Урок физики в 8 классе Кипение

Урок физики в 8 классе

Тема: «Кипение. Температура кипения. Удельная теплота парообразования и конденсации».

Вид урока: объяснительно-демонстрационный.

Тип урока: изучение нового материала.

Цели:

• сформировать понятие кипения, как парообразования;

• выявить и объяснить особенности кипения с точки зрения молекулярно-кинетической теории;

• добиться усвоения учащимися понятия кипения как второго способа парообразования;

• дать сравнительную характеристику двум способам парообразования.

Задачи:

Образовательные:

• в ходе урока усвоение понятия «кипение»;

• ввести понятие «удельная теплота парообразования и конденсации»;

• выявить основные особенности кипения: образование пузырьков, шум, предшествующий кипению, постоянство температуры кипения.

• продолжить формировать умение учеников применять основные положения МКТ в объяснении физических явлений.

Развивающие:

• формирование интеллектуальных умений: анализировать, выделять главное, существенное в изучаемом материале, делать выводы;

• формировать умение самостоятельно приобретать знания;

• развитие логического мышления учащихся;

• развитие познавательного интереса.

Воспитательные:

• усилить интерес к предмету;

• расширить кругозор;

• формировать мировоззрение.

Демонстрации:

• наблюдение этапов кипения.

Оборудование: спиртовка, колба с водой, термометр для измерения температуры жидкости, штатив, компьютер и проектор.

Ход урока:

1.Организационный момент.

2.Актуализация опорных знаний. Фронтальная работа с классом. Слайд 2.

-Что такое парообразование?

-Какие вы знаете виды парообразования?

- Что такое испарение?

- При какой температуре происходит испарение?

-От чего зависит скорость испарения жидкости?

- Почему испарение жидкости происходит при любой температуре?

- Как можно объяснить, что при одних и тех же условиях одни жидкости испаряются быстрее, другие - медленнее?

- Почему даже в жаркий день, выйдя из реки после купания, человек ощущает холод?

-Что происходит с температурой жидкости при испарении? Приведите примеры, где применяется.

- При какой температуре происходит испарение воды?

3. Изучение новой темы.

Мы сегодня с вами пронаблюдаем за процессом кипения и попробуем открыть тайну кипения воды.

Слайд 3. Опыт: Наливаем в колбу воду и начинаем нагревать (в воду можно добавить крупинку марганца). Сначала измерим температуру воды в колбе. Запишите в тетрадь t₁= 25ºС. Постоянно измеряем температуру.

Ученикам задаём вопросы: Учитель: Мы видим, что вода нагревается и поднимается вверх. Почему?

Ученик: Плотность горячей воды меньше, чем холодной, поэтому вследствие конвекции потоки теплой жидкости поднимаются вверх.

Учитель: При дальнейшем повышении температуры в воде, что мы видим? Слайд 4.

Ученик: В воде образуются пузырьки воздуха.

Учитель: Откуда появляются эти пузырьки? Откуда в воде воздух?

Ученик: В воде всегда растворен воздух.

Учитель: Пузырьки чаще всего зарождаются на неоднородностях и микротрещинках поверхности. Характерные их размеры до закипания чайника порядка 1мм (при кипении они значительно возрастают и могут доходить до 1см).

Учитель: Пока вода в колбе нагревается, попробуем предположить, что будет происходить с пузырьками по мере нагревания воды в чайнике. Проследим за одним из пузырьков.

Слайд 5. Объяснение появления шума, предшествующего кипению.

Учитель: Образовался пузырек, его окружает вода. При нагревании вода начинает испаряться, и водяной пар попадает в пузырек. Пузырек заполняется водяным паром, расширяется и под действием силы Архимеда поднимается вверх, попадая в верхние, еще не достаточно прогретые слои воды. Заполняющий пузырек насыщенный пар при этом охлаждается, его давление падает и уже не может компенсировать внешнего давления на пузырек со стороны воды. В результате пузырек быстро лопается или просто сильно сжимается. Лопание одновременно большого числа таких пузырьков, гибнущих в верхних слоях воды, воспринимается как шум.

Слушаем шум.

Но не будем обольщаться, что мы заинтересовались и разобрались в этом вопросе первыми. Еще в ΧVIII веке шотландский ученый Джозеф Блэк изучал «пение» нагретых сосудов и установил причину шума, предшествующего кипению.

Слайд2.

Учитель: Вода продолжает прогреваться. Пара в пузырьках становится больше. Размеры их увеличиваются. Пузырьки всплывают. Непосредственно перед кипением пузырьки пара перестают лопаться даже в верхних слоях воды. Давление в пузырьках становится больше внешнего, и пузырьки взрываются и пар выходит наружу. Вода закипает.

Учитель: Вода в чайнике закипела. Термометр показывает 100ºС, значит температура кипения воды 100ºС. Запишите в тетрадь tº_кип.=100ºС.

Что образуется над чайником?

Ученик: Интенсивно образуется пар.

Учитель: Обратите внимание, что при кипении пар образуется над поверхностью жидкости и в пузырьках. Так что же такое кипение?

Ученик: Это переход жидкости в пар.

Учитель: Испарение это тоже переход жидкости в пар. Чем же кипение отличается от испарения?

Ученик: Кипение происходит при определенной температуре. Парообразование происходит и с поверхности жидкости и внутри, по всему объему жидкости.

Учитель: Мы составили определение для кипения. А теперь найдите его в учебнике §18, прочитайте и попробуйте рассказать.

Найдите определение tº_кип. Ниже определения курсивом написан очень важный вывод. Прочитайте его. То, что температура жидкости во время кипения не изменяется, мы можем проверить, посмотрев на термометр. На нем опять 100ºС. Запишите в тетрадь tº₃=100ºС. На что же расходуется энергия, подводимая жидкости во время ее кипения?

Ученик: На парообразование.

Учитель: Действительно. Поэтому при приготовлении пищи, после закипания воды, газ у плиты нужно убавить.

Учитель: Можно построить график зависимости температуры воды от времени. Он выглядит так (слайд №6). Участок 1-2 соответствует нагреванию воды, 2 - 3 кипению. 2 -3 параллелен оси времени, температура жидкости не меняется.

Учитель: Ребята, найдите на стр.45 в учебнике таблицу. В ней указаны температуры кипения разных жидкостей. Найдите температуру кипения спирта, эфира. Сделайте вывод.

Ученик: У разных жидкостей tº_кип. разные.

Учитель: Обратите внимание на название таблицы. Прочитайте вслух.

Ученик: Температуры кипения различных жидкостей при нормальном атмосферном давлении.

Учитель: Последняя фраза очень важна. Температура кипения воды равна 100ºС, можно подумать, что это неотъемлемое свойство воды, что вода, где бы и в каких условиях она ни находилась, всегда будет кипеть при 100ºС. Но это не так. Можно создать такие условия, при которых вода закипит при температуре меньше чем 100ºС.

Слайд 7.

Учитель: Альпинисты заметили, что высоко в горах вода закипает при температуре меньше, чем 100ºС. Обратите внимание, как с высотой меняется tº кипения воды. А если спустится в шахту на глубину 300м , то там вода закипит при tº =101C, на глубине 600м при tº=102ºС Попробуйте сделать вывод. От чего же будет зависеть температура кипения жидкости.

Ученик: От атмосферного давления. С высотой атмосферное давление уменьшается, температура кипения жидкости тоже уменьшается. И наоборот, с глубиной атмосферное давление увеличивается, температура кипения увеличивается.

Учитель: А теперь сравним процессы испарения и кипения.

- В чем сходство процессов? -Где происходит парообразование? -При какой температуре происходит парообразование? -Что происходит с температурой жидкости при испарении и кипении?

Таблица сравнения процессов заполняется на слайде после ответа учеников. Слайд 8.

Учитель: Как изменяется внутренняя энергия жидкости при испарении? Ученик: Любой процесс испарения идет с понижением внутренней энергии. Поэтому как только прекращается доступ энергии для кипения жидкости, процесс испарения посредством кипения прекращается.

Учитель:Так как кипение идет при постоянной температуре, то вся энергия идет на сообщение жидкости той энергии, при которой пузырьки с паром могли подниматься вверх.

Опытным путем было установлено, что при нормальных условиях для превращения 1кг воды в пар при температуре кипения нужно 2,3 МДж энергии. Слайд 9.

Под удельной теплотой парообразования r понимают то количество теплоты, которое необходимо для превращения в пар 1 кг жидкости при температуре кипения.

r = [ Дж/кг]. Для различных жидкостей значения удельной теплоты парообразования определены и являются табличными величинами. Слайд 10.

Учитель: Что означает, что удельная теплота парообразования воды равна 2,3 . 10 6 Дж/кг?

Ученик: Это значит: для превращения воды массой 1 кг в пар при температуре кипения требуется 2,3 . 10 6 Дж энергии.

4.Закрепление. Ученикам предлагается рассмотреть опорный конспект. Еще раз вспомнить основные моменты материала. А потом ответить на вопросы теста. Кто ответит, поднимает руку. Учитель проверяет, ставит оценку. Ученик записывает опорный конспект в тетрадь. Внизу конспекта записано домашнее задание.

Тест

ВАРИАНТ 1

1.В отличие от испарения кипение:

А. Это парообразование, которое происходит при tº кипения. Б.Это парообразование, которое происходит при tº кипения только с поверхности жидкости В.Это парообразование, которое происходит при tº кипения с поверхности и по всему объему жидкости. Г.Это переход жидкости в пар.

2.Температура жидкости во время кипения:

А. Уменьшается. Б. Увеличивается. В. Не изменяется. Г.Сначала увеличивается, а потом уменьшается.

3.Шотландский ученый Д.Блэк установил одну из причин «пения» нагретых сосудов. Она заключалась в следующем:

А При нагревании жидкости интенсивно образуются пузырьки воздуха.

Б. Пузырьки, отрываясь от горячего дна устремляются вверх. В. Пузырьки, всплывая, попадают в верхние, еще не достаточно прогретые слои воды и быстро схлопываются. Г. Пузырьки всплывают на поверхность равномерно прогретой воды и взрываются.

4. В романе Ж. Верна «Дети капитана Гранта» путешественники на перевале в Андах обнаружили, что термометр, опущенный в закипевшую воду, показал всего лишь 87º С. Возможно ли такое?

А. Нет, при любых условиях tº кипения воды 100º С. Б.Да. Высоко в горах атмосферное давление низкое и tº кипения воды уменьшается. В.Нет, термометр был испорчен.

5.Какому состоянию жидкости соответствует участок графика 1-2 ?

А.Нагревание воды.

Б.Кипение воды.

В.Испарение воды.

Г.Охлаждение воды.

ВАРИАНТ 2

1.Кипение - это:

А. Это парообразование, которое происходит при tº кипения с поверхности и по всему объему жидкости. Б. Это парообразование, происходящее с поверхности жидкости.

В. Это переход твердого тела в жидкое состояние. Г. Это переход жидкости в пар при любой tº.

2.Как изменяется температура жидкости от начала кипения до полного ее выкипания?

А.Повышается. Б. Понижается. В. У одних жидкостей повышается, у других понижается.. Г. Остается неизменной.

3.При нагревании воды до определенной tº слышен шум. Причиной шума является:

А. Пузырьки всплывают на поверхность равномерно прогретой воды и взрываются.

Б. Пузырьки, отрываясь от горячего дна устремляются вверх. В Пузырьки, всплывая, попадают в верхние, еще не достаточно прогретые слои воды и быстро схлопываются. Г. Интенсивное образование пузырьков воздуха при нагревании жидкости.

4.В романе Ж.Верна «Гектор Сервадак» автор замечает, что на высоте 11000м вода должна закипать при tº= 66ºС. Так ли это?

А. Проверить невозможно, т.к. на такой высоте человек не сможет дышать.

В. .Да, т.к. высоко в горах атмосферное давление низкое и tº кипения воды уменьшается. Г.Вода, где бы и в каких условиях она ни находилась, всегда будет кипеть при 100ºС.

5. .Какому состоянию жидкости соответствует участок графика 2-3?

А.Нагревание.

Б.Кипение.

В.Испарение.

Г.Охлаждение.

Ответы к тестам:

1Вариант: 1.В 2.В 3.В 4.Б 5.А

2Вариант: 1.А 2.Г 3.В 4.В 5.Б

Опорный конспект. Слайд 11.

Кипение

1.Выделяется растворенный в воде воздух

2.Испарение внутрь пузырька, V↑, F_выт>F_тяж

пузырек всплывает.

3.Пузырьки лопаются t˚↓ Р_{нас пара}↓

Шум.

Если Р_атм↓, t _кип↓ В процессе кипения t˚не изменяется!

Если Р_атм↑, t _кип↑

4. Р _{нас пара} > Р_атм при t кипения.

Испарение

Кипение

Процесс парообразования

Процесс парообразования

Парообразование происходит с поверхности жидкости

Парообразование происходит по всему объему жидкости

Происходит при любой температуре

Происходит при температуре кипения

Температура понижается

Температура не изменяется

Кипение - парообразование, происходящее по всему объему жидкости при постоянной температуре.

Температура, при которой жидкость кипит, называется температурой кипения.

5. Рефлексия по слайду 12.

Слайд 13.

6. Домашнее задание: §18, 20.