Кипение. Удельная теплота парообразования

План – конспект урока по физике в 8 классе

Тема урока

Кипение. Удельная теплота парообразования.

Цель: повторение и закрепление знаний по теме «Испарение и конденсация», преобразование энергии в этих процессах. Изучение явления кипения как способа парообразования.
Задачи: Образовательные: продолжение знакомство с новой главой учебника, определение материальности объектов и предметов;

Развивающие: продолжить формирование умений наблюдать и делать выводы, а также развивать интеллектуальные способности и любознательность учащихся;

Воспитательные: продолжить воспитание отношения к физике как к экспериментальной науке; воспитывать добросовестное отношение к труду, дисциплинированность, положительное отношение к знаниям.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование: горелка, сосуд с водой, штатив, градусник, интерактивная доска, ПК, звуковые колонки, карточки.

План урока:
I. Организационный момент.
II. Проверка знаний учащихся (решение качественных задач)
III. Изучение нового материала
IV. Закрепление нового материала
V. Домашнее задание
VI. Итоги урока

Ход урока
I. Организационный момент.
II. Проверка знаний учащихся по теме «Поглощение энергии при испарении жидкости и выделение её при конденсации».

Повторим изученное ранее. Вопросы:

1. В какую погоду скорее просыхают лужи от дождя: в тихую или ветреную? Теплую или холодную? Как это объяснить? (слайд 1)

2. Почему скошенная трава быстрее высыхает в ветреную погоду, чем в тихую? (слайд 2)

3. В блюдце и стакане налита вода одинаковой массы. Где вода быстрее испарится? Почему? (слайд 3)

4. При выходе из реки после купания мы ощущаем холод. Почему? (слайд 4)

5. В двух одинаковых тарелках поровну налиты жирные и постные щи. Какие щи быстрее остынут? Почему? (слайд 5)

6. Почему когда собаке жарко она высовывает язык? (слайд 6)

7. Чем объясняется появление летним утром росы на траве и листьях? (слайд 7)

8. Как объяснить появление облаков? (слайд 8)

9. Почему в доме, автобусе или трамвае на стеклах окон при сильных морозах лед появляется с внутренней стороны? (слайд 9)

10. Зачем на морозе вспотевшую после езды лошадь покрывают попоной? (слайд 10)

11. Почему температура воды в открытом стакане всегда бывает немного ниже температуры воздуха в комнате? (слайд 11)

Проведем тестовую работу. Ваша задача выбрать необходимый ответ (Раздаю карточки).

(слайды 12 -25)

1. Парообразованием называют….
   А) переход из состояния «твердое тело» в состояние «газообразное»
   И) переход из состояния газообразного в состояние жидкости
   Е) переход из жидкого состояния в газообразное

2. Единицей измерения количеством теплоты называют…
   К) Джоуль
   Л) Дж/кг
   М) Дж/°С

3. Что называют насыщенным паром?
   Н) пар, находящейся в динамическом равновесии со своей жидкостью
   И) пар, не находящейся в динамическом равновесии со своей жидкостью
   Е) пар, находящийся над водоемом

4. Что называют испарением?
   Б) парообразование с берегов рек
   П) парообразование с поверхности жидкости
   И) такого определения дать нельзя

5. Когда происходит испарение?
   Ч) никогда
   И) всегда
   У) при определенных условиях

6. Что называют конденсацией?
   Г) явление превращения жидкости в пар
   Д) явление превращения жидкости в твердое вещество
   И) явление превращения пара в жидкость

7. Почему происходит испарение?
   М) потому что повышается температура
   У) появляется ветер
   Е) разрываются связи между частицами жидкости

Учитель: вы ответили на все вопросы, а теперь проверим ваши ответы.

К доске выходит один ученик, и проверяем вместе с классом.

У вас получились буквы, которые нужно собрать в слово. Какое слово получилось? (КИПЕНИЕ)

  III. Изучение нового материала.

1)  Опыт I. Кипение воды.
Тема сегодняшнего урока – кипение. (слайд 26)

Просмотрим демонстрацию и попробуем объяснить данный процесс.

Вода нагревается, внимание учащихся обращается на пузырьки воздуха на стенках и дне стакана (это воздух, который растворён в воде). При нагревании излишек воздуха выделяется из воды в виде пузырьков. В них содержится насыщенный водяной пар, так как вода испаряется внутрь этих пузырьков воздуха. (видео1)

При наблюдении видно, что, по мере нагревания воды, пузырьки становятся крупнее. В этот момент слышен шум, предшествующий обычно кипению. При определённой температуре вода закипает.
ВОПРОС: какие силы действуют на пузырек воздуха, наполненный паром, когда он находится внутри жидкости? С ростом температуры давление насыщенного пара в пузырьке растёт, растут размеры пузырька, возрастает… (архимедова сила вспомним, Fa = ρж·g·Vт). На поверхности воды пузырек лопается, и пар из него уходит в воздух. Тогда мы и наблюдаем процесс кипения.

Определение: «Кипение – это интенсивный переход жидкости в пар, происходящий с образованием пузырьков пара по всему объёму жидкости при определённой температуре». (записать) (слайд 27)
Q = r m

Q – количество теплоты (Дж) r – удельная теплота парообразования (Дж/кг) m- масса (кг)
(слайд 28)

Удельная теплота парообразования – это физическая величина, показывающая какое количество теплоты, необходимо для превращения 1 кг жидкости в пар при температуре её кипения. (слайд 29)

(слайд 30)

Температуру, при которой жидкость кипит, называется температурой кипения. Для каждой жидкости температура кипения своя. Посмотрим таблицу. Знакомство с таблицей температуры кипения некоторых жидкостей. Важно запомнить, что в процессе кипения температура жидкости не меняется! (слайд 31)

Почему температура остается постоянной?

Все количество теплоты от огня уходит на поддержание внутренней энергии кипящей жидкости – ведь воздушные пузырьки с паром уносят значительную энергию при отрыве от поверхности жидкости. 

Температура кипения жидкости зависит от давления и воздуха над поверхностью воды. При уменьшении давления – воздушным пузырькам легче всплывать. Поэтому, они это делают при меньшей температуре. Именно поэтому высоко в горах, на высотах 6000 – 8000 м не варят еду или кусок мяса, а пользуются готовыми консервами. (слайд 32)

Температура кипения там 70˚ - 50˚С. (слайд 33)

- Температуру кипения можно и увеличить. Это можно сделать при помощи автоклавов – мощных котлов, в которых создают избыточное давление. При этом воду можно заставить кипеть при температуре 200˚ -350˚С. Автоклавы используют для стерилизации медицинских инструментов. (слайд 34)

- Скороварки, давление – 200 кПа, вода кипения при t = 110˚ -120˚С. (слайд 35)

Теперь мы с вами знаем, что существуют два вида парообразования – испарение и кипение. Посмотрим на экран: в чем их различия. (слайд 36)

Отличие и сходство испарения и кипения:

- испарение жидкости идет при любой температуре;

- молекулы жидкости покидают её лишь с поверхности.

При этом процесс испарения сопровождается уменьшением внутренней энергии жидкости и при отсутствии подвода тепла к жидкости её температура должна неуклонно уменьшаться.

Кипение начинается при температуре, когда давление насыщенного пара сравнивается с внешним давлением.

IV. Закрепление нового материала

Рефлексия: (слайды 37- 42)
1. Какие силы действуют на пузырек воздуха, наполненный паром, когда  он находится внутри жидкости?

2. В каком агрегатном состоянии находится при нормальном давлении спирт при 100 °С, молоко при 90 °С?
3. В каком сосуде быстрее закипит вода? Учитывая, что вода прогревается за счет передачи тепла от стенок сосуда. (в сосуде б. У сосуда 6 большая поверхность стенок и они лучше прогреваются восходящими потоками горячего воздуха.)

4. Когда кастрюля с кипящей водой стоит на газовой горелке, то над ней почти не видно пара. Но стоит только выключить горелку, как на некоторое время пар становится видным. Объясните это явление.  

По прекращении работы горелки пар, выходящий из чайника, охлаждается и частично конденсируется, образуя мельчайшие капельки воды — туман.

5. На рисунке  показано, как со временем изменяется температура при нагревании и охлаждении воды, Какому состоянию воды соответствуют участки графика АВ, ВС? Объясните, почему участок ВС параллелен оси времени.

(Участок АВ -нагревание воды от 20°С до 100°С. Участок ВС - парообразование. Участок ВС параллелен оси времени, потому что температура кипящей воды не изменяется и пока вся вода не превратится в пар, эта температура не изменится.)

6. На рисунке даны графики нагревания и кипения жидкостей одинаковой массы: воды, спирта и эфира. Определите, какой график построен для воды, какой — для спирта и какой — для эфира.

(График 1 — для эфира, график 2 — для спирта, график 3 — для воды.)

Учитель: А теперь прослушайте сказку.

Жил-был царь. У него были три дочери: старшая, средняя и младшая. Младшая была самая красивая, самая любимая. Царь был стар и умен. Он давно издал указ, по которому первая дочь, выходящая замуж получит пол - царства. Зная указ, средняя и старшая дочери очень хотели замуж, и часто из-за этого ссорились. Младшая дочь замуж не собиралась. Чтобы разрешить все вопросы с замужеством и уладить ссоры, царь предложил провести такое соревнование.

Он поставил на стол три чайника. Они были совершенно одинаковы, как по внешнему виду, так и по вместимости. Царь налил в каждый чайник равное количество воды из ведра.

«Мои любимые дочери, - начал свою речь царь, - сейчас каждая из вас возьмет по чайнику и отправиться вместе со мной на кухню. Там вы поставите чайники на плиту и дождетесь, пока они закипят. Та дочь, у которой закипит чайник раньше, выйдет замуж первой».

Старшая и средняя дочери очень хотели, чтоб их чайники закипели быстрее, и часто поднимали крышки чайников, проверяя, не кипит ли в них вода. Младшая дочь замуж не хотела и в чайник не заглядывала!

У кого вода в чайнике закипела раньше?

Что вы сегодня узнали на уроке?

V. Домашнее задание

Домашнее задание. Прочитать § 18, решить задачи в упр. 11 (4,7,8).
VI. Итоги урока

Подвожу итоги урока. Выставляю оценки за урок.

1. Парообразованием называют….
   А) переход из состояния «твердое тело» в состояние «газообразное»
   И) переход из состояния газообразного в состояние жидкости
   Е) переход из жидкого состояния в газообразное

2. Единицей измерения количеством теплоты называют…
   К) Джоуль Л) Дж/кг М) Дж/°С

3. Что называют насыщенным паром?
   Н) пар, находящейся в динамическом равновесии со своей жидкостью
   И) пар, не находящейся в динамическом равновесии со своей жидкостью
   Е) пар, находящийся над водоемом

4. Что называют испарением?
   Б) парообразование с берегов рек
   П) парообразование с поверхности жидкости
   И) такого определения дать нельзя

5. Когда происходит испарение?
   Ч) никогда И) всегда У) при определенных условиях

6. Что называют конденсацией?
   Г) явление превращения жидкости в пар
   Д) явление превращения жидкости в твердое вещество
   И) явление превращения пара в жидкость

7. Почему происходит испарение?
   М) потому что повышается температура
   У) появляется ветер
   Е) разрываются связи между частицами жидкости

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1. Парообразованием называют….
   А) переход из состояния «твердое тело» в состояние «газообразное»
   И) переход из состояния газообразного в состояние жидкости
   Е) переход из жидкого состояния в газообразное

2. Единицей измерения количеством теплоты называют…
   К) Джоуль Л) Дж/кг М) Дж/°С

3. Что называют насыщенным паром?
   Н) пар, находящейся в динамическом равновесии со своей жидкостью
   И) пар, не находящейся в динамическом равновесии со своей жидкостью
   Е) пар, находящийся над водоемом

4. Что называют испарением?
   Б) парообразование с берегов рек
   П) парообразование с поверхности жидкости
   И) такого определения дать нельзя

5. Когда происходит испарение?
   Ч) никогда И) всегда У) при определенных условиях

6. Что называют конденсацией?
   Г) явление превращения жидкости в пар
   Д) явление превращения жидкости в твердое вещество
   И) явление превращения пара в жидкость

7. Почему происходит испарение?
   М) потому что повышается температура
   У) появляется ветер
   Е) разрываются связи между частицами жидкости

1. какие силы действуют на пузырек воздуха, наполненный паром, когда он находится внутри жидкости?

Ответ : Архимедова сила

2. Почему температура остается постоянной?

Ответ : Все количество теплоты от огня уходит на поддержание внутренней энергии кипящей жидкости – ведь воздушные пузырьки с паром уносят значительную энергию при отрыве от поверхности жидкости. 

3. Когда кастрюля с кипящей водой стоит на газовой горелке, то над ней почти не видно пара. Но стоит только выключить горелку, как на некоторое время пар становится видным. Объясните это явление.  

Ответ: По прекращении работы горелки пар, выходящий из чайника, охлаждается и частично конденсируется, образуя мельчайшие капельки воды — туман.