Испарение. Поглощение энергии при испарении жидкости и выделение ее при конденсации пара. Кипение. Удельная теплота парообразования и конденсации Энергии при испарении

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.

Парообразование – переход вещества из жидкого состояния в газообразное

Существуют два способа парообразования: испарение и кипение.

Испарение – это парообразование, происходящее с поверхности жидкости.

При испарении наиболее быстрые молекулы, имеющие достаточную кинетическую энергию, преодолевают притяжение соседних молекул и покидают жидкость.

Над жидкостью появляются молекулы этой жидкости – это пар.

Пар состоит из отдельных молекул, поэтому невидим.

При испарении масса жидкости уменьшается. .

Если нет притока энергии из вне, то внутренняя энергия испаряющейся жидкости уменьшается, т. к., вылетающие молекулы уносят часть энергии. Следовательно, температура испаряющейся жидкости уменьшается.

Испарение происходит при любой температуре.

Скорость испарения зависит:

1. От рода жидкости. 2. От температуры. 3.От площади свободной поверхности.

4.От наличия ветра. Ветер уносит влетевшие молекулы и не дает им возвратится обратно в жидкость.

2. Конденсация – переход вещества из газообразного состояния в жидкое.

При конденсации происходит возврат молекул пара в жидкость, поэтому при конденсации происходит выделение энергии(теплоты).

Конденсацию пара можно вызвать понижая его температуру или сжимая газ.

Сконденсировавшийся пар воды называет туманом. Он состоит из маленьких капелек воды, поэтому мы его видим.

Насыщенный и ненасыщенный пар.

Пусть испарение жидкости происходит в закрытом сосуде при постоянной температуре.

Динамическое равновесие - когда число молекул покидающих жидкость в единицу времени будет равно числу молекул, возвращающихся обратно,

Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называется насыщенным паром.

Свойства насыщенного пара:

Кипение.

Кипение это процесс интенсивного парообразования, происходящий по всему объёму жидкости.

В жидкости всегда есть растворённый в ней воздух.

При повышении температуры жидкости этот воздух выделяется в виде маленьких пузырьков, там где выше температура (например, на дне сосуда). В эти пузырьки происходит испарение жидкости. Пар в пузырьке становится насыщенным. С ростом температуры давление насыщенного пара растёт, объём пузырька увеличивается и когда давление насыщенного пара в пузырьке становится равным внешнему давлению, т. е. давлению в жидкости на данной глубине, сила Архимеда отрывает пузырёк и он поднимается на поверхность жидкости, где и лопается, выбрасывая пар в окружающий воздух.

Температура, при которой жидкость кипит, называется температурой кипения.

При кипении температура жидкости не меняется, при этом вся подводимая энергия тратится на вылет молекул из жидкости, т. е. на увеличение потенциальной энергии молекул.

Температура кипения зависит:

1. От рода жидкости.

2. От внешнего давления. С уменьшением внешнего давления температура кипения данной жидкости уменьшается.

Построим график кипения.

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

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

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

Домашнее задание

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

Тема: Агрегатные состояния вещества

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

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.

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

Определение

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

Как происходит испарение?

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

1. Строение вещества

2. Площадь поверхности

Рис. 2. Блюдце и стакан с водой () ()

3. Температура

4. Ветер

Определение

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

Список литературы

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