Конспект урока по теме: "Насыщенный пар. Кипение. Влажность воздуха"

Конспект

открытого занятия

по дисциплине «Физика»

Тема занятия: «Насыщенный пар. Кипение. Влажность воздуха»

Цель занятия:

методическая – повышать педагогическое и методическое мастерство, используя ИКТ на занятиях по физике;

дидактическая – формировать представления о процессах парообразования, конденсации, испарения и кипения; познакомить студентов с понятиями абсолютная и относительная влажность воздуха, значением влажности воздуха для окружающей среды и человека, научить определять влажность воздуха и замечать ее изменения; показать, что физические знания необходимы людям разных профессий;

развивающая - развивать у студентов ассоциативное мышление, коммуникативную культуру (умение общаться, монологическую и диалогическую речь);

воспитательная – воспитывать самостоятельность в решении вопросов, исследовательскую культуру (использовать научные методы познаний: наблюдение, гипотеза, эксперимент).

Методы: по источнику получения знаний – словесный (лекция, ролевая игра, работа с картой студента), наглядный (презентация Power Point «Насыщенный пар. Кипение. Влажность воздуха», видеосюжеты «Кипение воды при пониженном давлении», «Советы доктора Комаровского»), практический («Верю – не верю», «Физический футбол», «Установи соответствие», фронтальный эксперимент, решение задач), по характеру познавательной деятельности – объяснительно – иллюстративный, репродуктивный, частично – поисковый.

Формы работы: фронтальная («Верю – не верю», «Установи соответствие», заполнение карты студента, фронтальный эксперимент с губкой, решение задач), индивидуальная («Физический футбол»), групповая (исследование скорости испарения от вещества, «Индикаторы влажности в быту, природе», «Способы повышения влажности в быту»).

Вид занятия: лекция – визуализация.

Тип занятия: изучение нового материала.

Междисциплинарные связи: Основы экономики (Тема «Стоимость»).

Обеспечение занятия:

1. Наглядные пособия: презентация Power Point «Насыщенный пар. Кипение. Влажность воздуха», видеосюжеты «Кипение воды при пониженном давлении», «Советы доктора Комаровского», прогноз погоды для города Енакиева, фотографии природы с изображением росы, изморози, тумана, таблички с названиями журналов и газет, еловые шишки.

2. Приборы: психрометр, гигрометр волосяной, гигрометр конденсационный, термометр, колбы с водой, спиртом и маслом, губка, кювета с водой.

3. Раздаточный материал: учебники по физики для 10 кл., карта студента, психрометрическая таблица, таблица зависимости плотности и давления насыщенного пара от температуры, «Индикаторы влажности в быту», «Природные» индикаторы влажности», «Способы повышения влажности воздуха».

Технические средства обучения: ноутбук, проектор, экран, магнитная доска.

Литература: Мякишев Г.Я. Физика: учеб. для 10 кл. общеобразоват. учреждений: базовый уровень/ Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н Сотский; под ред. Н.А. Парфентьевой. – 2-е изд. – М.: Просвещение, 2016. – 416 с.

Ход и содержание занятия.

1. Организационная часть.

Приветствие. Эмоционально – психологический настрой на занятие.

Друзья мои! Я очень рада

Войти в приветливый ваш класс.

И для меня уже награда

Вниманье ваших умных глаз.

Я знаю: каждый в этой группе гений.

Но без труда талант не впрок.

Скрестите шпаги ваших мнений,

Мы вместе проведем урок!

Мои соавторы и судьи,

Оценкой Вас не накажу.

За странный слог не обессудьте,

А дальше прозой я скажу.

Информация об отсутствующих в журнале.

2. Проверка домашнего задания (фронтальный опрос).

На прошлых занятиях мы говорили об идеальном газе и изопроцессах. Давайте вспомним, что называют идеальным газом? Чем идеальный газ отличается от реального?

3. Актуализация опорных знаний («Верю – не верю»).

Вам нужно прочитать утверждения и либо согласиться с ними, либо – не согласиться. Согласие – «да», несогласие – «нет». Отмечайте ваши «да» знаком «+», а «нет» - знаком «-».

1 вариант	2 вариант
1. Молекулы идеального газа не взаимодействуют между собой. 2. Объем идеального газа можно уменьшать до нуля. 3. С ростом давления объем идеального газа увеличивается. 4. Давление идеального газа не зависит от температуры. 5. Все газы при охлаждении уменьшаются в объёме.	1. Молекулы газа непрерывно движутся. 2. При абсолютном нуле прекращается всякое движение молекул. 3. Масса молекул идеального газа равна нулю 4. Идеальный газ нельзя охладить до абсолютного нуля. 5. При увеличении температуры давление идеального газа уменьшается.

ПРОВЕРЬТЕ СЕБЯ (Слайд 3):

1 вариант	2. вариант
1. + 2. + 3. - 4. - 5. +	1. + 2. + 3. - 4. - 5. -

Вот о взаимных превращениях газа в жидкость и не только об этом и пойдет речь на сегодняшнем занятии.

4. Мотивация учебной деятельности.

Если есть какой-нибудь предмет, который представляет интерес для всех, то это, вероятно, погода. Говорят, что погода является самым величественным спектаклем на Земле. Человеку всегда важно знать, какой будет погода, поскольку она влияет на его деятельность и самочувствие. Интересуетесь ли вы прогнозом погоды? На что обращаете внимание?

Наблюдая природу в ненастье, солнечный день, сумерки, ночью, люди отмечали характерные признаки, предваряющие те или иные изменения погоды. Так появились многочисленные приметы – свидетели народной мудрости.

В народе говорят: «Соль мокнет - к дождю». Почему так говорят?

Сегодня мы будем говорить о главном природном актере – влажности воздуха, т.к. именно от этой физической величины зависит погода, зависят многие физические явления и процессы:

процесс испарения;

конденсации;

теплообмена;

количество разнообразных осадков (снега, града, дождя);

появление узоров на окнах, запотевание окон, появление тумана, росы, инея.

5. Сообщение темы, цели и содержание последовательности занятия.

6. Изучение нового материала.

Слайд 5. Итак, тема занятия «Насыщенный пар. Кипение. Влажность воздуха». Сегодня мы попробуем ответить на вопрос, что такое насыщенный пар, что нужно понимать под влажностью воздуха и какое значение она имеет в жизнедеятельности человека, а также какими способами и какими приборами можно измерить влажность воздуха, и самое интересное, как можно определить влажность, если под рукой нет специальных приборов. Затем проверим свои приобретенные знания при решении задач. Работать будем по плану (сообщается план изучения нового материала).

Попробуем разобраться в данном физическом явлении. Вода – это жизнь. И для вас, я думаю, не секрет то, что:

78% поверхности Земли составляет вода;

от 50% до 99,7% воды принадлежит живым организмам;

от 13 до 15 тыс. куб. км воды находится в атмосфере Земли в виде снега, водяного пара, дождя.

Остаётся бесспорным факт – круговорот воды в природе. С поверхностей морей, рек, океанов, водоемов самопроизвольно, непрерывно и при любой температуре происходит испарение, вследствие чего в окружающем нас воздухе постоянно находится водяной пар.

Переход вещества из жидкого состояния в газообразное называется парообразованием. Обратный процесс называется конденсацией. Парообразование происходит двумя способами – испарением и кипением. Испарение – процесс парообразования, происходящий только на поверхности жидкости. Этот процесс протекает при любой температуре, что легко объясняется молекулярно - кинетической теорией. Молекулы жидкости, как и газа, имеют различные скорости. Некоторые наиболее быстрые из них обладают достаточной кинетической энергией, чтобы оторваться от поверхности и выйти из сферы действия молекулярных сил. Поэтому над жидкостью всегда есть ее молекулы, образующие пар. Поскольку отрываются и покидают жидкость наиболее быстрые молекулы, средняя кинетическая энергия оставшихся молекул уменьшается. Вследствие этого жидкость при испарении охлаждается.

7. Экспериментальная работа в группах «Испарение различных жидкостей». На лист промокательной бумаги пробочкой, смоченной в спирте, воде, растительном масле, студенты наносят пятна и наблюдают за скоростью их высыхания.

Особенности испарения:

1. Происходит при любой температуре

2. Происходит тем быстрее, чем выше температура, чем больше площадь испаряющейся поверхности, чем сильнее движение воздуха (ветер), чем более летучей является жидкость.

3. При испарении температура уменьшается

Кипение – процесс парообразования, происходящий по всему объему жидкости при определенной температуре.

Внешнее различие между этими видами парообразования состоит в том, что кипение сопровождается образованием пузырьков по всему объему жидкости (растущих пузырьков пара, которые всплывают на поверхность). Кипение происходит при такой температуре, при которой давление насыщенных паров становится равным атмосферному (или немного превосходит его). Температуру, при которой жидкость начинает кипеть, называют температурой кипения. Каждое вещество имеет свою температуру кипения, которая зависит от внешнего давления, поскольку пузырькам пара для выхода наружу необходимо преодолеть его противодействие. Температура кипения зависит от тех примесей, которые находятся в ней. Как правило, наличие в жидкости растворимого твердого вещества повышает температуру ее кипения.

Рассмотрим условие кипения. Кипение начинается, когда давление насыщенного пара в пузырьках сравнивается с давлением в жидкости, т.е. при уменьшении атмосферного давления температура кипения понижается.

8. Видео демонстрация «Кипение воды при пониженном давлении».

Закрепление изученного материала - Физический футбол.

Во время опроса преподаватель выбирает для ответа одного студента, а дальше отвечающий условно передает пас другому студенту.

1. Можно ли получить золотой пар?

2. Какое значение для организма человека имеет выделение пота?

3. Почему скошенная трава высыхает при ветреной погоде быстрее?

4. Как в ванной комнате по внешнему виду отличить трубы с горячей и холодной водой?

5. Почему горцы, которые пасут стада высоко в горах, когда варят мясо, то накрывают посуду крышкой и кладут сверху камни?

6. Почему даже в жаркий день, выходя из воды, мы чувствуем холод?

7. В кастрюле кипит вода и в ней находятся макароны. Кипит ли вода в трубках макарон?

8. В стаканы налиты вода и спирт. Температура какой жидкости ниже?

9. При какой температуре молекулы могут покидать поверхность воды?

Демонстрационный эксперимент. Проделаем следующий эксперимент: возьмем губку и сожмите ее. Ничего не произошло. Теперь капнем на нее из пипетки воду и сожмем опять. Результат тот же. Положим губку в кювету с водой, подождем чуть – чуть и сожмем снова. Что вы видите? Из губки капает вода.

Воздух можно сравнить с губкой в том смысле, что оба могут запасать воду. Сухая губка – сухой воздух, не содержащий водяных паров. Одна капля воды для губки – это слишком мало, однако после того, как губка полежала в воде, она намокла сильнее и впитала в себя больше воды. В последнем же случае губка намокла до насыщения. Когда губка не смогла больше запасать в себе воду, то вода сама начала капать из нее. Как и губка, воздух тоже может запасать в себе воду в виде пара, и чем больше водяных паров находится в определенном объеме воздуха, тем ближе пар к состоянию насыщения. Какой пар называют насыщенным?

Рассмотрим процессы, происходящие в закрытом сосуде.

Процесс испарения, скорость которого постепенно уменьшается. Процесс конденсации, скорость которого постепенно возрастает. С течением времени в сосуде устанавливается динамическое равновесие (число молекул, покидающих жидкость в единицу времени, равно числу молекул, возвращающихся в жидкость). Пар, находящийся в состоянии динамического равновесия со своей жидкостью, называется насыщенным.

Закрепление изученного материала - Установите соответствие:

Влажность воздуха говорит о наличии водяного пара в атмосфере. Как вы понимаете, чем больше водяного пара будет содержаться в атмосфере при данной температуре, тем больше будет влажность воздуха, тем ближе водяной пар к состоянию насыщения.

При определении содержания влаги в воздухе используют понятия абсолютной и относительной влажности.

Абсолютная влажность ρ_а показывает, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объемом 1 м³ при данных условиях, т.е. плотность водяного пара, измеряемого в г/м³.

Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов и водяного пара. Каждый из газов вносит свой вклад в суммарное давление, производимое воздухом на находящиеся в нем тела.

Давление, которое производил бы водяной пар, если бы другие газы отсутствовали, называют парциальным давлением водяного пара (ра)

Парциальное давление водяного пара принимают за один из показателей влажности воздуха. Его выражают в единицах давления – паскалях или миллиметрах ртутного столба.

По парциальному давлению водяного пара и абсолютной влажности еще нельзя судить о том, насколько водяной пар в данных условиях близок к насыщению. А именно от этого зависит интенсивность испарения воды и потеря влаги живыми организмами. Поэтому вводят величину, которая показывает насколько водяной пар при данной температуре близок к насыщению, - относительную влажность.

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

или .

Относительная влажность воздуха обычно меньше 100%.

При понижении температуры парциальное давление паров воды в воздухе может стать равным давлению насыщенного пара. Пар начинает конденсироваться, и выпадает роса.

Температура, при которой водяной пар становится насыщенным, называется точкой росы.

Оптимальной относительной влажностью воздуха принято считать диапазон от 40 до 60%.

Но так ли это важно, знать влажность воздуха?

9. Ролевая игра. Давайте попробуем себя в роли представителей прессы, различных периодических изданий и попробуем ответить на вопрос: какое влияние оказывает влажность воздуха на нас и окружающую среду?

Выступления учащихся.

Как же определить относительную влажность воздуха? Можно ли сделать это самостоятельно или такое под силу только специалистам? Попросим рассказать об этом человека, по роду деятельности которому приходится каждый день определять влажность воздуха – метеоролога.

Метеоролог. Для точного определения относительной влажности воздуха метеорологи пользуются прибором, состоящим из двух одинаковых термометров. Шарик одного из них обернут марлей, конец которой опущен в стакан с водой. Такой прибор называется психрометром. Изобрёл психрометр немецкий аэролог Рихард Асман и применил его для измерений температуры и влажности свободной атмосферы. Как действует прибор? Вода из стакана по марле поднимается вверх, поэтому марля всегда влажная. Другой термометр, шарик которого сух, показывает температуру воздуха. С влажного термометра испаряется вода и температура его при этом понижается. По разности температур сухого и влажного термометров, с помощью специальной таблицы можно определить относительную влажность воздуха.

10. Закрепление изученного материала.

Работа с психрометрической таблицей (фронтальное решение задач).

1. Определите значение относительной влажности для следующих показаний термометров:

Текстильное предприятие	Овощная база
tсух.= 260С	tсух.= 180С
tвл.= 250С	tвл.= 100С
φ - ? 92%	φ - ? 34%

Думаю, Вам, как будущим маркшейдерам, интересно будет узнать какова влажность в шахте. Относительная влажность воздуха в шахтах определяется водообильностью выработок, температурой и влажностью поступающего с поверхности воздуха и температурой пород. Относительная влажность воздуха в шахтах бывает обычно высокой: 80—90% на рудничном дворе и до 95% и выше в лавах и забоях. В зимнее время поступающий в шахту с поверхности воздух содержит мало влаги. Поэтому в холодный период года воздух в шахтах суше, чем в теплый. Однако в выработках с сильным капежом или очень влажных относительная влажность воздуха и зимой может составлять 90% и выше. В шахтах глубиной 800—1000 м водообильность заметно падает, а температура воздуха повышается. Поэтому воздух на этих горизонтах значительно суше, чем на меньшей глубине. Таким образом, высокая влажность и значительные колебания температуры и движения воздуха в различных участках подземных выработок составляют основные особенности, характеризующие метеорологические условия в шахтах.

2. Разность показаний сухого и влажного термометров психрометра равна 10⁰С. Относительная влажность воздуха равна 20 %. Чему равны показания сухого и влажного термометра?

(Ответ: t_сух.= 18⁰С, t_вл.= 8⁰С)

3. Влажность воздуха равна 65%, а показание сухого термометра психрометра равно 10⁰С. Какую температуру покажет влажный термометр? (Ответ: t_вл.= 7⁰С)

Метеоролог: При отрицательных температурах ниже —5 ° С, когда содержание в воздухе водяных паров очень мало, психрометр даёт ненадёжные результаты, поэтому в этом случае пользуются волосным гигрометром. (Демонстрируется); основной элемент такого гигрометра - обезжиренный человеческий волос одним концом закрепленный на стойке, а другим - к легкому блоку с указателем. При изменении влажности воздуха, меняется длина волоса, и стрелка прибора смещается по шкале в ту или иную сторону.

Конденсационный гигрометр дает возможность измерять точку росы, а зная точку росы, находить давление водяного пара и определять относительную влажность воздуха. Простейший прибор этого типа представляет собой металлическую коробку, передняя стенка которой хорошо отполирована. Внутрь коробки заливают легко испаряющуюся жидкость – эфир – и вставляют термометр. Пропуская через коробку воздух с помощью резиновой груши, вызывают сильное испарение эфира и быстрое охлаждение коробки. По термометру определяют точку росы – температуру, при которой на полированной поверхности стенки появляются капельки росы.

Фронтальное решение задачи.

tросы=150С tсух=230С pa(150C)= pн(230С)= =

Работа в группах:

1. Определите индикаторы влажности в быту.

+ + + + -

При повышении влажности воздуха деревянные предметы и гигроскопические вещества отсыревают, отчего в народе о наступлении ненастья судили по намоканию соли, сахара или табака, а также по скрипу ветряной мельницы, провисанию натянутого каната или большей эластичности кожаных изделий.

Краткосрочные прогнозы по народным приметам и таким примитивным приборам все же выручали крестьян, помогали им правильно ориентироваться при неустойчивой погоде. Нужно ли в наше время заниматься изучением народных приемов предсказания погоды? Конечно, нужно. Во-первых, для того, чтобы научиться хотя бы посредственно читать загадки природы, быть ее неотъемлемой частью, а не гостем, во-вторых, знание предвестников различной погоды поможет не только своевременно укрыться от дождя, грозы, снегопада или сильного ветра, но и найти более полное объяснение неодинаковому поведению окружающих растений, животных, птиц и насекомых.

1. Определите индикаторы влажности в природе

+ + + + - +

Замечательными живыми синоптики - лягушки. Если лягушки сидят в воде, то влажность низкая и дождя можно не опасаться, а вот когда они прыгают по берегу, то осадки непременно будут. По тому, как они квакают, можно определить погоду на ближайшие дни – при заливистом кваканье ожидаются солнечные дни, а когда их песни звучат глухо – быть ненастью. С повышением влажности бабочки прячутся в сухие укрытия, пчелы собираются в ульях, а муравьи в быстром темпе заделывают все ходы-выходы в муравейнике. Прекрасно угадывают ближайшие изменения в погоде и различные пернатые. О ласточках лишний раз распространяться не будем, перед дождем воробьи начинают «пылевые купания» и распускают перья, а иволги и зяблики меняют тональность своих песен. Домашние куры перед ненастьем для насеста подыскивают места повыше. Перед хорошей погодой большинство птиц мелодично поет. Реагируют на изменение влажности и растения. Хвойные деревья (особенно это заметно у ели) при увеличении влажности опускают ветви, а при уменьшении – поднимают. Перед дождем чешуйки сосновой шишки плотнее прижимаются друг к другу, а в сухую погоду, наоборот, раскрываются, отчего шишка становится ершистой. При увеличении влажности воздуха многие цветы (одуванчик и др.) сжимают свои соцветия, а рябина начинает сильно пахнуть. Клен, жимолость и некоторые комнатные растения при большой влажности выделяют капельки влаги на краях своих листочков.

1. Способы повышения влажности в быту:

+ + + - +

А у нас на связи доктор Комаровский, внимание на экран!

11. Подведение итогов занятия

Подсчитав общую сумму баллов, скажите себе:

9-12 баллов - «Я гений!!!» и получите за занятие «5»,

6-8 баллов - «Я молодец!» и получите за занятие «4»,

4-5 баллов – «У меня всё впереди…», но сегодня получите за занятие только «3»,

0-3 балла – «Сегодня не мой день…», к сожалению, сегодня «2».

Синквейн

1 строка - одно существительное, 2-ая - два прилагательных, 3-я - три глагола, 4-ая - крылатая фраза, 5-ая - одно существительное, которое выражает суть –

Влажность. Абсолютная и относительная. Измеряется, учитывается, регулируется. Влияет на самочувствие людей. Пар.

12. Д/з. § 68 – 70 по учебнику Мякишев Г.Я. Физика: учеб. для 10 кл, выписать свойства насыщенного пара, з 1 с. 234, определить влажность воздуха в своей комнате.

Приложение 1

Карта студента.

Лекция № 16. Тема: «___________________________________________________»

Парообразование –
Испарение – _______________________ ______________________________________	Кипение - __________________________ ______________________________________
ОСОБЕННОСТИ	ОСОБЕННОСТИ
1. _____________________________________ _____________________________________	1. _____________________________________ ______________________________________
2. _____________________________________ _____________________________________ ______________________________________	2. _____________________________________ ______________________________________ ______________________________________
3. _____________________________________

Насыщенный пар - ______________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Влажность воздуха – _____________________________________________________________________________
Абсолютная - ________________________ _____________________________________ _____________________________________	Относительная - _____________________ _____________________________________ _____________________________________
Парциальное давление - ________________ _______________________________________ _______________________________________ _______________________________________ _______________________________________ _______________________________________

Приборы для измерения влажности: ___________________________________________

_____________________________________________________________________________

Определите значение относительной влажности:

Текст. предприятие Овощная база tсух.= 260С tсух.= 180С tвл.= 250С tвл.= 100С Δt = Δt = φ = φ =

tросы=150С tсух=230С pa(150C)= pн(230С)= =

Послесловие.

Для того, чтобы провести интересное занятие, нужно не только организаторские способности преподавателя и энтузиазм студентов, но и интересные идеи. Методическая разработка поможет в составлении своего конспекта и проведении неповторимого занятия по теме: «Насыщенный пар. Кипение. Влажность воздуха». Ведь можно, сочетая несколько идей, создать что-то новое и интересное, подходящее именно Вашим студентам, данной возрастной категории, приемлемое для Вашего учебного заведения.