влажный воздух – воздух, содержащий водяные пары.

Uchim.net

Величины, характеризующие содержание водяного пара в воздухе

Абсолютная влажность

ρ – величина, численно равная массе водяного пара, содержащегося в 1 м 3 воздуха (плотность водяного пара в воздухе при данных условиях).

Упругость водяного пара

Относительная влажность

p — это парциальное давление водяного пара, содержащегося в воздухе.

𝛗 - отношение абсолютной влажности к плотности ρ 0 насыщенного пара при данной температуре, выраженное в процентах.

Uchim.net

Чем меньше относительная влажность, тем дальше пар от насыщения, тем интенсивнее происходит испарение. Давление насыщенного пара p 0 при заданной температуре — величина табличная. Упругость водяного пара (а значит, и абсолютную влажность) определяют по точке росы .

Пусть при температуре t 1 упругость водяного пара p 1 Состояние пара на диаграмме р , t изобразится точкой А .

При изобарном охлаждении до температуры t p пар становится насыщенным и его состояние изобразится точкой В .

Температуру t p , при которой водяной пар становится насыщенным, называют точкой росы.

При охлаждении ниже точки росы начинается конденсация паров: появляется туман, выпадает роса, запотевают окна. Точка росы позволяет определить упругость водяного пара p 1 , находящегося в воздухе при температуре t 1 .

Uchim.net

Приборы для определения влажности воздуха

Психрометры

Гигрометры

Uchim.net

Конденсационный гигрометр представляет собой металлическую коробку А , передняя стенка К которой хорошо отполирована. Внутрь коробки наливают легко испаряющуюся жидкость и вставляют термометр. Пропуская через коробку воздух с помощью резиновой груши Г , вызывают сильное испарение эфира и быстрое охлаждение коробки. По термометру замечают температуру, при которой появляются капельки росы на полированной поверхности стенки К . Давление в области, прилегающей к стенке, можно считать постоянным, так как эта область сообщается с атмосферой и понижение давления за счет охлаждения компенсируется увеличением концентрации пара. Появление росы указывает, что водяной пар стал насыщенным. Зная температуру воздуха и точку росы, можно найти парциальное давление водяного пара и относительную влажность.

Волосяной гигрометр , в котором деталь, чувствительной к изменению влажности, служит обезжиренный человеческий волос [ 1 ] . Он закреплен в верхней части прибора [2], обернут вокруг ролика [3] и натянут при помощи специально подобранного груза [4]. К ролику прикреплена стрелка [5]. При увеличении относительной влажности воздуха волос удлиняется и вызывает вращение ролика вместе со стрелкой. Стрелка, передвигаясь по шкале, указывает значение влажности воздуха, выраженное в процентах.

Uchim.net

Психрометр состоит из двух термометров, шарик одного из них обмотан тканью, нижние концы которой опущены в сосуд с дистиллированной водой. Сухой термометр регистрирует температуру воздуха, а влажный — температуру испаряющейся воды. При испарении жидкости ее температура понижается. Чем суше воздух, тем интенсивнее испаряется вода из влажной ткани и тем ниже ее температура. Следовательно, разность показаний сухого и влажного термометров зависит от относительной влажности воздуха. Зная эту разность температур, определяют относительную влажность воздуха по специальным психрометрическим таблицам.

Сухой

термометр , °C

Разность показаний термометров , °С

1

10

2

Относительная влажность, %

88

3

12

4

89

76

14

65

89

5

16

78

90

54

18

6

68

79

44

91

7

70

20

81

57

91

82

48

71

60

34

8

22

73

92

51

24

9

24

62

83

38

74

92

83

42

54

29

65

14

26

76

34

56

5

84

92

28

66

20

45

92

49

11

25

77

68

37

59

85

28

41

17

61

85

78

93

51

69

30

30

44

22

62

34

54

93

78

85

71

47

27

86

78

71

64

37

56

79

64

30

40

49

72

58

34

51

73

58

43

65

67

37

51

46

59

53

46

61

40

55

40

48

50

42

44

Uchim.net

Для человека благоприятная относительная влажность воздуха 40 – 60%.

Влажность воздуха в помещении можно изменять

Для понижения

Для повышения

Кондиционеры

• Кондиционеры
• Кондиционеры

• Осушители

• Увлажнители

Uchim.net

Значение влажности

влияет на

Самочувствие человека

Предсказание погоды в метеорологии

Хранение произведений искусства, книг, музыкальных инструментов

Течение процессов в ткацком, кондитерском, печатном и других производствах

Uchim.net

Информационные источники :

1.Физика: Тепловые явления. 10 кл.: Учебник для углубленного изучения физики /Под ред. Г.Я. Мякишева. М.: Дрофа, 2001.

2.Мультимедийные издания: Интерактивный курс «Физика ,7-11 классы» для учащихся и учителей школ, лицеев , гимназий, колледжей и для самостоятельного изучения физики. «Физикон» 2005.

3.Волков В. А. Полянский С. Е. Поурочные разработки по физике, М, «Вако», 2005

4.М.И. Блудов, Беседы по физике, Москва, «Просвещение, 1991 г.

hhttp://kiv.sovtest.ru/theory/tema-03/p03a.

http://college.ru/physics/courses/op25part1/content/ chapter1/ section/paragraph13/theory.html