Урок физики "Удельная теплота парообразования и конденсации"

Действия (объяснения, вопросы, выводы) учителя

Действия (ответы) учащихся

1

2

Актуализация знаний и действий.

Почему продолжительность варки мяса до готовности не зависит от того на сильном или слабом огне кипит бульон?

А количество теплоты, переданное данной жидкости, будет одинаковым?

А как будет изменяться количество жидкости в этих случаях?

Значит, на что влияет переданное системе количество теплоты при парообразовании?

Что вы можете сказать про внутреннюю энергию жидкости и пара при 100⁰С?

Чтобы превратить жидкость в пар, надо передать ей некоторое количество теплоты. При кипении, как вы уже определили на прошлых уроках температура не меняется, так на что тратиться передаваемая жидкости энергия?

Как называется ФВ, которая характеризует интенсивность процесса «кипение»?

Полностью ли определено понятие количества теплоты при кипении?

Что мы должны сделать, чтобы правильно определить физическую величину?

Какие способы введения ФВ нам знакомы?

Приведите пример ФВ, которая вводится через меру или способ измерения.

Приведите примеры ФВ, которые вводятся формулой.

Как мы получили в этих случаях формулу ФВ?

В каких законах коэффициент пропорциональности стали этими ФВ (о которых вы говорили)?

Итак, для введения новой ФВ, количества теплоты, поглощенного при кипении жидкости, мы решили использовать определенный вид воздействия. Какой?

Какой способ введения единицы количества теплоты мы придумали?

Как можно получить одинаковое количество теплоты от нагревателя?

Какая зависимость количества теплоты, выделяющегося при сгорании топлива от времени?

-Потому, что температура кипения постоянная для определенной жидкости.

-Нет. Слабый огонь выделяет меньше количество теплоты, чем сильный.

- На сильном огне бульон будет выкипать быстрее.

-Интенсивность парообразования зависит от количества подводимого тепла.

-Внутренняя энергия пара больше, чем энергия жидкости при той же температуре.

-В жидкости силы взаимодействия больше чем в газообразном состоянии. Поэтому полученная энергия, в основном, расходуется на разрыв межмолекулярных связей при превращении жидкости в пар и, частично, на расширение пара (увеличение кинетической энергии молекул).

-Количество теплоты.

-Не полностью. Не определили количественную оценку количества теплоты при кипени.

-Надо указать способ численной оценки.

-Через создание способа измерения и «через формулу».

-Масса, длина.

-Плотность; скорость; удельная теплоемкость вещества.

-Выразили коэффициент пропорциональности в законе.

-Зависимость массы однородного тела от объема; закон равномерного движения и зависимость количества теплоты, переданного нагреваемому телу, от изменения температуры.

-Теплообмен.

-Взять одинаковое топливо.

-Нагревать одинаковое время.

-Прямо пропорциональная: Q~τ.

Мотивационный этап

А теперь я хочу предложить вашему вниманию следующую проблему:

Опыт: для демонстрации различной теплоты парообразования воды и спирта равное их количество наливаю в пробирки, каждую из них довожу до температуры кипения, а затем помещаю в предварительно нагретые пробирконагреаватели. Замечаем, что спирт испаряется гораздо быстрее.

Что мы будем характеризовать новой ФВ?

Предполагаем, от каких параметров может зависеть новая ФВ.

Сформулируйте ПЗ.

Запишите ПЗ в тетрадь.

В результате обсуждения этих опытов учащиеся приходят к выводу о том, что для превращения спирта в пар требуется меньшее количество теплоты, чем для такого превращения воды. Следовательно, у различных веществ, процесс парообразования протекает по-разному. Значит, существует свойство, характеризующее особенности процесса парообразования у различных веществ.

-прочность межмолекулярных связей (чем больше энергии требуется на разрушение связей, тем они прочнее)

• Зависит от переданного количества теплоты.

• Зависит от массы.

-Каков вид зависимости количества теплоты, переданного жидкости, чтобы превратить ее полностью в пар, от массы данной жидкости.

Записывают.

Организация деятельности учащихся по составлению схемы действий по введению новой физической величины.

Организация деятельности учащихся по получению закона на качественном уровне.

Дальше будем вести записи в лабораторных тетрадях. Запишите кратко тему работы: «Зависимость количества теплоты, требующееся для превращения жидкости в пар, от массы жидкости.»

Записывают.

Экспериментальная работа будет проводиться в парах (в целях экономии времени). 1 вариант(1 ряд) будет работать с водой, 2 вариант (2 ряд) – со спиртом, 3 вариант (3 ряд) – с неизвестным веществом разных масс.

Учащиеся выполняют работу и записывают результаты в тетрадь. Затем на доске заполняются общие таблицы:

1 вариант

У других вариантов аналогичные таблицы.

А теперь построим графики зависимости. Значения каких величин будем отмечать по оси абсцисс и по оси ординат?

Обсуждают, приступают к построению графика в тетрадях и на доске.

(учащиеся проговаривают, что время прямо пропорционально количеству теплоты, идущему на парообразование; а масса вещества прямо пропорциональна объему данного вещества.

Q~τ, с

m~V, см³

Какой делаем вывод?

Давайте обсудим погрешность измерений. Каковы прямые погрешности, используемых в опыте приборов?

Учитель отвечает на вопросы, отмечает погрешности на графиках на доске, проводит прямую. Предлагает сделать вывод.

-Вывод нельзя сделать, надо отобразить погрешности.

-Они равны половине цены деления шкалы.

Обсуждают, отмечают погрешности на графике.

Работают в лабораторных тетрадках:

Перед вами на доске таблицы с результатами измерений и графики зависимостей. Можете ли вы теперь ответить на нашу познавательную задачу?

Сформулируйте «открытый» нами закон.

Запишите этот вывод в лабораторных тетрадях и запишите в виде математического выражения: Q~m

-Да.

Для каждого вещества можно сказать, что чем больше масса тела, тем больше количества теплоты требуется, чтобы превратить данную жидкость в пар.

Отвечают, записывают.

Организация деятельности учащихся по получению закона на количественном уровне.

Как еще можно записать получившийся закон?

Просто ввести коэффициент?

Какие еще шаги надо предпринять для этого?

Она будет характеризовать свойство явления или свойство вещества?

Выразим новую физическую величину и посмотрим, какое свойство жидкости оно характеризует: .

Опираясь на полученные результаты опытов и на построенные графики что можно сказать про эти жидкости?

Новая физическая величина называется удельной теплотой парообразования.

А если мы просмотрим обратный процесс – конденсацию. Можем ли мы применить эту формулу.

Нам не хватает еще единицы измерения для новой ФВ.

-Можно ввести коэффициент пропорциональности.

-Надо ввести физическую величину – коэффициент пропорциональности.

-Мы можем посмотреть в схему: надо выяснить, какое свойство характеризует новая физическая величина.

-Свойство вещества – жидкости.

-Графики, располагаются под разным углом для разных жидкостей, значит тепловые свойства, определяемые при кипении, для данных веществ различны.

-После вычислений отношений для трех случаев, выяснили, что это отношение для определенного вещества остается постоянным.

-Если сравнить количество теплоты, требующееся для превращения разных жидкостей одинаковых масс в пар, то их числовые значения разные. Следовательно, на разрыв межмолекулярных связей требуется разное количество энергии.

Вывод (делается с помощью учителя): данная ФВ численно равна количеству теплоты, требующегося для превращения в пар единицы массы (1 кг.)

-Да, только этот процесс будет протекать с выделением энергии, поэтому перед Q необходимо поставить знак «-».

Записывают единицу измерения удельной теплоемкости вещества по формуле в СИ:

Завершающий этап.

Сегодня на уроке мы ввели новую ФВ.

Составили формулу.

Дали определение.

Определили свойство данной ФВ.

Для одинаковых жидкостей новая ФВ одинакова?

Для разных жидкостей новая физическая величина одинакова?

Для разных веществ удельные теплоемкости парообразования (конденсации) уже вычислены и занесены в таблицу.

-Удельная теплота парообразования и конденсации.

Физическая величина, показывающая какое количество теплоты необходимо для превращения в пар жидкости массой 1 кг. при постоянной температуре, называется удельной теплотой парообразования.

-Характеризует прочность межмолекулярных связей данной жидкости.

- Если принять массу жидкости за единицу, то видно, что новая физическая величина численно равна количеству теплоты, поглощенной 1 кг.(одной единицей массы) кипящей жидкости. Таким образом, новая величина характеризует свойство жидкости поглощать больше или меньше тепла при кипении.

-Да.

-Нет.