План конспект урока по физике в 10 классе по теме «Парообразование»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 5»

г. Биробиджана

Урок физики в 10 классе по теме

« Загадки парообразования»

Составитель:

Бубашнёва Наталья Викторовна

учитель физики высшей

квалификационной категории

2018г.

Тема урока: «Загадки парообразования».

Цель: ознакомить учащихся с закономерностями парообразования; продолжить формирование представления о единстве и взаимосвязи явлений природы; развивать мышление учащихся посредством логических учебных действий.

Задачи урока:

Образовательные: формировать познавательный интерес к физике, культуру чтения (развивать умение понимать прочитанное, сортировать информацию, делать выводы и обобщения).

Развивающие: развитие критического мышления, ответственности за собственный выбор и результаты своей деятельности.

Воспитательные: развивать культуру общения и культуру ответа на вопросы; самостоятельность, толерантность.

Оборудование: плакаты с пояснительными рисунками, лампа накаливания, насос Комовского, сосуды с водой, спиртовка.

Подготовка к уроку: задания группам

О « сухом льде».

«Долгая жизнь» капель на раскаленном утюге.

«Хождение по горячим углям?»

Возможная болезнь водолазов.

Творческая группа ( рисует и пишет стихи).

Экспериментальная группа исследует закономерности закипания воды.

Ход урока.

Вводное слово учителя: поэт Лев Куклин писал:

Все в этом мире цепью связано нетленной,

Все включено в один круговорот.

Сорвешь цветок, а где-то во Вселенной

В тот миг звезда взорвется и умрет.

На уроке мы рассмотрим взаимосвязь нескольких, казалось бы, совершенно различных явлений. Приведу два примера: игрушка «Пьющий утенок» и «Хождение по горячим углям»(рисунки –на доске). Для объяснения этих явлений неоходимо изучить теоретический материал

Повторение изученного материала:

Кто из вас видел пар?

А можно ли его увидеть?

А что мы видим?

Что такое туман?

Условия возникновения тумана?

Какой пар называется насыщенным?

Существует ли золотой пар?

Какие способы получения пара вы знаете? . (Объявляется тема урока).

Учитель: Роль воды в жизни нашей планеты удивительна и, как ни странно, раскрыта еще не до конца. Но давно известно, что самим появлением жизни на нашей планете мы обязаны воде. Вся практическая деятельность человека, с самой глубокой древности, связана с использованием воды и водных растворов и для приготовления пищи, и для других житейских надобностей. Вода-на первый взгляд, простое химическое соединение водорода и кислорода, но именно она является универсальным растворителем значительного количества веществ. Особенно ярко свойства растворителя проявляются в морской воде, в ней растворяются почти все вещества. Около семидесяти элементов периодической системы содержатся в ней в обнаруживаемых количествах. Очевидно, что с увеличением процентного содержания соли в ней, каким–то образом должны изменяться её физические свойства: теплопроводность и электропроводность, теплоёмкость, температуры фазовых переходов и другие. Достаточно большой интерес вызывает, в частности, давно укоренившееся мнение о том, что в процессе приготовления пищи добавлением соли в воду можно добиться более быстрого её закипания. Причиной этого считается понижение температуры кипения воды при увеличении её солёности. Но так ли это на самом деле?

Большой практический интерес вызывает также вопрос об испарении. Испарение играет огромную роль в кругообороте воды в природе. От того, как оно происходит, зависит экологическая обстановка на всей планете.

На доске опорный конспект ( появляется по мере обсуждения вопросов парообразования):

ПАРООБРАЗОВАНИЕ

ИСПАРЕНИЕ СУБЛИМАЦИЯ КИПЕНИЕ

Ж→П Тв→П Ж→П

1.Со свободн. поверхн.Пример:1.Во всем вещ-ве.

2.При любой темп-ре.2.При темпер. кипения.

3.Если Ек > Авых.3.Ткип.= const.

( при испар.темп. уменьш) (Рпара > Рвн.+ gh ) .

4.Скорость испар. Зависит: Условия закипания

а) 1.Наличие центров

б)парообразования.

в)2.Рост пузырьков.

г)

д)Р↑ Ткип↑ Пример:

Р↓ Ткип↓. Пример:

Изучение нового материала:

Испарение.- обсуждаем условия, при которых происходит испарение.

1. Всякая ли молекула может покинуть жидкость?

2. Что ей мешает?

3. Будет ли испаряться вода при температуре ниже 0 С?

4 . Отчего зависит скорость испарения жидкости?

(По ходу обсуждения в конспект дополняется:

а) Т_ж.

б)S поверхности.

в) А_вых.(род жидкости.)

г)Влажности воздуха.

д) Скорости устранения

испарившихся молекул.

Учитель: Сказка:

Молодец сватает у купца одну из трех дочерей. Хобби младшей дочери- изучение физики. Жених устраивает проверку: девушки смачивают руки в воде. У которой быстрее высохнут- та и суженная. Младшая машет руками, крича: «Не хочу замуж». И становится невестой. ПОЧЕМУ? (учащиеся делают свои предположения)

Проверочный вопрос: в Древнем Египте воду наливали в пористый сосуд и к сосуду приставляли раба с опахалом. Почему? (На доске рисунок).

(Ответ: для того , чтобы получить в жару холодную воду: вода медленно просачивается сквозь поры, сосуд «потел». Просочившаяся вода испарялась, а для того, чтобы испарение шло быстрее, раб создавал ветер, испарение усиливалось, и вода в сосуде охлаждалась довольно быстро.)

Сублимация

- учитель показывает старую лампу накаливания. Почему лампа перегорела?

Привожу пример сублимации- испарение сухого льда.(сообщение учащегося)

Почему лед сухой?

2.. Где он используется?

3. Каковы его преимущества? (Сообщение учащихся одной из групп.)

Кипение- с этим явлением все хорошо знакомы. Оно состоит в том, что при определенной температуре, называемой температурой кипения, всплывают и лопаются многочисленные пузырьки, вызывая характерное кипение,

1. Откуда в жидкости берутся пузырьки?

2. Почему их сначала как будто бы нет?

Объяснение процесса кипения.( работа с текстом)

Если внешнее давление- нормальное, то вода должна кипеть при температуре 100 С.

Рассмотрим график зависимости температуры кипения от давления.

-Внешнее давление может быть и не равным атмосферному давлению. Например, на вершине Эльбруса( высота 5-6 тыс.м.) вода кипит при температуре 80 С.

3.А можно ли сварить яйцо в этих условиях?

Если искусственно понижать давление над жидкостью, она будет кипеть при любой температуре.

Объяснение домашних опытов (закипание соленой воды, закипание водопроводной воды, 1 раз и 2 раза прокипяченной)

Опыт: закипание воды при комнатной температуре.

Наоборот, чем больше давление, тем выше температура кипения. Приведите примеры.

4. Температура кипения жидкости в процессе кипения не повышается, несмотря на то, что к ней непрерывно подводится энергия от нагревателя. Почему?( работа с текстом)

Начертите график зависимости температуры кипения жидкости от времени.

А вот как описывает процесс кипения творческая группа:

ПУЗЫРЬКИ.

Как мало места в пузырьке

На дне большой кастрюли,

Он одинок, и вдалеке

Пять пузырьков заснули,

Но вот кастрюля на огне,

Вода близка к кипению,

А с теплотою в пузырьке

Растет, растет давление.

Растет, растет его объем,

И это видно глазу.

Он раздувается- и вот

Всплывает вверх он сразу.

Вот всплыл другой невдалеке,

Пошел процесс кипения.

Там хлоп, хлоп, хлоп-

Шумок идет, вода-то закипает

Давление пара в пузырьке

Равно воды давлению.

Условие такое нужно,

Чтобы вода кипела дружно.

Закрепление:

1.Объясните, почему у капелек воды, попавших на раскаленный утюг, «долгая жизнь»?

2. Опишите возможную профессиональную болезнь водолазов и какова ее причина.- это объясняют группа учащихся, которые готовились дома.

Вопросы классу:

Почему не обжигает рук вынутое из кипятка яйцо?

Какая вода- сырая или кипяченная- закипит при одинаковых условиях раньше?

Нарушится ли равновесие весов после сублимации льда? (рис.)

Домашнее задание: параграф 72 , 73

1. Объясните принцип работы «пьющего утенка». От каких факторов зависит период колебаний устройства? Быть может эта птичка поможет разрешить энергетические проблемы века?

2. Объясните возможность некоторых людей ходить по горячим углям.

3. А может ли жидкость не кипеть? Понятияперегретой жидкости, критической температуры.

Ниже приведены рисунки к уроку и тексты для работы учащихся

Обычное Кипение

Кипение — это интенсивный переход жидкости в пар, происходящий с образованием пузырьков пара по всему объему жидкости при определенной температуре.

В отличие от испарения, которое происходит при любой температуре жидкости, другой вид парообразования — кипение — возможен лишь при совершенно определенной (при данном давлении) температуре — температуре кипения.

При нагревании воды в открытом стеклянном сосуде можно увидеть, что по мере увеличения температуры стенки и дно сосуда покрываются мелкими пузырьками. Они образуются в результате расширения мельчайших пузырьков воздуха, которые существуют в углублениях и микротрещинах не полностью смачиваемых стенок сосуда.

Пары жидкости, которые находятся внутри пузырьков, являются насыщенными. С ростом температуры давление насыщенных паров возрастает, и пузырьки увеличиваются в размерах. С увеличением объема пузырьков растет и действующая на них выталкивающая (архимедова) сила. Под действием этой силы наиболее крупные пузырьки отрываются от стенок сосуда и поднимаются вверх. Если верхние слои воды еще не успели нагреться до 100 °С, то в такой (более холодной) воде часть водяного пара внутри пузырьков конденсируется и уходит в воду; пузырьки при этом сокращаются в размерах, и сила тяжести заставляет их снова опускаться вниз. Здесь они опять увеличиваются и вновь начинают всплывать вверх. Попеременное увеличение и уменьшение пузырьков внутри воды сопровождается возникновением в ней характерных звуковых волн: закипающая вода шумит.

Когда вся вода прогреется до 100 °С, поднявшиеся вверх пузырьки уже не сокращаются в размерах, а лопаются на поверхности воды, выбрасывая пар наружу. Возникает характерное бульканье — вода кипит.

Кипение начинается после того, как давление насыщенного пара внутри пузырьков сравнивается с давлением в окружающей жидкости.

Во время кипения температура жидкости и пара над ней не меняется. Она сохраняется неизменной до тех пор, пока вся жидкость не выкипит. Это происходит потому, что вся подводимая к жидкости энергия уходит на превращение ее в пар.

Температура кипения зависит от давления, оказываемого на свободную поверхность жидкости. Это объясняется зависимостью давления насыщенного пара от температуры. Пузырек пара растет, пока давление насыщенного пара внутри него немного превосходит давление в жидкости, которое складывается из внешнего давления и гидростатического давления столба жидкости.

Чем больше внешнее давление, тем больше температура кипения.

Всем известно, что вода кипит при температуре 100 ºC. Но не следует забывать, что это справедливо лишь при нормальном атмосферном давлении (примерно 101 кПа). При увеличении давления температура кипения воды возрастает. Так, например, в кастрюлях скороварках пищу варят под давлением около 200 кПа. Температура кипения воды при этом достигает 120°С. В воде такой температуры процесс варки происходит значительно быстрее, чем в обычном кипятке. Этим и объясняется название «скороварка».

И наоборот, уменьшая внешнее давление, мы тем самым понижаем температуру кипения. Например, в горных районах (на высоте 3 км, где давление составляет 70 кПа) вода кипит при температуре 90 °С. Поэтому жителям этих районов, использующим такой кипяток, требуется значительно больше времени для приготовления пищи, чем жителям равнин. А сварить в этом кипятке, например, куриное яйцо вообще невозможно, так как при температуре ниже 100 °С белок не сворачивается. 

Пленочное кипение жидкости

С увеличением теплового потока до некоторой величины отдельные пузырьки сливаются, образуя у поверхности теплообмена сплошной паровой слой, периодически прорывающийся в объем жидкости.

Режим кипения, который характеризуется наличием на поверхности пленки пара, обволакивающей эту поверхность и отделяющей ее от жидкости, называется пленочным кипением. В этих условиях теплота к поверхности раздела фаз поступает через малотеплопроводный слой пара. Интенсивность теплоотдачи при пленочном кипении значительно меньше, чем при пузырьковом.

Пленочное кипение наблюдается там, где большие тепловые потоки и высокие :

- при закалке металлов в жидкой среде;

- в быстродействующих перегонных аппаратах;

- при кипении криогенных жидкостей;

- при охлаждении ракетных двигателей.

Кипение в природе: Гейзер.

Гейзеры — это источники, в которых через определенные промежутки времени происходят извержения кипящей воды. Грохоча и взрываясь столб кипятка, окруженный густым паром, взлетает вверх большим фонтаном, иногда даже достигая 80 м. Фонтан бьет какое-то время, затем вода исчезает, пар рассеивается, и наступает состояние покоя.[1.]

Сразу же после извержения гейзера бассейн освобождается от воды, и на дне его можно увидеть заполненное водой жерло, уходящее глубоко под землю. Перед началом извержения вода поднимается, медленно заполняет бассейн, бурлит, выплескивается, затем со взрывом высоко взлетает фонтан кипятка.

Процесс кипения на службе человека

Процессы кипения имеют большое практическое применение в теплоэнергетике, химической технологии, атомной энергетике и ряде других областей современной техники. Процесс кипения жидкости при перепаде давления используется в компрессионных холодильных машинах, где кипит хладагент. В мировой ядерной энергетике весьма перспективным становится использование кипящих реакторов на АЭС. В России, на Белоярской АЭС имени И. В. Курчатова успешно эксплуатируются два кипящих реактора мощностью 100 и 200 МВт.

Практическая часть

Опыт 1. «Зависимость температуры кипения от величины атмосферного давления»

Опыт 2: «Кипение воды с добавлением соли». Оказалось, что соль повышает температуру кипения. Максимальная температура кипения, которую имела вода с примесями, составляет 102⁰С, и зависит от концентрации. Температура кипения повышается потому, что в пузырьке воздуха содержится не только водяной пар, но и пары поваренной соли. А значит, при более высокой температуре пар становится насыщеннее.

Опыт 3. «Зависимость температуры кипения воды от её химического состава»

Опыт 4. «Зависимость времени нагревания от состава воды (водопроводная вода и прокипевшая вода)»

Опыт 5. «Кипение воды при комнатной температуре»

Оборудование: прозрачный пластиковый шприц без иголки на 15-20 мл. вода, кусочек пластилина.

Выполнение опыта:

1. Набрать воду в шприц, чтобы она заняла примерно половину ее объема.

2. Двигать поршень вверх, выдавить пузырек воздуха из шприца.

3. Закрыть отверстие шариком из пластилина.

4. Потянуть поршень с силой вниз, вода в шприце закипит!

Вывод: на дне корпуса шприца стали образовываться быстро растущие пузырьки, которые поднимались вверх. В первый момент наблюдения процесс кипения шел достаточно бурно, а затем начал ослабевать. Для поддержания процесса я снова воспользовалась передвижением поршня. Вода закипает даже при комнатной температуре из -за уменьшение давления, создаваемого внутри шприца

Опыт 6. «Зависимость температуры кипения жидкости от давления»

Оборудование: колба, вода температурой 85 градусов, пробка.

Выполнение работы.

Нагреем воду в колбе на горелке до кипения. Погасим горелку. Вода перестает кипеть. Закроем колбу пробкой и начнем осторожно лить на пробку струйкой холодную воду. Вода опять закипела.

Так как часть водяных паров конденсируется в жидкость при обливании колбы холодной водой, давление на поверхность воды уменьшается, вода закипает. Температура кипения воды при пониженном давлении меньше 100 градусов, и вода в колбе вскипает вновь!

Вывод: 

1.температура кипения остается постоянной во время кипения и зависит от количества и вида примесей, атмосферного давления и других внешних условий.

2.Температура кипения зависит от величины атмосферного давления над кипящей жидкостью. Чем выше давление, тем температура кипения больше и наоборот.

3.Воду можно «заставить» кипеть при комнатной температуре.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/380440-plan-konspekt-uroka-po-fizike-v-10-klasse-po-