Розробка уроку: «Пароутворення і конденсація»

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДНЗ «ВИШНІВЕЦЬКИЙ ПРОФЕСІЙНИЙ ЛІЦЕЙ»

 

 

 

 

 

Розробка уроку:

«Пароутворення і конденсація»

 

 

 

 

 

 

 

 

Підготувала

Викладач фізики

Обізюк З.Г.

 

 

 

 

 

 

Вишнівець 2017

 

Нестандартний урок

 

 

Тема: Пароутворення і конденсація

 

Мета: дати учням знання про особливості фізичних процесів переходу речовини з рідкого стану в газоподібний і навпаки та розвивати в учнів уміння спостерігати, аналізувати фізичні явища, робити висновки і розвивати уміння учнів застосовувати знання в нестандартних ситуаціях, виховувати дотепність, кмітливість, увагу.

 

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу

 

Обладнання: термометр, колба скляна, пробірка, стаканчики, шматок тканини, набір рідин (спирт, олія, вода), штативи, підніс з товстостінною та тонкостінною склянками, блюдце, чайна ложка, чайник, порцеляновий і металевий заварники.

 

 

Недостатньо тільки отримувати знання.

Треба знайти їм застосування.

Гете

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хід уроку

Кожна молода людина після закінчення навчального закладу прагне займатись улюбленою справою і отримувати за це гідну зарплату. Уявіть собі ,що ваші задуми можуть здійснитись, але на омріяне місце роботи оголошено конкурс, одним із випробувань якого є вміння приготувати міцний і смачний чай. Наш сьогоднішній урок допоможе вам успішно пройти це випробування.

1. . Актуалізація опорних знань учнів «Мозковий штурм»

1.         В яких агрегатних станах може пребувати речовина?
2.         Що спільного між рідким і газоподібним агрегатними станами, чим вони відрізняються?
3.         Що спільного між рідким і твердим агрегатними станами, чим вони відрізняються?
4.         Чи змінюється відстань між молекулами при переході з одного стану в інший?
5.         Який зв’язок між швидкістю руху молекул і температурою?

ІІ. Вивчення нового матеріалу

 

Учитель: В житті ми дуже часто спостерігаємо, коли рідина під дією зовнішніх умов з часом зникає: висихають калюжі після дощу, висихає випрана білизна, висихає підлога в класі після вологого прибирання, рівень води річок і озер зменшується, особливо влітку.

Куди дівається рідина?

 

Учні: Рідина випаровується.

 

Учитель: Вірно, рідина із рідкого стану претворюється у газоподібний, який називається парою.

 

Запишемо тему сьогоднішого уроку «Пароутворення і конденсація», (вчитель записує тему на дошці). Сьогодні на уроці ми з вами вивчимо і пояснемо явища пароутворення і конденсації у живій і неживій природі з фізичної точки зору.

 

 

 

Перед вами листки з опорними конспектами. Ви протягом пояснення вписуватимете і доповнюватимете його означеннями, формулами.

Отже, перше слово у нашому ОК - пароуворення.

Пароутворення - це процес переходу речовини (рідини, твердого тіла) у газоподібний стан.

Напевне ви помічали, що білизна узимку висихає навіть у морозну погоду. Тому пароутворення властиве і твердим тілам.

Явище переходу твердого тіла в газоподібний стан називається сублімацією.

Пароутворення можливе двома способами:

1.    випаровування - відбувається з поверхні рідини
2.     кипіння - це випаровування у всьому об’ємі рідини.

Я хочу, щоб ви запам’ятали: пара - це газ, а газ завжди невидимий.

Давайте подивимось на шибки на наших вікнах у класі. Що з ними відбулось і чому?

Учні: скло запотіло, тому що на ньому осіли крапельки рідини.

Учитель: Вірно, відбувся зворотній до пароутворення процес.

Явище переходу речовини з газоподібного стану в рідкий називають конденсацією.

А зараз вдумайтесь у слова із вірша Буніна: «На вікні, срібному від інію хризантеми за ніч розцвіли», які зараз дуже актуальні, бо надворі зима.

 

Що відбулось?

Учні: Конденсована у рідину водяна пара, при низьких температурах кристалізувалась.

Учитель: Давайте пояснимо процес випаровування з молекулярної точки зору. Для цього пригадаємо основні положення МКТ.

 

Запитання 1. З яких частинок складається речовина, в тому числі, рідина?

 

Учень: з атомів і молекул.

 

Запитання 2. Як вони поводять себе у речовині?

Учень: безперервно і хаотично рухаються.

 

Запитання 3. Чому молекули рідини не розлітаються на великі відстані?

Учень: тому що між молекулами рідини діють сили міжмолекулярного притягання.

Учитель: виникає питання, а чому ж тоді молекули полишають рідину? «Найшвидші молекули» мають енергію достатню, щоб виконати роботу і подолати сили притягання.

Внаслідок того, що швидкі молекули залишили рідину, вона втрачає деяку кількість внутрішньої енергії, а тому охолоджується.

У цьому ви переконаєтесь після демонстрації таких дослідів.

 

Дослід 1. Термометр огорнути кусочком вати, змоченої спиртом.

 

Спостереження. Після огортання термометра

показання його різко знижуються.

*

Проблемні питання:

а) Що відбуватимуться з показниками термометра?

б) Чому температура знижується?

 

Висновок (роблять учні). Якщо з рідини вилітають швидкі молекули, то середня середня швидкість решти молекул стає меншою, а отже, і середня кінетична енергія зменшується. Це призводить до зменшення внутрішньої енергії рідини, а значить і температури. Речовина охолоджується.

Дослід 2. Візьмемо колбу з пробкою, через яку пропустимо скляну трубку діаметром 4-5 мм і довжиною 15-20 см. Колбу перевернемо, а трубку опустимо у склянку з підфарбованою рідиною. Зверху покладемо змочену спиртом хустинку.

Спостереження. Вода піднімається у трубці.

Запитання:

а) Як змінилася температура в колбі? Чому?

б) Як змінився тиск у колбі?

в) Як буде поводити себе стовпчик води у трубці, якщо хустинка повністю висохне?

Висновок (роблять учні). Рідина випаровується. Цей процес пов’язаний з поглинанням тепла яке забирається від колби і повітря. Тиск повітря в колбі падає. Вода під дією атмосферного тиску піднімається в трубці.

Учитель: При випаровуванні відбувається збільшення внутрішньої енергії пари, бо збільшується відстань між молекулами пари порівняно з відстанню між молекулами рідини. Тому внутрішня енергія 1 кг пари при 100°С є більшою від внутрішньої енергії води за цієї самої температури.

Учитель: Як ви думаєте, від чого залежить швидкість випаровування.

Учні: Від температури, вітру, площі поверхні.

Учитель: Як температура впливає на процес

випаровування?

Учні: Чим вища температура, тим інтенсивніше проходить процес випаровування.

Дослід 3. Зрівноваживши терези, поставимо на шальки склянку з гарячою водою і холодною.

Питання:

а) Що буде спостерігатися з терезами через 2-Зхв? (Рівновага порушиться)

б) Чому порушилася рівновага терезів? (Молекули покинули гарячу рідину швидше, ніж молекули холодної)

Висновок (роблять учні). Чим вища температура рідини, тим більше молекул мають більшу швидкість, а значить, кінетичну енергію і швидше покидають рідину.

Учитель: Чому білизна, скошена трава висихає у вітряну погоду швидше? Чому вимита підлога висохне швидше, коли відкриємо кватирку.

Учні : при посиленні вітру швидкість випаровування зростає. Пара відноситься вітром від поверхні і не має можливості конденсуватись на цій поверхні.

Учитель: А як залежить випаровування від площі поверхні?

Де скоріше вистигне молоко - у стакані чи у блюдці?

Учні: Чим більша площа, тим швидше випаровування.

 

 

 

Висновок (роблять учні і записують до ОК). Швидкість випаровування залежить від розміру вільної поверхні рідини, тобто площі.

Дослід 4. На вертикальному екрані зробимо мазки олією, водою, спиртом, ацетоном.

Спостереження. Спочатку зникає пляма ацетону, потім- спирту, потім - води, а олія збережеться до кінця уроку.

Висновок. Швидкість випаровування залежить від виду речовини.

Учитель: Чи спостерігаються явища випаровування у живій природі?

³/4 нашої земної кулі вкрита льодом і снігом - водою, що знаходиться у твердому стані. З неосяжних водних просторів океанів, а також суші за рік випаровується понад 500 тис.кмЗ води, тобто така кількість води, яка майже дорівнює кількості води в Чорному морі.

Організм людини на 70% складається з води. За добу, залежно від умов роботи, з поверхні шкіри людини та через її легені випаровується від 800 г до 2 кг води.

За два тижні до даного уроку окремим учням були дані випереджувальні завдання на тему «Випаровування - у живій природі». І зараз ми послухаємо їхні повідомлення, вони виступлять експертами по окремих питаннях. Яке значення має випаровування для рослин розповість нам експерт - ботанік.

Експерт (ботанік) Випаровування має захисне значення для рослин. Воно знижує температуру, охолоджує рослину, захищає від перегрівання. І дійсно, в будь-яку спеку листочки завжди холодні, і під деревом ми відчуваємо прохолоду, рослина не перегрівається.

Запитання допитливого учня: Чому у рослин, які живуть у пустелі листя у вигляді голок?

Відповідь експерта: Щоб зменшити площу поверхні, що випаровує воду.

Запитання допитливого учня: А як виживають рослини у північних регіонах де холодно, і у тропічних де дуже тепло?

Відповідь експерта: Різні види рослин мають різну величину листкової пластинки. У північних листкова пластина менша, а отже менше випаровування з поверхні і відповідно менше охолодження листка, а у південних рослини з більшими по площі листками, а отже із їхньої поверхні більше випаровування, а тому поверхня листка більше охолоджується.

Запитання допитливого учня: А як рослини, що ростуть на відкритих територіях в степу, де часто дує вітер, пристосувалися до зменшення випаровування?

Експерт: Завдяки такому явищу, як опушеність, зменшується випаровування. Наприклад, нечуйвітер - волохатий.

Учитель: А як у спеку захищаються від перегрівання тварини? Відповість на це запитання експерт - зоолог.

Експерт-зоолог Тварин у спеку захищає потовиділення, внаслідок потовиділення поверхня шкіри тварини охолоджується.

Запитання допитливого учня: Ми вивчали клас ссавців і знаємо, шо собака має мало потових залоз

 

ефективність випаровування надто низька, крім того, ці тварини ще мають шерстяний покрив. Що допоможе їм уберегтися від перегріву?

Експерт Собака в спеку висовує язик і посилено дихає, віддаючи таким чином надлишки води й охолоджуючи себе.

Запитання іншого допитливого учня: Як верблюд може переносити спеку до 80°С, і довго обходитись без води?

Експерт Верблюд має густу шерсть, яка не дає тілу нагріватися більше ніж на 40°С. Шерсть перешкоджає  випаровуванню. Верблюд ніколи, навіть у сильну спеку, не відкриває рота, щоб не випаровувати через слизову оболонку багато води. Частота дихання дуже низька - 8 разів за хвилину. Верблюд має дуже цікавий спосіб добування води: зі 100 г жиру, який «згоряє», він може отримати 107 г води. Таким чином, зі своїх горбів він може мати до 50 кг води.

Учитель: А яке значення має випаровування для організму людини? Про це ми запитаємо у нашого експерта - лікаря.

Експерт-лікар Шкіра людини має велику кількість потових залоз. Тому літом, у велику жару, внаслідок випаровування поту із шкіри, поверхня її охолоджується.

Хочу звернути вашу увагу, що в даний період року дуже поширені грипозні захворювання, під час яких температура тіла може досягти 40°С.

Для дорослих саме тривалість жару найнебезпечніша, ніж сама температура. Температуру до 38°С збивати не можна, оскільки за підвищеної температури до 38°С виробляється інтерферон - захисний білок, який допомагає

 

 

організму самостійно боротися з вірусною інфекцією. Якщо температура підвищується, негайно її збивайте.

Хворому з високою температурою треба давати пити багато рідини. Вона сприятиме зростанню випаровування з поверхні шкіри, а отже зменшенню жару.

Запитання учня Ми працювали під час виробничого навчання на кухні, готували смачний обід. Розжарений жир бризнув мені на руку. Подруга помазала місце опіку олією. Мені не стало легше, чому?

Експерт Не можна змащувати опіки олією, краще промити водою і змастити розчином спирту.

Запитання учня А які опіки більш небезпечні: від кип’ятку чи пари? І чому?

Експерт Від гарячої пари. А чому, я не знаю, нехай пояснить учитель.

Учитель: Внутрішня енергія пари набагато більша за внутрішню енергію кип’ятку.

Учитель: Ми всі з вами живемо у сільській місцевості і пов’язані з вирощуванням на присадибних ділянках, огородах овочів і фруктів. Чи потрібно враховувати знання про випаровування у сільському господарстві, про це запитаємо у експерта - агронома.

Експерт-агроном Ми бачимо, що випаровування являє собою дуже складне фізичне явище. Знання законів випаровування і вміння регулювати його має велике значення для районів з недостатньою вологістю, а в посушливі роки також для інших районів, коли дорога кожна краплина води, яку треба використати для живлення сільськогосподарських рослин.

 

Загальновідомо, що найбільше вологи випаровують грунти з хвилястою і нерівною поверхнею і найменше - грунти з рівною і гладенькою поверхнею. Крім того чим темніший колір грунту, тим більше він нагрівається і більше випаровує вологи. Звичайно, найбільше випаровують південні схили, східні - менше, ще менше - західні і найменше - північні. Очевидно, чим крутіші схили, тим більше випаровування на південних схилах, але менше на північних.

Випаровування вологи з грунту затримується шаром гною, листя, хвої, соломи. Дуже інтенсивно випаровується волога з грунту за наявності рослинного покриву, оскільки значна кількість вологи випаровується через листя рослин. Наприклад, один гектар вівса протягом вегетаційного періоду випаровує до 1600 т води.

Відомо також, що надмірне випаровування вологи з грунту призводить до його висихання і зниження урожайності. Проте випаровування є однією із важливих фізичних функцій рослин, яка впливає на урожай. Без випаровування неможливо уявити собі розвиток рослин. Так, у суху спекотну погоду випаровування знижує температуру рослини та оберігає її від надмірного нагрівання сонячними променями.

Запитання допитливого учня На грядках, де ми садимо цибулю дуже глинистий грунт. Ми завжди отримуєм поганий урожай цибулі, часнику. Чому?

Експерт В практиці землеробства дуже вологі глинисті грунти вважаються «холодними», а піщані - «теплими». Цибуля і часник краще ростуть на піщаних грунтах.

Учитель Ви - майбутні поварі, кухарі, кондитери. Чи потрібно враховувати процес пароутворення під час приготування страв? Про це ми запитаємо у експерта, в ролі якого виступить викладач спецтехнології Ломачевська Л.І.

Експерт - повар

Варіння - це процес нагрівання продуктів до температури 100° С у рідкому середовищі (воді, молоці, бульйонові) або в атмосфері насиченої водяної пари. Є кілька видів варіння: основний, припускання, на парі, на водяній бані...

Основний спосіб варіння - рідину доводять до кипіння, потім нагрівання зменшують і при слабкому кипінні варять з закритою кришкою.

При варінні з закритою кришкою краще зберігаються вітаміни, ароматичні речовини, температура кипіння підвищується до 100° - 102° С, завдяки чому прискорюється процес теплової обробки.

А якщо посудина буде з незакритою кришкою, то разом з водяною парою страву залишатимуть ароматичні і поживні речовини, вітаміни.

Варіння на парі - це нагрівання продукту в середовищі насиченої водяної пари, коли продукти не стикаються з кип'яченою водою. Продукт кладуть у спеціальну шафу, або на решітку, яку встановлюють в посуд з водою так, щоб вода до нього не доходила. Кришку казана щільно закривають. Пара, яка утворюється при кипінні води, нагріває продукт, внаслідок чого охолоджується і перетворюється на воду. При варінні на парі краще зберігається форма продукту, зменшуються втрати поживних речовин. Цей спосіб використовується для готування дієтичних страв.

Запитання допитливого учня

Я дуже люблю готовити перші страви, супи, борщі, юшки. Дуже смачний у мене виходить зелений борщ. Але щавель у нього, чомусь, бурий, розлізлий. Ми ще не проходили цієї теми на виробничому навчанні. Поясніть що я не так роблю?

Експерт.

Різноманітні забарвлення овочів зумовлені присутністю в них пігментів(барвників). Завдяки вмісту пігменту хлорофілу щавель, шпинат, салат, зелений горошок мають зелений колір. Під час теплової обробки органічні кислоти разом з парою води, яка бурхлива кипить, .вивітрюється і колір овочів не змінюється. Тому опустивши щавель у страву, треба збільшити її кипіння, щоб воно стало бурхливе, і залишити каструлю відкритою.

 

 

Експерт-будівельник

Професія муляр, штукатур, маляр передбачає обов’язкове дотримання певних технологічних процесів, які пояснюються фізичними законами і явищами.

Мулярні, штукатурні, малярні роботи оптимально проводити при температурах 18-20 С.

При вищих температурах ,коли відбувається інтенсивне випаровування робочих розчинів, не рекомендується проводити мулярні роботи, перед штукатуренням цегляних поверхонь їх змочують водою (кам’яні поверхні не змочуються, вони достатньо вологі),свіже поштукатурені поверхні неодноразово оприскують водою, штукатурні розчини необхідно швидко використовувати, внаслідок випаровування вони висихають і тверднуть.

Аналогічно при низьких температурах висока вологість вимуруваних  стін   впливає в подальшому на їх міцність.

При малярних роботах  розчинами на водяній основі в приміщенні мають бути закриті вікна і двері, щоб внаслідок інтенсивного випаровування швидко не висихали стіни, тому що виникатимуть сліди на стиках.

А при використанні розчинів на не водяній основі (олійні, емалі, лаки), оскільки вони погано випаровуються, необхідно відкривати вікна і двері.

Запитання допитливого учня.

У мене вдома місяць тому поклеїли шпалери, вони вже подекуди поздувалися, відриваються від стін. чому?

Експерт-будівельник

Порушена технологія наклеювання шпалер, це пов’язано із швидким їх висиханням, або внаслідок високої температури в приміщенні, чи відкритих вікон під час проведення цих робіт.

Ш Закріплення вивченого матеріалу

1. Бесіда на тему : «Фізика за чайним столом».

Учитель Щодня в більшості людей день починається з чашки гарного смачного чаю. Ми зараз з вами теоретично спробуєм улаштувати чаювання.

Допоможе мені підготуватись до такої відповідальної процедури викладач спецтехнології поварів Ломачевська Л.І. (На демонстраційному столі підніс з товстостіноою та тонкостінною склянками, блюдце, чайна ложка, чайник, порцеляновий й металевий заварники, суха заварка, рушник).

Учитель (до повара). І так приступаємо. Починаємо із того, що налляємо у чайник води. Ми спішимо. У бутилках стоїть вода кип’ячена і некип’ячена. Яку нам залляти?

Повар Некип’ячену.

Учитель Сира вода закипає швидше, ніж кип’ячена, це пов’язано з тим, що вода містить розчинене повітря. В кип’яченій воді його менше, а значить, і бульбашок менше, тому цей процес пройде довше.

Учитель чи обов’язково закривати чайник кришкою?

Повар не обов’язково, але ми спишімо, тому щільно її прикриємо.

Учитель Чому? Поясніть з точки зору фізики.

Учень Накриваючи кришкою, ми зберігаємо тепло, яке іде від нагрівника, зменшуєм теплообмін.

Допитливий учень чому нагрівник у чайнику розміщують знизу?

Учитель Вода - рідина, у неї погана теплопровідність, тому перенесення енергії відбувається за допомогою конвекції.

Учитель Як ви думаєте, що відбудеться зараз у чайнику? Де взялися бульбашки ? Чому вони виникли?

Відповідь Це пояснюється тим, що в рідині містяться молекули газу (у даному випадку - повітря), яке розчинене в ній. З підвищенням температури ці бульбашки збільшуються. Відбувається внутрішнє випаровування й утворення в середині рідини водяної пари.

Учитель Я чую шум? Чому чайник шумить?

Відповідь В бульбашках, крім повітря, знаходиться пара води. Бульбашки ростуть і спливають. Потрапивши у верхні шари, більш холодні, ніж              нижні, вони

охолоджуються, і частина пари конденсується в рідину, а розміри бульбашок зменшуються. Це почергове зменшення і збільшення об’єму бульбашок створює шум. Коли вода вся прогрівається, шум припиняється, починається булькання.

Учитель За якої умови рідина починає кипіти?

Відповідь Коли тиск пари всередині бульбашки дорівнюватиме атмосферному.

Повар Чайник закипів. Ми визначили це за тією ознакою, що біля чайника утворилася хмара туману. А обережно заглянувши у чайник, ми бачимо безліч бульбашок, що лопаються на поверхні рідини.

 

 

 

Учитель Зверніть увагу на те, що клуби туману виходять не з носика чайника, а утворюються на невеликій відстані від нього? Чим заповнений проміжок між носиком і клубами туману?

Відповідь У проміжку знаходиться водяна пара, яку ми не бачимо. А на невеликій відстані від гарячого носика молекули пари остигають і конденсуються в крапельки води, щой утворюють туман.

Допитливий учень Чому вода в чайнику, що зняли звогню, досить швидко остигає?

Учитель Відбувається два процеси, що сприяють охолодженню рідини:              по-перше, йде інтенсивне

випаровування з поверхні рідини, по-друге, відбувається процес теплопередачі вода-чайник-навколишнє середовище.

Настав час заварювати чай.

Питання до повара У якому чайнику краще заварювати чай: у металевому чи керамічному?

Повар У керамічному, тому що кераміка має меншу теплопровідність.

Учитель Дійсно, керамічні вироби є пористими, тобто містять велику кількість повітря, а повітря має погану теплопровідність.

Повар Перед заварюванням обдамо чайник окропом. А

щоб краще заварювався чай, після того, як у заварку залили

окріп, обернемо чайник рушником.

«

Учитель Навіщо обертають чайник рушником?

 

Учень Оскільки тканини мають погану теплопровідність, вода довше залишиться гарячою.

Повар Наливаємо чай у чашку, блюдце чи стакан? Який виберемо стакан товстостінний чи тонкостінний?

Учитель Ми хочемо якнайшвидше попробувати чаю на смак. Що ви нам порадите (до учнів)?

Учні Наляти чаю у блюдце. Воно має найбільшу площу і чай найшвидше вистигне, або наляти у чашку і подути на чай.

Учитель (до повара) Ми забули добавити цукру у чашку. А чашка повна чаю. Що робити?

Повар Можна всипати цукор. Чай не розільється.

Учитель (до учнів) Як ви думаєте чому?

Відповідь Під дією гарачої води цукор розчиняється, його молекули розподіляються між молекулами води.

2) Робота в групах.

Ділю учнів на малі групи, кожній групі даю одну якісну задачу. 3-4 хвилини на роздуми, група вибирає учня, який дає відповідь на питання.

IV Підведення підсумків уроку.

Виставлення оцінок.

Подача домашнього завдання.

 

 

 

 

 

 

 

Опорний конспект
«Пароутворення і конденсація»

 

 

 

 

 

 

 

Швидкість випаровування залежить від:

 

 

1) температури

 

 

 

 

2)  площі вільної

       Поверхні

 

 

3.                вітру

 

 

4.             речовини

 

 

 

 

 

Ознаки кипіння

 

1. Відбуваються при наявності …

 

2.  

 

 

 

 

3.  

 

 

 

 

4. Відбуваються при певній, незмінній температурі, яка не міняється поки…