План урока "Парообразование. Испарение и конденсация"

Физика 8 класс.

Тема. Парообразование. Испарение и конденсация. Ненасыщенные и насыщенные пары.

Целеполагание:

Все учащиеся смогут объяснить явления испарения и конденсации с точки зрения агрегатного состояния вещества.

Большинство учащихся смогут применять данные знания на практике и в жизни.

Некоторые учащиеся смогут раскрыть причинно-следственные связи в изучаемом материале: испарение и конденсация.

Оборудование: ИД, презентация

Тип урока: комбинированный.

Ход урока:

I.Орг. момент.

II.Проверка домашнего задания.

1. задача по карточкам.

2.Как вычислить теплоту плавления?

()

3.Что показывает удельная теплота плавления вещества? Какие единицы удельной теплоты плавления вам известны?

4. Пользуясь графиком объясните, каким процессам соответствует каждый участок графика.

5.От чего зависит теплота плавления?

III.Новый материал.

Изменение агрегатного состояния вещества является также процесс перехода жидкости в пар.

Существуют два способа перехода жидкости в газообразное состояние, т.е. в ар – испарение и кипение.

Явление превращения жидкости в пар называется парообразованием.

Парообразование, происходящее с поверхности жидкости, называется испарением.

В процессе испарения молекулы жидкости высвобождаются с её поверхности и образуют над нею пар.

Вы знаете, что молекулы в жидкости могут свободно двигаться в любом направлении.

Это происходит, поскольку связи между ними, существовавшие, когда вещество находилось в твёрдом состоянии, разорваны. Однако между молекулами в жидкости всё ещё остаются большие силы притяжения.

Молекула А, находящаяся внутри жидкости, притягивается другими соседними молекулами одинаково во всех направлениях. Результирующая сила, действующая на неё, равно нулю. Молекула имеет кинетическую энергию движения и передвигается в произвольном направлении лишь на небольшое расстояние до столкновения с другими молекулами. Имеют разную скорость. Одни из них имеют большую скорость, а =, и большую кинетическую энергию, чем другие.

Молекула В находится в поверхностном слое жидкости. Силы притяжения, действуют на неё в горизонтальном направлении, одинаковы. Неправленая вверх сила гораздо меньше силы, направленной вниз. Вследствие этого существует результирующая сила, которая направлена внутрь жидкости.

?Смогут ли молекулы преодолеть эту силу и освободиться из жидкости?

Только быстрые молекулы имеют достаточную кинетическую энергию, чтобы освободиться из жидкости.

Этот процесс продолжается, поэтому жидкость испаряется постепенно.

Поскольку часть быстродействующих молекул покидает жидкость, то средняя кинетическая энергия остающихся в жидкости молекул уменьшается. Соответственно падает и температура испаряющейся жидкости.

Это охлаждение обычно незаметно, т.к. из окружающей среды поступает энергия и поддерживает температуру постоянной.

Пример: Чтобы испарить воду массой 1кг при t=35⁰С, требуется 2,4∙10⁶Дж энергии, а для испарения эфира той же массы и температуры 0,4∙10⁵Дж энергии, в 6 раз меньше.

Опыт. Однако всё же понижение температуры мы сможем ощутить, поместив каплю легко испаряющейся летучей жидкости – эфира, спирта, одеколона – на ладонь.

При испарении жидкости на её месте ощущается холодок, т.к. от руки быстро забирается теплота, необходимая для испарения.

Вывод: Испарение всегда сопровождается поглощением теплоты.

Одновременно с испарением происходит также обратный процесс: часть молекул пара вследствие хаотического движения возвращается в жидкость.

Явление превращения пара в жидкость называется конденсацией.

Конденсация пара сопровождается выделением теплоты в том же количестве, в котором она поглощается при испарении.

Пример: Вода конденсирует при t=35⁰С, m=1кг выделит 2,4∙10⁶Дж энергии.

Водяной пар, находившийся в воздухе, при охлаждении конденсируется, и маленькие капельки воды оседают на траве и листьях (роса).

Интенсивность испарения и конденсации зависит от ряда внешних условий, в которых находятся жидкость и её пар.

1.Скорость испарения жидкости зависит от площади её поверхности.

2.Скорость испарения зависит от рода жидкости. Быстрее испаряется та жидкость, молекулы которого притягиваются друг к другу с меньшей силой.

Пример: Эфир испаряется быстрее, чем спирт, спирт – быстрее, чем вода, а вода – быстрее, чем масло при одной и той же их массе и температуре.

3.Скорость испарения зависит от температуры.

Испарение происходит тем быстрее, чем выше температура жидкости.

Испарение происходит при любой температуре, т.к. в жидкости всегда имеется некоторое число быстро движущихся молекул. Однако, при увеличении температуры жидкости возрастает число таких молекул в поверхностном слое, т.е. повышается степень испарения.

Ветер над поверхностью жидкости усиливает интенсивность испарения.

Ветер или движущийся воздух уносит молекулы пара, как только они высвобождаются из жидкости.

Уменьшение атмосферного давления также увеличивает степень испарения. Это происходит вследствие уменьшения вероятности того, что высвобождающиеся молекулы возвращаются в жидкость.

Вы знаете, что если жидкость оставить в открытом сосуде, то испарение её идёт до тех пор, пока вся она не превратится в пар.

Испарение наблюдается, если жидкость находится в закрытом сосуде и занимает только часть его объёма.

В начале процесса число молекул, покидающих жидкость, больше числа молекул, вновь возвращающихся в неё. Конденсация молекул пара растёт.

Далее, чем больше становится вылетевших из жидкости частиц, тем больше их число падает обратно в жидкость.

Наступает такой момент, когда число молекул, вылетающих из жидкости в единицу времени, оказывается равным числу молекул, возвращающихся в неё за то же время.

Такое состояние называют динамическим равновесием пара и жидкости или длительное равновесие между процессами испарения и конденсации.

Насыщенным паром называют газообразное вещество находящееся в динамическом равновесии со своею жидкостью или твёрдым телом.

Насыщенный пар при данной температуре оказывает наибольшее давление, т.к. имеет наибольшее количество молекул в единицу объёма (т.е. максимальную плотность и концентрацию).

У разных жидкостей динамическое равновесие с паром наступает при различной плотности пара, т.е. концентрации молекул.

Причина этого заключается в неодинаковости сил молекулярного взаимодействия.

Пример: В жидкой ртути силы взаимного притяжения частиц велики. Поэтому из неё могут вылетать только быстрее молекул, число которых мала.

В эфире же силы притяжения между молекулами малы. При испарении его при той же температуре вылетает много молекул, и динамическое равновесие наступает только при их большой концентрации в паре.

Ненасыщенным паром называют пар, давление которого меньше давления насыщенного пара при данной температуре.

Ненасыщенный пар будет над поверхность жидкости, когда испарение не достигло конденсации.

Давление насыщенных паров жидкости при неизменной температуре – величина постоянная.

Измерения показали, что давление у разных веществ неодинаково.

Стр70, таблица5. Приведены значения давлений насыщенных паров некоторых веществ при температуре 20⁰С, полученные опытным путём.

Из жизни вы знаете, что процессы испарения и конденсации воды имеют огромное значение в природе. Они обуславливают сложное взаимодействие между атмосферой и гидросферой, играют важную роль в формировании климатических и погодных условий.

Многочисленные фотографии Земли, полученные с борта космических аппаратов, дают возможность увидеть три основные оболочки земного шара: атмосферу и её облака, гидросферу и литосферу с её природными покровами.

Атмосфера Земли со своими особенностями разделена на несколько слоёв:

1.Тропосфера – самый нижний приземный слой воздуха. Его высота ≈20км, содержится 90% массы всей атмосферы, на верхней границе t=-70⁰С.

2.Тропопауза – высота 2км с постоянной температурой.

3.Стратосфера – следует до высоты 55км. В ней температура постепенно повышается.

4.Стратопауза – температура t=10⁰С. В нижнем слое стратосферы на высоте 20-30км, имеется озоновый слой (О₃).

5.Мезосфера – температура понижается, на высоте 80км.

6.Мезопауза – температура понижается до t=-90⁰С.

7.Термосфера – располагается на высоте 300км, температура достигает 2000К=1727⁰С.

8.Экзосфера – начинается с высоты 600км. Экзосфера постепенно переходит в межпланетное пространство.

В среднем в атмосфере в 1см³ содержится около 500 частиц в основном водород и гелий.

Атмосферой обладают большинство планет, но гидросферой только Земля. Основную часть гидросферы (94%) составляет Мировой океан. Он занимает 71% всей площади Земли. В реках, озёрах и водохранилищах пресная вода составляет лишь 0,6%, от общего количества.

Каждые сутки с поверхности Мирового океана и других водоёмов испаряется 7000км³ воды.

?Сколько же примерно выпадает в виде осадков?

Конвективным движением водяной пар поднимается вверх, попадая в холодные слои тропосферы. По мере подъёма пар становится насыщенным, а затем конденсируется, образуя облачные и дождевые капли.

В процессе конденсации в тропосфере в среднем за сутки выделяется 1,6∙10²²Дж теплоты, что в десятки тысяч раз превосходит энергию, вырабатываемую всем человечеством за то же время.

Таким образом, между гидросферой и атмосферой Земли происходит непрерывный обмен не только веществом (круговорот воды), но и энергией (конвекция и излучение).

Пример: , -угля, , , .

IV.Закрепление нового материала.

1.Какое явление называют парообразованием?

(явление превращения жидкости в пар называется парообразованием)

2. Какие виды парообразования существуют?

(испарение и кипение)

3.В каком случае парообразование называют испарением? Как его можно объяснить с точки зрения молекулярного строения вещества?

(парообразование, происходящее с поверхности жидкости, называется испарением)

4.От каких причин зависит скорость испарения жидкости? Как именно?

(от площади, от рода жидкости, от температуры)

5.Какое явление называется конденсацией? Приведите примеры конденсации.

(явление превращения пар в жидкость называется конденсацией)

6.Почему испарение жидкости происходит быстрее, если над её поверхностью дует ветер?

7.Какой пар называется насыщенным?

8.Какой пар называется ненасыщенным?

9.Почему водяные пары, всегда имеющиеся в воздухе, на определённой высоте конденсируются и образуют облака и туман?

V. Итог урока.

Домашнее задание: §

Обобщение, оценки.

Рефлексия