Бюджетное общеобразовательное учреждение «Лежская основная общеобразовательная школа»

Конспект урока по физике
в 8 классе

«Испарение. Поглощение энергии при испарении жидкости и выделение ее при конденсации пара».

подготовил

учитель физики

Смирнов Александр Николаевич

Д.Спасское

2013

Урок № 18.

Испарение. Поглощение энергии при испарении жидкости и выделение ее при конденсации пара.

Цели урока:

Создать условия для усвоения нового материала, используя проблемное обучение. Формировать понятие о явлениях испарения и конденсации. Выяснить зависимость скорости испарения от внешних факторов, температуры, окружающей среды, наличия ветра и внутренних свойств вещества.

Развивать познавательный интерес при постановке учебной проблемы, физическое мышление и речь учащихся, развивать способность наблюдать и делать выводы, выдвигать гипотезы.

Прививать культуру умственного труда. Воспитывать коллективизм, товарищество, доброжелательность, самостоятельность, интерес к учебному труду.

Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний.

Оборудование: сосуды со спиртом, с водой, матовые стекла, стеклянные пластины, ватные палочки, опорные конспекты, плитка электрическая, воздуходувка.

План урока:

Организационный момент (1 мин).

Подготовка к усвоению нового материала (5 мин).

Освоение нового материала (26 мин).

Первичная проверка понимания и закрепления знаний (10 мин).

Подведение итогов урока (3 мин).

Домашнее задание : §16, 17 Упр: 9 Дома посмотреть на чайник, в котором бурно кипит вода, и обратить внимание на то, где начинается струя белого водяного тумана.

Ход урока.

Организационный момент.

Подготовка к усвоению нового материала.

Мотивация : Послушайте стихотворение.

Вода появляется из ручейка,

Ручьи по пути собирает река.

Река полноводно течет на просторе,

Пока, наконец, не вливается в море.

Моря пополняют запас океана,

Над ним формируются клубы тумана.

Они поднимаются выше пока
Не превращаются в облака.

А облака, проплывая над нами,

Дождем проливаются, сыплют снегами

Весной соберется вода в ручейки,

Они потекут до ближайшей реки.

Вопрос : Как бы вы назвали процесс, описываемый в этом стихотворении? Ответ: Круговорот воды в природе.

Сегодня мы будем изучать явления, без которых этот процесс был бы невозможен, а значит, и облик нашей планеты был бы иным. Вопрос : Посмотрите внимательно на таблицу, висящую на стенде, и ответьте. С чего начинается круговорот воды в природе? Ответ: Испарение.

А теперь подышите на прозрачное стеклышко. Что вы при этом наблюдаете? Вопрос: Как называют происходящее явление?(Подсказка в опорном конспекте). Ответ: Конденсация.

Вопрос: Тогда как бы вы сформулировали тему урока? При переходе вещества из одного агрегатного состояния в другое выделяется или поглощается часть внутренней энергии. А теперь давайте прочтем, правильно ли мы сформулировали тему урока? Вопрос: Давайте проанализируем ваши ответы и сформулируем более четко цель урока? Что нового вы должны узнать на уроке?

Ответ: Изучить явления испарения и конденсации. Научиться решать качественные задачи на основе этих понятий. А так же узнать где используются на практике явления испарения и конденсации.

Освоение нового материала.

А) Посмотрите на рисунок в опорном конспекте.
1) Какое явление называют парообразованием?

2)Какие существуют два вида парообразования?

3) В каком случае парообразование называют испарением?(Ответ найдите в учебнике).

4) Какой процесс называют конденсацией?

Б) На основе знаний о молекулярной природе тепловых явлений построим модели явлений испарения и конденсации, с помощью которых объясним наблюдаемые явления.

В опорном конспекте изображен сосуд. Предположим, что внутри него находится жидкость. Жидкость состоит из … (молекул). Кружками в опорном конспекте изображены молекулы. Молекулы жидкости на рисунке расположены достаточно плотно. С помощью стрелок изобразим направления движения некоторых молекул.

Давайте подумаем, и ответим на вопросы:

Вопрос: Каким молекулам легче покинуть жидкость? Ответ: Тем, которые у поверхности.

Выделим две молекулы, находящиеся у поверхности, скорости которых направлены наружу. Вопрос: У какой из них больше вероятность покинуть жидкость? Ответ: Той, у которой скорость больше, т.е больше кинетическая энергия. (Человек и дельфин).

Вопрос: Что должна преодолеть молекула, чтобы покинуть жидкость? Ответ: Преодолеть притяжение соседних молекул, расположенных ниже.

Движущиеся молекулы обладают – кинетической энергией, а взаимодействующие молекулы – какой? Ответ : Потенциальной энергией.

Для того, чтобы жидкость могли покинуть молекулы, находящиеся у поверхности, их кинетическая энергия по отношению к потенциальной какой должна быть? (больше или меньше).

Обобщим: Жидкость могут покинуть молекулы, находящиеся у поверхности, кинетическая энергия которых больше потенциальной энергии их взаимодействия?

Опыт. Как вы думаете, отличаются ли температуры воздуха в классе и воды, имеющей «комнатную» температуру? Ответ: температура воды несколько ниже температуры окружающего воздуха. Почему?

В) Жидкость покидают самые «энергичные молекулы», а в жидкости остаются молекулы, которые движутся с меньшими скоростями. Вопрос: Что происходит с температурой испаряющейся жидкости, внутренней энергией, если нет притока энергии из вне? Ответ: Когда нет притока энергии из вне, испарение ведет к уменьшению внутренней энергии, а значит и температуре.

Опыт с двумя термометрами : сухим и влажным. Они показывают разную температуру.
Экспериментальное исследование темы « Причины изменения скорости испарения жидкости».

На две чистые пластинки нанесем при помощи ватки жидкости: вода и спирт. Пронаблюдаем за процессом испарения данных веществ. Сделайте вывод о зависимости скорости испарения от рода жидкости. Теоретическое обоснование найдите в опорном конспекте.

На две чистые пластинки нанесем при помощи ватки по капле спирта, одну из пластин поместим над электрической плиткой. Пронаблюдаем за процессом испарения данных веществ. температуры

На две чистые пластинки нанесем при помощи ватки по капле спирта, одну из пластин поместим над воздуходувкой.. Пронаблюдаем за процессом испарения данных веществ. Сделайте вывод о зависимости скорости испарения от наличия ветра над поверхностью жидкости . Теоретическое обоснование найдите в опорном конспекте.

На две чистые пластинки нанесем при помощи ватки по капле спирта, одну из капель распределим на пластине на максимальной площади. Пронаблюдаем за процессом испарения данных веществ. Сделайте вывод о зависимости скорости испарения от площади поверхности жидкости . Теоретическое обоснование найдите в опорном конспекте.

С открытой поверхности жидкости испарение происходит до тех пор, пока вся жидкость не испарится. Такова судьба всех луж, оставшихся после летнего дождя. Иная картина наблюдается в том случае, когда жидкость находится в закрытом сосуде. Духи могут годами храниться в закрытом флаконе. Процесс испарения не прекращается и в закрытом сосуде. Вопрос: Почему не изменяется масса жидкости в закрытом сосуде? Как называется пар находящийся над жидкостью в закрытом сосуде? Предположим, испарилось 100 молекул. Вопрос: Чтобы количество жидкости не изменилось, сколько молекул должно возвратиться обратно в жидкость? Прочитайте самостоятельно в учебнике на стр.40, какой пар является насыщенным.

Г) НАСЫЩЕННЫЙ ПАР

– пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью. Под динамическим равновесием жидкости и пара понимают такое их состояние, когда число молекул, покидающих поверхность жидкости, равно числу молекул пара, возвращающихся за то же время в жидкость. Название «насыщенный» подчеркивает, что в данном объеме при данной температуре не может находиться большее количество пара.

НЕНАСЫЩЕННЫЙ ПАР

– это пар, не достигший динамического равновесия со своей жидкостью. При данной температуре давление ненасыщенного пара всегда меньше давления насыщенного пара. При наличии над поверхностью жидкости ненасыщенного пара процесс парообразования преобладает над процессом конденсации, и потому жидкости в сосуде с течением времени становится все меньше и меньше.

Вопрос: В магазинах продают хлеб, запакованный в целлофановые пакеты? Почему? Ответ: Хлеб черствеет меньше, так как число молекул, покидающих поверхность хлеба, равно числу молекул пара, возвращающихся за то же время в него. Пар является насыщенным.

Д) Прочитайте самостоятельно на стр 42, что происходит с энергией при конденсации? Конденсация – это переход вещества из газообразного состояния в жидкое (конденсированное). Так как конденсация это процесс обратный испарению, то конденсация происходит при охлаждении или сжатии газа. Конденсация происходит интенсивнее в том случае, если имеются центры конденсации, роль которых выполняют взвешенные в воздухе частицы и т.д. Роса. Туман. Облака.

Первичная проверка понимания и закрепления знаний. Решение качественных задач.

Почему для определения направления ветра жители степей окунают руку в воду и поднимают вверх?

Зачем жители полярных стран смазывают жиром лицо в сильный мороз?

Почему большой сосуд с водой, помещенный в погреб, предохраняет овощи от замерзания?

Зачем покрывают попоной лошадь после длительных скачек зимой?

На чашках весов уравновесьте стаканы с горячей и холодной водой. Почему весы быстро выходят из равновесия?

А теперь давайте проверим, как вы поняли новый материал. Вам выданы карточки с 6 вопросами. Если вы согласны с утверждением, подчеркните «да» , если не согласны подчеркните – « нет».

Согласны ли вы со следующими утверждениями (да / нет):

Испарением называется переход молекул из жидкости в пар? (да).

Испарение происходит только при очень высокой температуре? (нет)

Если нет притока энергии к жидкости из вне, то ее температура при испарении понижается? (да)

Вода, пролитая на пол, испаряется значительно медленнее, чем то же количество воды в стакане? (нет)

Чем выше температура жидкости, тем медленнее идет процесс испарения?(нет)

Конденсацией называется процесс перехода молекул из пара в жидкость? (да)

Вы работали индивидуально, а теперь проверьте сами себя, сравнив ваш результат с правильным ответом, записанным на доске. Если вы ответили на все вопросы, верно, поставьте себе «5», если есть одна ошибка – «4». А те, кто себе оценку не поставил, мы с вами поработаем еще на следующем уроке. И так, без каких явлений не возможен круговорот воды в природе? Что происходит с водой на поверхности рек, озер, морей? Как образуется туман, роса, облака?

Таким образом : Во время круговорота воды в природе, вода с поверхности рек, озер, морей, океанов испаряется. При конденсации водяного пара образуются туман, роса, облака и т.д.

Домашнее задание : §16, 17 Упр: 9(1-4) . Дома посмотреть на чайник, в котором бурно кипит вода, и обратить внимание на то, где начинается струя белого водяного тумана. Вспомнить загадки, пословицы, песни связанные с изученной темой. Подготовить сообщение

Цели урока:

1)продолжить формирование у учащихся знаний о тепловых явлениях;

2)продолжить формирование у учащихся умения описывать агрегатные превращения вещества с молекулярно-кинетической теории строения вещества и энергетических представлений, понимая при этом их взаимосвязь и единство;

3) через исследовательско-экспериментальную работу установить зависимость скорости испарения жидкости от её температуры, от рода жидкости, от движения воздуха над поверхностью жидкости и от площади свободной поверхности;

4)использовать жизненный опыт учащихся при изучении темы;

5)развивать навыки диалоговой культуры, навыки коммуникативного общения;

6)развивать у учащихся чувство симпатии и толерантности;

7)формировать и развивать «самос-ти» ребёнка (самим ставить цели, вопросы, обобщать, планировать, подводить итоги);

… Яд каплет сквозь его кору,

К полудню растопясь от зноя

И застывает ввечеру

Густой прозрачною смолою…

отрывок из стихотворения А.С.Пушкина «Анчар»

Из романа А.С. «Евгений Онегин»

… Смеркалось; на столе, блистая,

Шипел вечерний самовар.

Китайский чайник нагревая,

Под ним клубился лёгкий пар…

• Какое количество теплоты отдаст стакан кипятка массой 50 грамм, остывая до температуры 20 о С, если удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/кг о С?
• Вычислите, сколько энергии выделится при полном сгорании керосина массой 200 г, если удельная теплота сгорания керосина 4,6 10 7 Дж/кг.
• На сколько увеличится внутренняя энергия 4 т железа при плавлении, если удельная теплота плавления железа 2,7 10 5 Дж/кг?

• Сколько энергии потребуется для плавления куска свинца массой 0,5 кг, взятого при температуре 27 о С? Температура плавления свинца 327 о С, удельная теплота плавления 0,25 10 5 Дж/кг, удельная теплоёмкость свинца 140 Дж/кг о С.

• В каких агрегатных состояниях могут находиться вещества?
• Каковы основные положения молекулярно-кинетической теории?
• Какой энергией обладают молекулы вследствие своего движения? Как называется эта энергия?
• Какой еще вид механической энергии вы знаете?
• Что собой представляет внутренняя энергия?

Вывод: жидкость могут покинуть молекулы поверхностного слоя, у которых кинетическая энергия больше чем их потенциальная энергия взаимодействия с соседними молекулами воды.

Процесс превращения вещества из жидкого состояния в газообразное, происходящее с поверхности жидкости, называют испарением.

Отрывок из романа А.С. Пушкина «Евгений Онегин».

… Но чай несут девицы чинно

Едва за блюдечки взялись …

1)От жидкости

2) От температуры

3) От площади поверхности

4)От скорости удаления паров с

поверхности жидкости

Вновь А.С.Пушкин.

Татьяна пред окном стояла, На стекла « хладные дыша » , Задумавшись, моя душа, Прелестным пальчиком писала На отуманенном стекле Заветный вензель О да Е .

1.Что остынет быстрее при одинаковых условиях: жирный суп или чай? Объясните, почему?

2.Нам часто приходится стирать и сушить белье. В какую погоду это лучше всего делать? Что необходимо, чтобы быстрее высохло бельё?

3.Чтобы охладиться в жаркий день, мальчик надел мокрую футболку. Выберите правильное утверждение.

А.Охлаждение происходит за счет конденсации водяного пара. Б. Охлаждение происходит за счет испарения воды. В. Если подует ветерок, испарение воды замедлится.

4. При кипении чайника окно на кухне « запотели». Выберите правильное утверждение.

А. «Запотевание» окон - это пример испарения воды. Б. При кипении температура воды увеличивается. В. «Запотевание» окон - это пример конденсации воды.

5. Почему даже в жаркий день, выйдя из реки после купания, человек ощущает холод?

Д/з. Изучить § 16 , 17

Дополнительно

приготовить сообщение или презентацию

1.«Испарение в природе, быту и на производстве»

2.Роль процессов испарения для животных организмов

3.Испарение в жизни растений

4.Роль испарения в жизни человека

Испарение в природе и технике

С поверхности земли – 577 000 куб. км.

С поверхности Мирового океана – 505 000 куб. км.

С поверхности рек, озер и т.д. – 74 000 куб. км.

1 га. лиственных деревьев –

до 15 000 куб. м.

1 га. пшеницы – 2 000 куб. м.

бегонии

с большими красивой формы листьями обитают в тропиках Южной Америки, Азии, в Индии.

эвкалипт – одно из самых высоких деревьев в мире.

Растет в Австралии (100 м) и в пустынях Центральной Австралии,

но уже кустарники высотой 2 – 3 метра. Эти растения приспосабливают

ся к жаре.

Листья эвкалиптов на длинных черешках и всегда поворачиваются параллельно к падающим

солнечным лучам

Африканский слон

Индийский слон

Тема урока: Испарение и конденсация. Поглощение энергии при испарении жидкости и выделение ее при конденсации пара.

Цели урока:

1. Сформировать представление о физических явлениях «испарение» и «конденсация».
2. Развивать когнитивную сферу учащихся; пройти весь путь научного познания природы, развивая при этом навыки самостоятельного учебного труда.
3. Прививать культуру умственного труда, воспитывать чувство уверенности в своих возможностях через успешность обучения и личностные достижения.

Методы ведения урока: по характеру познавательной деятельности - проблемно-поисковый, по степени взаимодействия учителя с учащимися - эвристическая беседа.

Формы организации познавательной деятельности : индивидуальная, групповая, фронтальная.

Оборудование: Библиотека наглядных пособий «Физика 7-11»; приборы для организации лабораторных опытов.

Ход урока

I. Организация класса

II. Ориентировочно-мотивационный этап урока

Ребята, я прочитаю вам знакомые слова А.С.Пушкина, ставшие эпиграфом к телепередаче «Очевидное - невероятное»:

О, сколько нам открытий чудных
Готовят просвященья дух
И опыт, сын ошибок трудных,
И гений, парадоксов друг,
И случай, бог изобретатель.

Как вы понимаете сказанные поэтом слова?

В этих стихах поэт выразил ряд мировоззренческих выводов к которым впоследствии пришла наука, т.е. фактически он показал метод научного познания.

Мы с вами попытаемся на уроке пройти весь путь научного процесса познания

Факты---- модель----следствие----эксперимент

Давайте проделаем простые эксперименты. Дохните себе на руку. Что вы ощущаете? (Ощущение тепла.)

А теперь дуньте на ладонь. Что теперь ощущаете? (Ощущение холода.)

Попытайтесь объяснить эти факты . (Ребята выдвигают гипотезы.)

Чтобы подтвердить выдвигаемые гипотезы для этого следует изучить некоторые природные явления.

Демонстрация слайдов с круговоротом воды в природе. Какие явления природы здесь наблюдаются?

А теперь запишем тему урока «Испарение и конденсация. Поглощение энергии при испарении жидкости и выделение ее при конденсации пара».

1. Явления « испарение» и « конденсация».
2. Факторы, влияющие на скорость испарения жидкости.
3. Объяснение разнообразных природных явлений.

Повторение ранее изученного материала.

Индивидуальное задание. Ученик решает задачу, затем, используя компьютерную модель проверяет правильность своего решения.

Задача. В сосуд с водой, масса которой 100 г и температура 100С опускают медный цилиндр. Затем его переносят в другой сосуд с водой такой же массы и температурой 20С. Установившаяся температура в сосуде 40С. Какова масса медного цилиндра? (Теплоту, идущую на нагревание окружающих тел, не учитывать).

Фронтальная беседа

1. В каких агрегатных состояниях могут находиться вещества?
2. Каковы основные положения молекулярно-кинетической теории?
3. Изменяются ли молекулы при переходе вещества из одного агрегатного состояния в другое?
4. Сравните скорости движения молекул в твердом, жидком и газообразном состояниях вещества.
5. Какой энергией обладают молекулы вследствие своего движения? Как называется эта энергия?
6. Какой еще вид механической энергии вы знаете?
7. Что собой представляет внутренняя энергия?

III. Поисково-исследовательский этап урока.

Нарисуйте в тетради сосуд. Предположите, что внутри находится жидкость. Изобразите молекулы жидкости, а стрелочками покажите направление скорости движения каждой молекулы. Выделите две молекулы у поверхности жидкости, скорости которых направлены наружу. У какой из них больше вероятность покинуть жидкость?

Вывод: жидкость могут покинуть молекулы поверхностного слоя, у которых кинетическая энергия больше чем их потенциальная энергия взаимодействия с соседними молекулами воды.

Что при этом образуется над жидкостью? (Пар.)

После этого ребята сами дают определение явления испарения.

На столе стоит стакан с водой. Что происходит с жидкостью в процессе ее испарения?

Да, ее количество уменьшается. А если закрыть ее плотной бумагой? Ее количество не будет изменяться.

Вывод: Наряду с испарением происходит обратный процесс- конденсация.

Ребята сами дают определение процесса конденсации. После этого дополняют свой рисунок, изображая молекулы, возвращающиеся в жидкость.

Мы построили модель явлений. (Второй этап процесса познания).

Ребята, как вы думаете, внутренняя энергия жидкости в процессе ее испарения не изменяется? Если изменяется, то как?

Верно, она уменьшается.

Как это связано с температурой жидкости?

В процессе испарения жидкости ее температура понижается. Это следствие нашей модели.

Давайте убедимся в этом на опыте. Смажьте руку спиртом. Что вы ощущаете? (Испаряется спирт, его внутренняя энергия уменьшается, температура при этом понижается.)

Эксперимент подтвердил следствие , вытекающее из созданной нами модели, тем самым убедив нас в ее верности.

А теперь выясним, от чего зависит скорость испарения жидкости.

Работа в группах.

1-я группа получает экспериментальное задание.

Выяснить, как зависит скорость испарения жидкости от рода вещества?

Капните на предметное стеклышко по одной капле воды и спирт. Проследите, какая из капель испарится быстрее. Объясните полученный результат.

2-группа должна выявить зависимость скорости испарения жидкости от температуры и скорости ветра. (Задание экспериментальное).

а) Капнув на две чистые стеклянные пластинки по капле спирта, поместите одну из них над включенной электрической лампой. Заметьте, когда испарятся эти капли. Сделайте вывод из этого опыта о зависимости скорости испарения жидкости от температуры и объясните его с помощью молекулярно-кинетической теории.

б) На две чистые пластинки стекла капните по капле спирта. Над одной из пластинок помашите листком бумаги. Сделайте вывод из опыта и объясните его.

3-группа. Выявить зависимость скорости испарения жидкости от площади ее поверхности.

А.С.Пушкин « Евгений Онегин».

Смеркалось; на столе, блистая,
Шипел вечерний самовар,
Китайский чайник нагревая;
Под ним клубился легкий пар.

Но чай несут: девицы чинно
Едва за блюдечки взялись…

Почему девицы намеривались пить горячий чай из блюдечек, а не из чашек?

После выполнения и проверки заданий учащиеся делают вывод о том, что скорость испарения жидкости зависит от ее температуры, площади поверхности, рода вещества и скорости ветра.

Изучая процессы «испарение» и «конденсация» мы прошли весь путь научного процесса познания:

Факты---модель----следствие---эксперимент

А теперь возвратимся к нашей проблеме. Кто может объяснить, почему ощущаем тепло если дышим на ладонь и ощущаем холод когда дуем на нее?

Ребята объясняют причины

IV. Практический этап

1. Вновь А.С.Пушкин.

Татьяна пред окном стояла,
На стекла «хладные дыша»,
Задумавшись, моя душа,
Прелестным пальчиком писала
На отуманенном стекле
Заветный вензель О да Е.

Какое физическое явление происходило, когда Татьяна дышала на «стекла хладные»? Почему стекло стало «отуманенным»?

2. Тест.

Начальный уровень.

1. Из холодильника достали стеклянную бутылку с молоком и поставили на стол. Выберите правильное утверждение.

А. Бутылка «запотела» -на ней произошла конденсация водяного пара.
Б. При «запотевании» бутылка еще больше охладилась.
В. При конденсации водяного пара поглощается тепло.

2.Чтобы охладиться в жаркий день, мальчик надел мокрую футболку. Выберите правильное утверждение.

А.Охлаждение происходит за счет конденсации водяного пара.
Б. Охлаждение происходит за счет испарения воды.
В. Если подует ветерок, испарение воды замедлится.

3. При кипении чайника окно на кухне « запотели». Выберите правильное утверждение.

А. «Запотевание» окон - это пример испарения воды.
Б. При кипении температура воды увеличивается.
В. «Запотевание» окон - это пример конденсации воды.

4. Мама вывесила на балкон мокрое белье. Выберите правильное утверждение.

А. Белье высыхает вследствие конденсации водяного пара.
Б. При испарении влаги из белья его температура повышается.
В. Если подует ветерок, белье высохнет быстрее.

Средний уровень.

1. Как влияет испарение на температуру жидкости? Приведите примеры
2. Почему холодное стекло покрывается тонким слоем влаги, если на него подышать?
3. Почему даже в жаркий день, выйдя из реки после купания, человек ощущает холод?
4. Когда и почему запотевают очки?

Высокий уровень.

1. Почему в холодных помещениях часто бывает сыро?
2. Как известно, после дождя цветы начинают пахнуть сильнее. Объясните это явление.
3. Почему в капроновой и нейлоновой одежде трудно переносить жару?
4. Какое количество теплоты необходимо для плавления 100 г олова, взятого при температуре 32С?

V. Рефлексивно-оценочный этап

1 Выставление оценок.
2. Давайте попытаемся ответить на вопрос «Что дал каждому из нас этот урок?».
3. Задание на дом: §16,17. Придумать «научно-художественный» рассказ о каком- либо событии из своей жизни, в котором нужно использовать такие термины: парообразование, облака, роса, испарение, конденсация.

Лучшие рассказы будут зачитаны на уроке, включены в сценарий физического вечера и др.

На данном уроке мы изучим понятия испарения и конденсации. Эти два процесса встречаются повсеместно: при сушке белья, выпадении росы, приготовлении еды. Мы рассмотрим факторы, которые влияют на испарение и конденсацию, а также рассмотрим различные примеры.

Тема: Агрегатные состояния вещества

Урок: Испарение. Поглощение энергии при испарении жидкости и выделение её при конденсации пара

На этом уроке мы рассмотрим вопрос, связанный с испарением, а также с поглощением энергии при испарении жидкости и с выделением энергии при конденсации пара.

На предыдущих уроках мы рассматривали различные процессы и, в частности, говорили о плавлении, о нагревании тел, об отвердевании или кристаллизации тел.

Сегодня мы рассмотрим процессы, при которых образуется пар (разновидность газа) или газ.

Давайте вспомним схему, по которой происходят различные процессы превращения агрегатных состояний (Рис. 1).

Рис. 1.

Парообразование может происходить двумя способами: кипение и испарение . Как правило, указывают первый способ - кипение.

На сегодняшнем уроке мы подробно рассмотрим второй способ парообразования: испарение.

Определение

Испарение - это превращение или переход жидкости в газ (пар) со свободной поверхности жидкости. То есть тогда, когда поверхность жидкости открыта и с поверхности начинается переход вещества из жидкого состояния в газообразное.

Вспомним, для начала, схему, на которой представлена картина превращений одного состояния вещества в другое состояние.

Таблица, в которой описаны названия процессов переходов между агрегатными состояниями вещества, выглядит следующим образом:

	Название
Твёрдое жидкое	Плавление
Жидкое твёрдое	Отвердевание (кристаллизация)
Жидкое газообразное	Парообразование
Газообразное жидкое	Конденсация
Твёрдое газообразное	Сублимация
Газообразное твёрдое	Десублимация

Процесс испарения происходит не мгновенно, поэтому мы говорим, что испарение - процесс непрерывный и, соответственно, испарение жидкости происходит в течение некоторого времени.

Как происходит испарение?

Рассмотрим поверхность жидкости. Мы знаем, что жидкость состоит из атомов и молекул, которые находятся в непрерывном движении. Соответственно, может найтись такая частица данного вещества, у которой скорость (а, соответственно, и энергия) будет достаточно велика для того, чтобы преодолеть притяжение своих соседей и покинуть жидкость, то есть перейти в газообразное состояние. Поэтому говорят, что испарение происходит со свободной поверхности.

Рассмотрим факторы, которые влияют на испарение (в частности, его скорость).

1. Строение вещества

В первую очередь испарение связано со строением самого вещества. Можно привести следующий пример: возьмём две бумажные салфетки, смочим одну салфетку водой, а другую - эфиром. Можно заметить, что та салфетка, которая смочена эфиром, высохнет гораздо быстрее. Это объясняется тем, что сила взаимодействия между молекулами эфира гораздо меньше, чем сила взаимодействия между молекулами воды. И поэтому испарение происходит у эфира быстрее.

2. Площадь поверхности

Площадь свободной поверхности жидкости играет очень важную роль: если площадь поверхности достаточно большая, то количество частиц, покидающих жидкость, будет, конечно же, больше, и в этом случае испарение будет происходить быстрее. Можно привести такой пример: если в блюдце налить воду и такое же количество воды налить в стакан, то из блюдца испарение будет происходить гораздо быстрее (Рис. 2). Другой пример: все знают, что бельё, перед тем как его повесить сушиться, встряхивают и расправляют. В этом случае площадь белья увеличивается, соответственно, площадь испарения также увеличивается, и сам процесс испарения происходит быстрее.

Рис. 2. Блюдце и стакан с водой () ()

3. Температура

Ещё одно явление, которое влияет на испарение, - это изменение температуры. Чем температура выше, тем быстрее происходит испарение. То есть, нагревая тело, мы можем увеличивать скорость процесса испарения, ускорять его, или, наоборот, если мы будем понижать температуру, то процесс испарения будет замедляться. Объясняется это тем, что с увеличением температуры возрастает скорость движения частиц. А раз скорость движения возрастает, то большее количество частиц может покинуть жидкость и перейти в газообразное состояние.

Поскольку движение частиц происходит непрерывно, то процесс испарения также непрерывен. Поскольку при любой температуре движение частиц не прекращается, то и испарение может происходить практически при любой температуре. Поэтому испарение происходит даже при низкой температуре. Например, лужи на улице высыхают не только летом, когда жарко, но и осенью, когда холодно (Рис. 3). Отличается лишь скорость высыхания луж.

Возникает вопрос: что можно сказать об энергии жидкости при испарении? Так как жидкость покидают наиболее быстрые частицы, то они обладают большей кинетической энергией. Следовательно, в целом энергия испаряющейся жидкости уменьшается. Пояснить это можно на следующем примере: возьмём несколько человек, построим их в ряд и измерим их средний рост. Затем из этого строя уберём самых высоких и снова измерим средний рост. В результате, вполне логично, получится меньшее значение. То же самое происходит и с энергией. Каждый раз частицы с наибольшей энергией уходят из жидкости, и внутренняя энергия жидкости уменьшается.

Однако в жизни это охлаждение мы замечаем крайне редко. С чем же это связано? Это происходит из-за того, что жидкость сообщается с окружающими телами, в первую очередь, конечно, с воздухом, и поэтому, охлаждаясь, одновременно получает энергию из окружающих тел, то есть из воздуха. В результате этого «теплообмена» температура поддерживается на одном уровне. А испарение происходит с приблизительно одинаковой интенсивностью.

4. Ветер

Следующий фактор, который влияет на испарение, - это наличие ветра. Представьте себе, что над поверхностью жидкости образуется газ. Процесс испарения, как мы выяснили, продолжается непрерывно. Но точно так же будет происходить процесс возвращения молекул обратно в жидкость. Если же дует ветер, то он уносит молекулы, которые перешли из жидкости в газ, и не даёт им вернуться обратно в жидкость. В этом случае процесс испарения ускоряется, то есть скорость испарения возрастает.

Очень важно заметить и то, что в быту часто встречается так называемое испарение в закрытых сосудах. К примеру, если взять кастрюлю, в которой находится вода, то на поверхности крышки с внутренней стороны образуются капельки воды. То есть, поскольку внутри кастрюли ветра нет, то процесс испарения и возвращения молекул обратно в жидкость в данном случае выравнивается. Вот такое состояние называют динамическим равновесием .

Определение

Динамическое равновесие - это состояние системы «пар - жидкость», при которой количество молекул, вышедших из жидкости (перешедших в пар), равно количеству молекул, которое вернулось из пара обратно в жидкость.

Если же преобладает испарение над возвращением частиц обратно в жидкость, то такой пар, который находится над жидкостью, называется ненасыщенным .

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

При динамическом равновесии общая масса системы «пар - жидкость» не меняется: количество молекул, которые «вылетели» с поверхности жидкости, равно количеству молекул, которые «вернулись». Поэтому в целом масса всей системы «пар - жидкость» не изменяется.

Кроме испарения существует и обратный ему процесс, который называется конденсацией (от латинского - «сгущаю»).

То есть, конденсация - это процесс перехода пара (газа) в жидкость. Этот процесс происходит всегда с выделением количества теплоты (так как внутренняя энергия вещества уменьшается). То есть температура окружающих тел будет повышаться (жидкость передаёт избыточную энергию окружающим телам).

Конденсация происходит так же непрерывно, как и испарение. Точнее, можно сказать, что эти два процесса происходят одновременно, непрерывно.

Подтверждением этого, например, является образование облаков, ведь облака - это сконденсированная жидкость. Выпадение росы или, например, дождь, который идёт, - это всё процессы, которые связаны с конденсацией.

Отметим, что существует испарение не только с поверхности жидкостей, но и твёрдых тел. Для этого существует наглядный пример: если зимой мокрое бельё повесить на улице, то оно замёрзнет, то есть покроется коркой льда. Но, через некоторое время выяснится, что бельё сухое, то есть вода, даже в твёрдом состоянии, куда-то исчезла. Это и есть процесс испарения твёрдого тела, в данном случае льда. Встречаются испарения и других веществ, например, нафталина. Запах нафталина, который мы чувствуем, говорит о том, что нафталин также способен к испарению.

На следующем уроке мы рассмотрим вопросы, связанные с другим процессом перехода из жидкого состояния в газообразное - парообразованием.

Список литературы

1. Генденштейн Л. Э, Кайдалов А. Б., Кожевников В. Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В. А., Ройзена И. И. - М.: Мнемозина.
2. Перышкин А. В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2010.
3. Фадеева А. А., Засов А. В., Киселев Д. Ф. Физика 8. - М.: Просвещение.

1. Фестиваль педагогических идей «Открытый урок» ().
2. Сайт учителя информатики ().
3. Продленка ().

Домашнее задание

1. П. 16, вопросы 1-8, упр. 9 (1-7). Перышкин А. В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2010.
2. При какой температуре происходит испарение воды?
3. Почему мокрое бельё на ветру сохнет быстрее?
4. Почему жидкость при испарении охлаждается?