Урок "Пароутворення і конденсація"

Тема уроку: «ПАРОУТВОРЕННЯ І КОНДЕНСАЦІЯ»

Мета уроку: повторити та поглибити знання учнів про випаровування і конденсацію, ознайомити з поняттям насиченої й ненасиченої пари.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

ПЛАН УРОКУ

ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Пароутворення

Процес перетворення рідини на пару називається пароутворенням.

Якщо пароутворення відбувається з вільної поверхні рідини, воно називається випаровуванням. Випаровування відбувається за будь-якої температури: наприклад, вода поступово «звітрюється» з будь-якої відкритої посудини.

Від яких же факторів залежить швидкість випаровування? Виконавши низку дослідів та обговоривши їхні результати з учнями, можна зробити висновок, що швидкість випаровування залежить:

а) від температури рідини;

б) від роду рідини;

в) від площі вільної поверхні рідини;

г) від швидкості видалення пари з поверхні рідини.

Спостереження й досліди показують, що випаровуються й тверді тіла. Випаровується, наприклад, лід, тому білизна висихає й на морозі. Випаровується нафталін, тому ми відчуваємо його запах. Цей процес називають сублімацією.

Одночасно з випаровуванням відбувається перехід молекул з пари в рідину (конденсація). Зазвичай конденсація відбувається на поверхні рідини або твердого тіла або передбачає наявність у газі центрів конденсації. Їхню роль відіграють різні домішки або порошинки.

Конденсація пари супроводжується виділенням енергії. Конденсацією пари пояснюється утворення хмар, випадіння роси.

2. Молекулярна картина випаровування

Серед молекул рідини завжди є молекули, кінетична енергія яких достатня для того, щоб, подолавши притягання інших молекул, вилетіти з рідини. Саме з цієї причини й відбувається випаровування. А оскільки рідину залишають найбільш швидкі молекули, середня кінетична енергія решти молекул зменшується. От чому рідина в процесі випаровування остигає.

3. Кипіння

Учні повинні чітко уявити, що спільного між кипінням і випаровування і в чому полягає істотна відмінність між цими явищами. Кипіння, як і випаровування, – це пароутворення. Випаровування відбувається з поверхні рідини за будь-якої температури й будь-якого зовнішнього тиску, а кипіння – це пароутворення в усьому об’ємі рідини за певної для кожної речовини температури, що залежить від зовнішнього тиску.

Кипіння – це інтенсивний перехід рідини в пару, що відбувається з утворенням

бульбашок пари в усьому об’ємі рідини за певної температури.

Температуру, за якої рідина кипить, називають температурою кипіння. Під час кипіння температура рідини не змінюється. Кожна речовина має свою температуру кипіння.

Щоб температура рідини, що випаровується, не змінювалася, до неї необхідно підводити певну кількість теплоти. Для характеристики енергетичних витрат на випаровування рідин уводиться поняття питомої теплоти пароутворення.

Питома теплота пароутворення L чисельно дорівнює кількості теплоти,

необхідної для того, щоб перетворити на пару 1 кг рідини за незмінної температури:

Q = Lm

Якщо рідину спочатку нагріти до температури кипіння, а потім перетворити на пару, то загальна кількість теплоти дорівнюватиме:

Q = cm t∆ + Lm

4. Насичена й ненасичена пара

Калюжі після дощу на вітру сохнуть швидше, ніж за тієї ж температури в тиху погоду. Це показує, що для випаровування рідини потрібно, щоб утворена пара видалялася.

Якщо процес випаровування відбувається в закритій посудині, то після сплину певного часу кількість рідини в посудині перестає убувати, хоча швидкі молекули продовжують переходити в пару. Це відбувається тому, що одночасно з випаром у посудині відбувається конденсація.

Якщо рівень рідини не змінюється, це означає, що обидва процеси протікають з однаковою швидкістю, тобто за кожну секунду рідину залишає в середньому стільки ж молекул, скільки їх переходить із пари в рідину. У цьому випадку говорять, що рідина й пара перебувають у динамічній рівновазі.

Пару, що перебуває в динамічній рівновазі зі своєю рідиною, називають насиченою парою.

Саме така пара міститься над поверхнею рідини в закритій посудині.

Якщо процес випару протікає швидше, ніж процес конденсації, говорять, що над рідиною міститься ненасичена пара.

Якщо повітря з посудини з рідиною попередньо відкачали, то над поверхнею рідини міститиметься тільки насичена пара.

Запитання до учнів під час викладу нового матеріалу:

1. Чому випаровування рідини відбувається за будь-якої температури?
2. Як можна пояснити, що за тих самих умов одні рідини випаровуються швидше, а інші — повільніше?
3. Які явища природи пояснюються конденсацією пари? Наведіть приклади.
4. Які явища спостерігаються в рідині перед тим, як рідина починає кипіти?
5. Звідки беруться в рідині «швидкі» молекули?
6. Чим відрізняється насичена пара від ненасиченої?

ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

1) Учимося розв’язувати задачі

1.          Кухоль із водою плаває в каструлі, що стоїть на вогні. Чи закипить вода в кухлі?
2.          Глина й борошняне тісто внаслідок нагрівання не розм’якшуються, а тверднуть. Чому?
3.          Чому спостерігати конденсацію пари значно легше, ніж випар рідини?
4.          Поясніть: а) подібність між насиченою парою та ідеальним газом; б) відмінності між ними.
5.          Як пояснити, що динамічна рівновага в різних рідин настає за різних температур?

2) Контрольні запитання

6.          Якщо закрити банку кришкою, то рівень води в ній не знижуватиметься. Чи означає це, що кришка «зупиняє» випаровування води?
7.          Чому ви відчуваєте холод, виходячи з річки після купання?
8.          Чому гарячий чай остигає набагато швидше, якщо перелити його зі склянки в блюдце?
9.          Чому опік парою більш небезпечний за опік окропом?
10.     Що називають кипінням? Чим воно відрізняється від випаровування? Що спільного в цих процесів?

Про що ми дізналися на уроці:

Процес перетворення рідини на пару називається пароутворенням.

Якщо пароутворення відбувається з вільної поверхні рідини, воно називається випаровуванням.

Процес переходу молекул з пари в рідину називають конденсацією.

Кипіння – це інтенсивний перехід рідини в пару, що відбувається з утворенням бульбашок пари в усьому об’ємі рідини за певної температури.

Питома теплота паротворення L чисельно дорівнює кількості теплоти, необхідної для того, щоб перетворити на пару 1 кг рідини за незмінної температури:

Q = Lm

Пару, що перебуває в динамічній рівновазі зі своєю рідиною, називають насиченою парою.

Демонстрацію експерименту можна переглянути на відео яке додано до плану у файлі Пароутворення_Конденсація.mp4