Конспект урока по теме "Испарение и конденсация. Насыщенный пар. Влажность воздуха" 10 класс

Тема «Испарение и конденсация. Насыщенный пар. Влажность воздуха»

Цель: к концу урока учащиеся должны понимать, что такое насыщенный и ненасыщенный пар, абсолютная и относительная влажность воздуха, точка росы.

Задачи:

• способствовать повторению и систематизации знаний о явлениях испарения и конденсации, формированию понятий: насыщенный и ненасыщенный пар, абсолютная и относительная влажность воздуха, точка росы, познакомить с приборами для измерения влажности;

• способствовать развитию познавательного интереса к предмету на основных достижениях науки и техники; умения анализировать, сравнивать, делать логические выводы;

• способствовать формированию научного мировоззрения, ответственного отношения к учению, содействовать воспитанию усидчивости, аккуратности при выполнении заданий.

Тип урока: урок изучения новых знаний.

Оборудование: учебник «Физика 10», гигрометр, психрометр, презентация.

Ход урока:

1.Оргмомент. Приветствие, проверка отсутствующих.

2.Проверка выполнения домашнего задания - §7, упр.5 (1 - 3)

3.Актуализация опорных знаний.

- Хотелось бы процитировать слова великого ученого:

Природа так обо всем позаботилась, что повсюду ты находишь, чему учиться.

Леонардо да Винчи

Сегодня мы рассмотрим уже известные вам явления, происходящие в окружающем нас мире, и попробуем их объяснить с помощью физики.

Для того чтобы вы могли лучше усвоить новый материал урока повторим материал прошлых занятий.

1. В каких агрегатных состояниях может находиться одно и тоже вещество?

2. Чем определяется то или иное агрегатное состояние вещества?

3. Как называется переход вещества из твердого состояния в жидкое? И наоборот?

4. Как называется переход вещества из жидкого состояния в газообразное? И наоборот?

5. Запишите основное уравнение МКТ.

6. Запишите уравнение Клапейрона-Менделеева.

7. Какие изопроцесы вы знаете?

8. Какой параметр остается постоянным при изотермическом процессе? Изохорном? Изобарном?
Запишем в тетради тему сегодняшнего урока: «Испарение и конденсация. Насыщенный пар. Влажность воздуха».
Чтобы изучить все эти физические понятия и явления, нам помогут следующие вопросы:

1. Что такое испарение и конденсация?
2. Что такое насыщенный и ненасыщенный пар?

3. Что такое влажность воздуха?
4. На что влияет влажность? Зачем нам нужны знания о влажности?
5. Какие величины характеризуют влажность?
6. Как можно определить влажность?

4.Физкультминутка.

5.Изложение нового материала.

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.

При любой температуре молекулы жидкости частично покидают ее поверхность, то есть происходит испарение жидкости.

- Вспомните! От каких факторов зависит скорость испарения? (Скорость испарения тем больше, чем больше площадь свободной поверхности жидкости, выше ее температура и чем быстрее удаляются образовавшиеся над жидкостью пары).

- Как с точки зрения молекулярно-кинетической теории можно объяснить явление испарения? (Молекулы жидкости движутся с различными скоростями. Между этими молекулами действуют значительные силы притяжения, которые удерживают их вместе. Наиболее быстрые молекулы, находящиеся в верхних слоях жидкости, могут на некоторое время покинуть жидкость).

- Только молекулы, обла­дающие кинетической энергией больше некоторого определенно­го значения, могут удаляться от поверхности жидкости на значи­тельное расстояние. На расстоянии г~10^-9 м над поверхностью жидкости эти молекулы уже перестают испытывать силу притяжения со стороны молекул жидкости и могут двигаться сво­бодно, как движутся молекулы любого газа. При повышении температуры испарение интенсивнее, так как увеличивается число молекул с большей скоростью. Совокупность молекул, покинувших жидкость при парообразовании, называется паром этой жидкости.

Так как в ходе описанного процесса свободную поверхность жидкости покидают наиболее быстрые молекулы, процесс испарения сопровождается снижением средней кинетической энергии теплового движения молекул жидкости, а значит, понижением ее температуры.

Параллельно с рассмотренным процессом испарения происходит и обратный процесс возврата молекул пара в жидкость. Процесс превращения пара в жидкость называется конденсацией.

Скорости процессов испарения и конденсации могут быть различны. Если преобладает один из этих процессов (например, испарение), то объем жидкости уменьшается, а объем пара растет. Однако, если рассмотреть эти процессы в закрытом сосуде и зафиксировать температуру, то через некоторое время объем жидкости перестанет изменяться, что свидетельствует о том, что жидкость и пар самопроизвольно переходят в равновесное состояние, при котором скорости испарения и конденсации становятся одинаковыми. В этом случае говорят, что между жидкостью и паром устанавливается состояние динамического равновесия.

Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называется насыщенным паром. Соответственно, если динамического равновесия между паром и жидкостью нет, пар называется ненасыщенным.

- Найдите в §8 учебника основные свойства насыщенного пара и выпишите их.

(Основные свойства насыщенного пара:
1.При постоянной температуре давление насыщенного пара р не зависит от его объёма V.

2.При постоянном объёме давление насыщенного пара с ростом температуры увеличивается быстрее, чем давление идеального газа, вследствие роста концентрации молекул.

3.Уравнение p=nkT описывает состояние насыщенного пара только приближённо.)

Давление насыщенного пара увеличивается с повышением температуры.

Температура жидкости, при которой давление её насыщенного пара равно или превышает внешнее давление, называется температурой кипения.

Атмосфера Земли состоит из смеси газов: О₂ + N₂ + CO₂

21%+77%+0.3%

Важнейшим компонентом земной атмосферы является водяной пар. Под влажностью воздуха понимается выраженное в процентах содержание водяных паров в воздухе.

Давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали, называется парциальным давлением водяного пара. За характеристику влажности воздуха может быть принята плотность водяного пара, то есть его масса в 1 м³ воздуха.

Эту величину называют абсолютной влажностью ρ и из-за ее малости выражают в граммах на кубический метр, но единица измерения в СИ килограмм на кубический метр.

где р- парциальное давление водяного пара, М – молярная масса, R – универсальная газовая постоянная, Т- абсолютная температура

[]=1

Относительной влажностью воздуха называется выраженное в процентах отношение парциального давления водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного пара при той же температуре

Относительной влажностью воздуха φ называется отношение абсолютной влажности воздуха к плотности насыщенного водяного пара, при той же температуре, выраженной в процентах.

Относительная влажность зависит не только от абсолютной влажности воздуха, но и от температуры. Чем выше температура, тем больше водяных паров содержит воздух.

Пример. В жаркий день относительная влажность в 90% означает, что в воздухе присутствует огромное количество влаги, и в такой день самочувствие будет неудовлетворительным, т.к. допустимая относительная влажность для человека 40% - 60%.

Влажность воздуха характеризует и точка росы. Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы.

Для определения влажности воздуха используют специальные приборы:

1.гигрометр: волосной и конденсационный (Обезжиренный человеческий волос обладает свойством укорачиваться при понижении влажности воздуха и удлиняться при её увеличении. На этом свойстве волоса, основано действие волосяного гигрометра. Растянутый с помощью отвеса волос располагается вертикально и прикрепляется к шкале, проградуированной в единицах влажности. К самому волосу прикрепляется стрелка- указатель, которая при изменении влажности, перемещается по шкале)

2.психрометр.

Рассмотрим устройство и принцип работы психрометра.

Название прибора произошло от греч. слова «психрос», что означает «холодный». Он состоит из двух термометров: один сухой термометр, другой увлажняющий (влажный), обмотан тканью и опущен в воду (поскольку вода испаряется, то термометр охлаждается).

- Для чего нужны сухой и влажный термометры? (Ответ: измерять температуру сухого воздуха и влажного воздуха.) На приборе имеется психрометрическая таблица, по которой можно определить относительную влажность. Посмотрим, каковы показания сухого и влажного термометров.

- Как вы думаете, почему отличаются показания термометров? (Ответ: вода с ткани испаряется (термометр охлаждается), температура понижается.)

6. Практическая работа.

Определим относительную влажность воздуха в классной комнате и коридоре.

7. Сообщение учащегося о значении влажности воздуха.

От влажности зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи человека. А испарение влаги имеет большое значение для поддержания температуры тела постоянной. Наиболее благоприятная для человека относительная влажность воздуха (40-60%). Высокую температуру легче переносить при сухом воздухе. Поэтому 40° С в сухой пустыне могут не так сильно изнурять, как 30° С в городе после ливня, когда влажность доходит до 70%. Чтобы не перегреться, организму в жару надо бы интенсивно потеть, но при высокой влажности пот не будет успевать высыхать, а будет, как говорят, лить ручьём, что не даст спасительного охлаждения тела.

Низкая влажность воздуха в жарких странах используется и в медицинских целях. В частности, для лечения почек, когда требуется ослабить нагрузку на них. При высокой температуре воздуха и низкой влажности человек, сильно потея, выводит влагу из организма большей частью не через почки, а через кожу.

Большое значение имеет знание влажности в метеорологии для предсказания погоды. Конденсация водяного пара приводит к образованию облаков и последующему выпадению осадков.

В ткацком, кондитерском и других производствах для нормального течения процесса необходима определённая влажность. Хранение произведений искусства и книг требует поддержания влажности воздуха на необходимом уровне. Поэтому в музеях на стенах вы можете видеть психрометры.

8.Закрепление.

Сегодня мы с вами познакомились с очень важным физическим явлением – влажность воздуха»; узнали, какое оно имеет значение в жизни человека.

Давайте ещё раз вспомним и установим соответствие:

1. Что такое влажность?
2. Что называют абсолютной влажностью?
3. Что называют относительной влажностью?
4. Какие приборы используют для измерения влажности?

5. В комфортных ли условиях вам пришлось изучать «Влажность воздуха»?

9.Применение полученных знаний.

Издавна человек пытался думать, какая погода будет завтра, поэтому появляется множество народных примет для погоды. Давайте попробуем объяснить некоторые из них с точки зрения физики.

1. Соль мокнет к дождю. Почему? (Ответ: перед дождём влажность воздуха очень высокая, а соль активно впитывает влагу.)

2. Дрова в печи трещат и мечут искры к ненастью. Почему? (Ответ: Если влага высокая, то дрова впитывают влагу и разбухают. При горении таких дров, вода, содержащаяся в них, кипит, и пар разрывает волокна древесины.)

Задача. В некотором закрытом сосуде при температуре 10 ℃ относительная влажность воздуха равна 75%. В этом же сосуде при температуре 25 ℃, относительная влажность воздуха равна 28%. Найдите отношение давления насыщенного пара при температуре 25 ℃ к давлению насыщенного пара при температуре 10 ℃.

10.Подведение итогов урока. Рефлексия.

11.Домашнее задание - §8, упр.6 (1, 2), подобрать и объяснить народные приметы, связанные с влажностью.

Литература:

1.Физика: учебное пособие для 10-го кл. учреждений общего среднего образования / Е.В. Громыко и др. – Минск: Адукацыя i выхавнне, 2013

2. https://videouroki.net/video/51-vlazhnost-vozdukha.html

3. http://www.myshared.ru/slide/774644/

5