Открытый урок по физике

ТЕМА: Агрегатные состояния вещества. Фазовые переходы Парообразование и конденсация. Насыщенные и ненасыщенные пары.. Перегретый пар и его использование в технике.

Цель урока. Изучение явления испарения и конденсации на основе МКТ вещества.

Задачи:

Образовательные: изучить физические процессы перехода вещества из жидкого состояния в газообразное и наоборот; определить влияние внешних факторов на скорость испарения, объяснить эти процессы на основе МКТ вещества.

Развивающие: способствовать развитию умения анализировать, выдвигать гипотезы, предположения, наблюдать и экспериментировать; самостоятельности в приобретении новых знаний и практических умений, ответственного отношения к выполнению учебных задач; развитие умения выражать речью результаты собственной мыслительной деятельности. Показать обучающимся практическое значение приобретенных знаний, применять теоретические знания на практике.

Воспитательные: способствовать освоению способов физического, духовного и интеллектуального саморазвития обучающихся, через коммуникативные умения, работать в группах; воспитывать культуру умственного труда; развивать личностные качества.

Оборудование: лабораторные стекла (8 шт.), пипетки (4 шт.), емкости со спиртом и водой, салфетки, стакан с горячей водой, презентация, компьютер, экран, проектор.

Тип урока: Изучение новой темы

План урока :

І. Организационный этап

II. Актуализация опорных знаний и умений

IІІ. Изучение нового материала

ІV. Закрепления новых знаний и умений

V. Подведение итогов урока

VІ. Домашнее задание

Ход урока

1. Организационный момент. Доброе утро ребята, уважаемые гости. Сейчас урок физики в группе ТОР 24-9-1. Ребята как у вас настроение?

Давайте послушаем стихотворение Андрея Усачёва «Откуда берётся вода», которое прочитает нам Алина, и полюбуемся красотой природы. (Презентация 1)

Послушайте стихотворение Андрея Усачёва «Откуда берётся вода?»:

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.

– Как называется такой процесс в природе? (Круговорот воды)

Совершенно верно Всё это и зовут в народе: Круговорот воды в природе

Прослушав стихотворение и посмотрев красивые картинки Как вы назвали бы тему урока?
Обучающиеся формулируют: тему урока: «Испарение и конденсация».

Цель урока. Изучить явления испарения и конденсации на основе МКТ вещества.

С темой испарение и конденсация вы знакомы с 8 класса. Мы сегодня будем изучать тему урока на основе МКТ.

-Какие основные 3 положения МКТ знаете? (вещества состоят из молекул, хаотично двигаются, взаимодействуют между собой)

По презентации вы увидели превращение воды в разные агрегатные состояния. Сегодня мы приступаем к интересной и важной теме раздела «Молекулярная физика», которая называется «Агрегатное состояния вещества»

Итак тема урока: Агрегатное состояния вещества. Парообразование и конденсация. Сегодня мы будем изучать эти явления, без которых круговорот был бы невозможен, а значит, и облик нашей планеты был бы другим.

Чтоб всё на уроке прошло без заминки,

его мы начнем ну конечно с разминки

Актуализация знаний.(5 мин.)
Давайте вспомним изученный ранее нами материал.
-Какой раздел физики мы с вами сей час изучаем? (молекулярная физика)

-Что изучает этот раздел? (состав вещества, тепловые явления)

-Какие тепловые явления вы знаете? (плавление, испарение, кристаллизация, конденсация)

-Из чего состоят все вещества? (вещества состоят из молекул)

-Какие виды энергии вы знаете? Кинетическую и потенциальную

-Какой энергией обладают молекулы вследствие своего движения? (кинетической).

-Какой энергией обладают молекулы вследствие взаимодействия ? (потенциальной).
-В каких агрегатных состояниях может находиться вещество? (в газообразном, в жидком и твердом, плазма –это ионизированный газ, который содержит положительные и отрицательные ионы)).Слайд 1

-При переходе вещества из одного агрегатного состояния в другое что происходит с молекулами вещества? (изменяется скорость движения молекул, силы их взаимодействия и взаимное расположение молекул).

Мотивация учебной деятельности (Сказка)

В некотором царстве, в некотором государстве, жил-был царь. И было у него три дочери красавицы, старшие дочери сильно хотели замуж. Однажды пришёл во дворец принц красавец-молодец. Он выполнил все три царские задания. Пока он задания выполнял, всё к царевнам присматривался, и полюбилась ему не старшие, а самая младшая. Но как сказать это царю, не обидев старших царевен?

Подумав, он обратился к царю с такими словами: «Нагадала мне цыганка, что если понравиться мне сразу несколько девушек, то надо выбрать ту, у которой быстрее закипит вода в кастрюле». Удивился царь этим словам, но велел принести одинаковые кастрюли, налить равное количество воды и накрыть одинаковыми крышками. Предложил дочерям выбрать по кастрюле и следить, когда в ней закипит вода.

Как вы думаете, у какой царевны вода в кастрюле закипела быстрее? Почему? (Ответы ребят)

После изучения темы скажете на ком женится принц. Ведь у сказки всегда счастливый конец (Часто открывали и пар выходил из кастрюли и быстрее вода остыла.

Изучение нового материала
-Переход из одного состояния в другое называется фазовым переходом. Слайд 2; Слайд3

Слайд 4 Парообразование –переход вещества из жидкого состояния в газообразное (с поглащением количества теплоты)

Различают два вида: испарение и кипение

Конденсация- переход вещества из газообразного состояния в жидкое (с выделением количества теплоты)

Слайд 5

Определение: Парообразование – явление превращения жидкости в пар..

Определение Испарение – это парообразование, происходящее с поверхности жидкости при любой температуре.

Перед изучением нового материала ребята разбились на группы и сейчас каждая группа поработают с дополнительным материалом, учебником, подготовит материал и один человек из группы расскажет предложенную тему, а остальные добавят. Выводы скажете по проведённым опытам.

Объяснение процесса испарения. На основе знаний о молекулярной природе тепловых явлений, построим модели испарения и конденсации.

Нарисуем сосуд, который «наполним» жидкостью. Изобразим молекулы этой жидкости в виде шариков. Это молекулярная модель жидкости. Учтем, что молекулы жидкости расположены довольно плотно. Теперь стрелками изобразим направления движения некоторых молекул.

Выясним, каким молекулам легче всего покинуть жидкость?

Да, тем молекулам, чьи кинетические энергии движения намного больше потенциальных энергий притяжения соседних молекул.

Обобщим: жидкость могут покинуть молекулы, во-первых, находящиеся вблизи поверхности, и во-вторых, кинетическая энергия которых больше потенциальной энергии притяжения соседних молекул.

Над поверхностью жидкости образуется пар.

– Какой процесс мы представили на модели? (Испарение)

(1-я группа) Испарение

Испарение –процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное, это процесс при котором с поверхности жидкости или твердого тела вылетают частицы (молекулы, атомы)

Молекулы жидкости непрерывно двигаются, постоянно изменяя как значение, так и направление скорости своего движения.

Среди молекул поверхностного слоя жидкости всегда есть такие, которые "пытаются" вылететь из жидкости. Те молекулы, что в определенное мгновение двигаются медленно, не смогут преодолеть притягивания соседних молекул и останутся в жидкости.

Если же вблизи поверхности очутится "быстрая" молекула, то ее кинетической энергии будет достаточно, чтобы выполнить работу против сил межмолекулярного притяжения, и она вылетит за пределы жидкости.

Выводы:

Испарение жидкостей происходит при любой температуре (в жидкости всегда есть молекулы, которые двигаются достаточно быстро).

Испарение сопровождается поглощением энергии (во время испарения выполняется работа против сил межмолекулярного притяжения и против сил внешнего давления).

Во время испарения, если жидкость не получает энергию извне, она охлаждается (во время испарения жидкость оставляют самые быстрые молекулы, средняя кинетическая энергия остальных молекул уменьшается).

Скорость испарения Теперь нужно выяснить от каких факторов зависит испарение жидкости. Прошу выдвигать свои гипотезы.

Один стакан с водой поставим на столе в комнате, а другой на батарею отопления или в другое теплое место. Вода, сначала, испарится в том стакане, который стоит в более теплом месте.
Нальем одинаковое количество воды в стакан и широкий сосуд. Вода сначала испарится из сосуда, а потом - из стакана.
В два одинаковых стакана нальем воду и спирт. Спустя некоторое время увидим, что спирт испаряется намного быстрее.
Над одним из двух одинаковых стаканов с жидкостью создадим поток воздуха. Интенсивность испарения жидкости из этого сосуда становится больше.

Давайте проверим это на опытах.

Опыты «Скорость испарения»

1 группа.
Капните на одно стеклышко каплю воды , а на другое- спирта. Сравните время испарения воды и спирта.

Сделайте вывод, от чего зависит скорость испарения жидкости?
Вывод: Скорость испарения зависит от вида жидкости.
(Медленнее испаряются те жидкости, молекулы которых сильнее взаимодействуют друг с другом)

2 группа.
Капните по одной капле спирта на два стеклышка. Положите одно стекло на стакан с горячей водой. Сравните время испарения капелек спирта.

Сделайте вывод, от чего зависит скорость испарения жидкости?
Вывод: Скорость испарения зависит от температуры жидкости.
(С увеличением температуры жидкости увеличивается количество "быстрых" молекул

3 группа.
Капните на два стекла по капле спирта. Одну из капель размажьте по стеклу. Сравните время испарения капелек спирта.

Сделайте вывод, от чего зависит скорость испарения жидкости?
Вывод: Скорость испарения зависит от площади поверхности жидкости.
(Чем больше площадь поверхности жидкости, тем больше на этой поверхности "быстрых" молекул и тем быстрее жидкость испаряется)

4 группа.
Капните на два стекла по капле спирта. Подуйте на одну из капель. Сравните время испарения спирта.

Сделайте вывод, от чего зависит скорость испарения жидкости?
Вывод: Скорость испарения зависит от движения воздуха.
(Около поверхности жидкости всегда существует "облако" молекул, которые вылетели из нее. Если есть ветер, то он относит молекулы, которые вылетели из жидкости, и не дает им возможность вернуться)

Итак, от чего зависит скорость испарения жидкости?

Обучающиеся выдвигают свои гипотезы. После выступления спикеров каждой группы ответы записываются в тетради.

Записать в тетрадь

Скорость испарения зависит от:
1. Рода жидкости.
2. Площади поверхности жидкости
3. Температуры.
4. Наличия ветра. Слайд 6

Так как из жидкости улетают наиболее быстрые, энергичные молекулы, то средняя скорость оставшихся молекул жидкости, а значит и их средняя кинетическая энергия уменьшается, поэтому испарение ведет к уменьшению внутренней энергии жидкости, вследствие чего жидкость охлаждается. Проверим это следствие на опыте.

Фронтальная экспериментальная работа.

Экспериментально доказать, что при испарении внутренняя энергия уменьшается, имея оборудование: термометр, шарик которого обёрнут ватой, ацетон

Ход работы

1. Заметьте начальное показание термометра.

2. Шарик термометра, обёрнутый ватой, обмакните в ацетон. Заметьте наименьшую температуру, которую через некоторое время покажет термометр.

3. Сделайте вывод

Преподаватель: Обратите внимание на слайд

Жидкость испаряется не только в открытом пространстве, но и в закрытых сосудах. Нальем в банку горячей воды. Закрываем банку крышкой. Жидкость продолжает испаряться, но пар в воздухе не рассеивается. При этом уровень жидкости в сосуде не изменяется. Молекулы жидкости, покидающие её, движутся, взаимодействуют друг с другом со стенками и крышкой сосуда уменьшают свою энергию и возвращаются в жидкость. Это явление называется динамическим равновесием

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

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

Пар, не находящийся в состоянии равновесия со своей жидкостью, называют ненасыщенным.

Слайд 7 слайд 8

Конденсация

Если возьмем открытый сосуд с жидкостью, то через некоторое время жидкость испарится. Если же накрыть сосуд крышкой, будет ли меняться масса жидкости? Конечно, нет. Возникает вопрос – прекратился ли процесс испарения? А почему же масса жидкости не изменяется? Делаем вывод: наряду с процессом испарения наблюдается обратный процесс. Назовите его.

(2-я группа)

слайд 9

Конденсация - процесс перехода вещества из газообразного состояния в жидкое.

Конденсация в природе Роса: водяной пар, который днем накапливается в воздухе в результате испарения, а ночью, охлаждаясь, конденсируется.

Тучи: когда влажный воздух поднимается в высшие слои атмосферы то, охлаждаясь, он образует тучи. Тучи состоят из мелких капелек воды, которые образовались в результате конденсации водяного пара.

Туман: когда влажный воздух охлаждается вблизи поверхности Земли, образуется туман. Поскольку процесс конденсации сопровождается выделением энергии, то образование тумана задерживает снижение температуры воздуха.

3 группа слайд 10

Кипение - это процесс парообразования, который происходит во всем объеме жидкости и сопровождается образованием и ростом пузырьков пара.

6. Температура кипения

Температура кипения - температура, при которой жидкость кипит.

1 рисунок Во время кипения температура жидкости не изменяется.

Будем нагревать дальше уже кипящую воду и наблюдать за показаниями термометра. Увидим, что столбик термометра застыл на отметке 100 °С.

2 рисунок С увеличением внешнего давления температура кипения жидкости увеличивается.

В случае зажатия трубки для отвода пара давление внутри колбы увеличивается, и это приводит к повышению температуры кипения жидкости

3 рисунок С уменьшением внешнего давления температура кипения жидкости снижается.

Нальем в колбу теплую воду. С помощью насоса будем откачивать из колбы воздух. Спустя некоторое время на внутренней поверхности колбы увидим пузырьки газа. Если откачивать воздух и дальше, вода закипит, но уже при температуре, более низкой от 100°С.

Преподаватель: При нормальном атмосферном давлении, которое приблизительно равно 100 кПа, температура кипения воды равна 100°C. Чем выше мы поднимаемся, тем меньше становится атмосферное давление, потому что масса атмосферы над нами уменьшается. Так, например, на вершине Эльбруса атмосферное давление составляет 5 × 104 Па — в два раза меньше, чем нормальное атмосферное давление. Поэтому и температура кипения на вершине Эльбруса будет ниже, чем на уровне моря. Вода там закипит при температуре 82°C..

Если долго кипятить воду, таким способом удалив из нее растворенный газ, то повторно при нормальном давлении эту воду можно будет нагреть до температуре, которая превышает 100 °С. Такую воду называют перегретой.(Слово препод спецдисциплин)

Возникает естественный вопрос: зависит ли интенсивность изменения внутренней энергии жидкости от интенсивности испарения?

Правильно. Чем быстрее будет испаряться жидкость, тем быстрее будет уменьшаться ее внутренняя энергия и, следовательно, ее температура.

Подумайте и объясните. Слайд 12

Был знойный июльский день. Я вместе с ребятами села решил пойти на канал. Шли разморённые солнцем, знакомой до мелочей дорогой. Все мысли были о канале потому, что он был рядом. Мы быстро разделись и со смехом и визгом бросились в воду. Накупавшись вволю, я выбрался на берег и сразу почувствовал озноб, который усиливался тогда, когда подул лёгкий ветерок. Я вдруг так замёрз, что у меня зуб на зуб не попадал. Старший брат улыбнулся и сказал: «А ведь это физическое явление. Подумай и объясни». Потом он порекомендовал нам накрыться темными брюками. Почему?

Преподаватель: Испарение жидкости и конденсация играют важную роль в природе и жизни человека. Слайды 13,14,15,16,17,18, 19, 20,21,22,23

Сейчас предлагаю Решение устных качественных задач .

1. В каком случае хлеб быстрее делается черствым: когда он хранится в закрытом шкафу или просто на столе? (просто на столе)

2. Почему, желая скорее высушить пол, на который пролита вода, ее растирают по полу? (увеличение поверхности испарения, увеличивает скорость испарения)

3. Какое значение имеет для организма выделение пота? (выделение пота и испарение его предохраняет организм от перегрева)

4. Почему в холодной атмосфере виден выдыхаемый нами «пар»? (пар, охладившись, конденсируется в виде тумана («пар») или даже инея)

5. Какой суп остынет быстрее: жирный или постный?

6. Мокрое белье, вывешенное зимой во дворе, замерзает. Но через некоторое время оно становится сухим даже при сильных морозах. Чем это можно объяснить? Высыхание белья даже при сильном морозе объясняется тем, что твердые тела тоже испаряются (сублимация). Так испаряется в мороз и лед.

7. Почему в доме, автобусе или трамвае на стеклах окон при сильных морозах лед появляется с внутренней стороны? Образование в домах и в общественном транспорте льда с внутренней стороны окон объясняется тем, что теплый влажный воздух, соприкасаясь с холодным стеклом, конденсируется и мелкие капли воды замерзают.

8. Зимой после быстрой езды лошадь покрывают попоной. С какой целью?

Вспотевшую на морозе лошадь покрывают попоной для предотвращения испарения пота и переохлаждения животного.

9. Сырые дрова горят хуже, чем сухие. Почему?

Сырые дрова горят хуже сухих, так как при горении они выделяют влагу. Для ее испарения расходуется дополнительная энергия и температура горения снижается.

Интересные факты. 19, 20,21,22,23

• Оказывается, не только люди в жизни используют знания о таких процессах, как испарение и конденсация, но и многие животные.

• в пустынях температура земной поверхности может повышаться до 70 – 80⁰ С днем и падать до 4⁰ С к концу ночи. В этих условиях большинство ящериц ищет убежище. Помимо того ящерица способна менять положение тела и его окраску, а когда температура становится высокой, может также уменьшить поверхность тела, втягивая ребра. К числу реакций ящериц на высокую температуру относятся тепловая отдышка, а также выпучивание глаз.

• Шерсть у собак очень теплая, а потовых желез в коже практически нет (есть только на пальцах лап). Собаки никогда не потеют. Летом им становится особенно жарко. Чтобы охладить себя, собака широко раскрывает рот и высовывает язык. Слюна на языке, челюстях и небе начинает интенсивно испаряться, и температура тела понижается до нормальной.

• У слона в коже нет ни одной потовой железы. Но водоем у слона всегда под рукой. Набирает слон слюны изо рта хоботом и размазывает по телу. Сразу облегчение чувствуется – ведь слюна хорошо испаряется.

• У зайца большие уши, но совсем не для того. Чтобы слушать, а для того чтобы ими … потеть. Каждый квадратный сантиметр уха излучает до 10 калорий тепла в час. В жару заячьи уши отводят треть тепла, образующегося при обмене веществ.

слайд 24 Применение испарения и конденсации в быту и технике, Сообщение.

Итог урока

– С чем познакомились на уроке?

-Какие компетенции мы применили на уроке?

Рефлексия со смайликами Слайд 25,26

Оценки за урок. Слайд 27