Испарение и конденсация

Задачи урока:

Ввести понятия об испарении и конденсации, с привлечением молекулярных представлений о строении вещества.

Раскрыть проявлением статистических закономерностей в процессах испарения и конденсации, расширить.

Представления учащихся об объектах природы и средствах описания.

Формировать мыслительную деятельность по плану: факты – модель – следствия – эксперимент,

Тип урока: комбинированный  нестандартный урок.

Демонстрации:

Зависимость скорости испарения от площади свободной поверхности, температуры, движения воздуха.

Охлаждение жидкости при испарении.

Этапы урока.

Введение. Повторение: основные положения МКТ, внутренняя энергия. Постановка учебных проблем урока (5мин.).

Изучение нового материала. Объяснение явлений испарения и конденсации с точки зрения МКТ (20 мин).

Эксперимент (10 мин).

Подведение итогов урока, выделение главного (3 мин.).

Закрепление (6 мин).

Домашнее задание (1 мин.).

Ход урока

Организационный момент (5 мин)

а) Вопросы для повторения: (2 мин)

Три гипотезы, лежащие в основе МКТ?

Все тела состоят из огромного числа частиц, между которыми есть промежутки.

Частицы вещества участвуют в тепловом движении.

Частицы вещества взаимодействуют друг с другом.

Из чего складывается внутренняя энергия?

Любое тело обладает внутренней энергией, потому что оно состоит из частиц.

Внутренняя энергия представляет собой сумму кинетической энергии движения всех её частиц и потенциальной энергии их взаимодействия.

б) Определение темы урока с помощью вопросов презентации.  (См. презентация «Испарение и конденсация», слайды 1 – 10) (3 мин)

Изучение нового материала. (20 мин)

Давайте представим себе теплый летний день, мы искупались, наше тело и волосы стали мокрыми, но мы не расстраиваемся, достаточно несколько минут побыть на солнце и волосы станут сухими, влага с поверхности тела исчезнет. А куда же она подевалась?

Итак, испарение – агрегатное превращение, которое мы будем изучать. Испарение – это парообразование, происходящее с поверхности жидкости. На основе знаний о молекулярной природе тепловых явлений построим модели явлений испарения и конденсации, с помощью которых объясним наблюдения в природе и в быту, связанные с испарением и конденсацией. Мы знаем много примеров, когда происходит испарение воды: высыхают лужи, приготовление сушеной рыбы, сухофруктов, целебных трав…

Но, не только вода испаряется, так, же испаряется спирт, керосин, ртуть. Сначала проведем наблюдение за процессом испарения воды.

Как происходит испарение? Мы знаем, что молекулы любой жидкости движутся непрерывно и беспорядочно, причём одни движутся быстрее, другие – медленнее. Вылететь им наружу мешают силы притяжения друг к другу. От поверхности жидкости отрываются только молекулы, имеющие большую скорость. Это позволяет им преодолеть силы притяжения между молекулами нижних слоёв. Таким образом, жидкость покидают самые «энергичные» молекулы, а в жидкости остаются молекулы, которые движутся с меньшими скоростями. Поэтому при испарении внутренняя энергия жидкости уменьшается.

Молекулы, которые покинули жидкости, и ушли в воздух, образуют пар. Тогда жидкость с поверхности, которой происходит испарение, должна замёрзнуть. Но этого не происходит, т.к. жидкость при испарении забирает энергию из окружающей среды, и скорость испарения при постоянной температуре среды примерно постоянна.

Испарение сопровождается поглощением энергии, и температура окружающей среды понижается.

Жидкости испаряются при любых температурах. (Лужи испаряются и летом, и осенью, и весной).  

А возможен ли обратный процесс – переход из газообразного состояния в жидкое состояние? Наблюдения за водяными парами позволяют ответить на этот вопрос утвердительно.

Агрегатное превращение, при котором вещество из газообразного состояния переходит в жидкое, называется конденсацией.

Как правило, конденсация происходит на поверхности жидкого или твёрдого тела или требует наличия в газе центров конденсации. Их роль могут играть пылинки или примеси в воздухе.

Конденсация происходит из-за того, что часть молекул пара, беспорядочно перемещаясь над жидкостью, снова возвращается в неё.

Конденсация может происходить и тогда, когда пар не соприкасается с жидкостью. Например, образование облаков. (Просмотр фото облаков, музыка). Как образуются облака: молекулы водяного пара, поднимающегося над землёй, в более холодных слоях атмосферы группируются в мельчайшие капельки воды, скопления которых и представляют облака. Следствием конденсации водяного пара в атмосфере являются также дождь и роса.

Конденсация сопровождается выделением энергии, и температура окружающей среды несколько повышается.

Конденсация тоже может проходить при любых температурах, только для этого нужно, чтобы имелась свободная поверхность этой жидкости или пар жидкости в атмосфере (либо в помещении) находился в особом состоянии. Такой пар называется насыщенным. А пока мне бы хотелось обратить ваше внимание на следующий факт. Приходилось ли вам наблюдать, что шарики нафталина, которые используют для уничтожения моли, со временем тоже испаряются? Подобное превращение из твердого состояния сразу в газообразное называется сублимацией или возгонкой. Посмотрим опыт по возгонке йода.

Если в пробирку насыпать кристалликов йода, закрыть ее пробкой и нагревать в пламени спиртовки, то можно наблюдать, как вся пробирка заполняется парами фиолетового цвета.

При охлаждении паров в пробирке наблюдается выпадение кристалликов йода на стенках пробирки. Этот процесс называется конденсацией.

Более подробно мы сегодня рассмотрим испарение и найдем ответы на следующие вопросы: что же именно происходит с жидкостью (и ее молекулами) во время испарения; от чего зависит скорость испарения; какую роль играет этот процесс в жизни человека, животных, растений.

Для этого мы будем работать в группах, поставим ряд опытов и сделаем определенные выводы.

Эксперимент (10 минут). (Смотри карточки для работы в группах)

Опыт 2. Возьмите промокательную бумагу и капните на разные места по одной капле воды, спирта и растительного масла. Проследите, какая из капель испариться первой, какая – второй, а какая останется на бумаге довольно долго. Сделайте вывод и обоснуйте его.

Вывод: испарение жидкости происходит тем быстрее, чем больше площадь её свободной поверхности.

Опыт 3. Нанесем на две стеклянные пластины по капле воды. Одну пластину поместим под лампу, а другую оставим при комнатной температуре. Сделайте вывод из своего опыта и обоснуйте его.

Вывод: испарение происходит быстрее при более высокой температуре жидкости.

Опыт 4. На две чистые стеклянные пластинки стекла поместите по капле спирта. Помашите над одной из пластинок веером так, чтобы ветер от него не попадал на другую. С какой пластинки капля испарится быстрее? Сделайте вывод из своего опыта и обоснуйте его.

Вывод: жидкость испаряется быстрее, если образовавшийся над ней пар удаляется от поверхности жидкости.

Опыт 5. Нанесем на пластину три разных жидкостей: подсолнечного масла, воды и спирта. Распределим жидкости на одинаковые площади, проведем наблюдение.

Вывод: интенсивность испарения разных жидкостей при одинаковых условиях различна

Опыт 6. Смочите ватку спиртом. Оберните ею шарик термометра. Заметьте значение температуры в начале опыта и спустя 2 – 4 минуты.

Вывод: энергичные молекулы улетают, следовательно, внутренняя энергия уменьшается, и уменьшается температура тела, с поверхности которого идет испарение.

Опыт 7. Рассмотрите два растения: кактус и бегония. Что представляют собой листья этих растений? Листья, какого растения будут испарять меньше влаги? Почему? В каких местах могут произрастать эти растения?

“Толстые и колючие кусты не похожи на другие растения. Семейство этих колючих уродцев живет в основном в пустынях, там, где мало влаги, и если у всех развивается пластинка листа, то у кактуса развивается основание. Здесь и накапливается сокровище – вода. Отсутствие листьев – это приспособление к засушливому климату. Чтобы меньше испарять влаги, кактусы покрылись толстой кожицей, поверх которой находится слой воска, или густой волосяной покров. Самые крупные кактусы накапливают до двух тысяч литров воды.

Бегонии с большими красивой формы листьями обитают в тропиках Южной Америки, Азии, в Индии.

Эвкалипт – одно из самых высоких деревьев в мире. Растет в Австралии (100 м) и в пустынях Центральной Австралии, но уже кустарники высотой 2 – 3 метра. Эти растения приспосабливаются к жаре. Листья эвкалиптов на длинных черешках и всегда поворачиваются параллельно к падающим солнечным лучам”.

Подведение итогов. (Просмотр слайдов с 11 по 19) (3 мин)

Закрепление. (См. слайд 20) (6 мин)

- Почему скошенная трава быстрее высохнет в ветреную погоду?

Ответ: ветер относит молекулы воды, которые испаряются с поверхности травы.

- В двух одинаковых тарелках поровну налиты жирные и постные щи. Какие щи остынут быстрее?

Ответ: быстрее остынут постные щи, так как жирная пленка препятствует испарению воды.

- Сырые дрова горят хуже, чем сухие. Почему?

Ответ: часть энергии расходуется на испарение воды в сырых дровах.

Весь материал - в архиве.