Випаровування та конденсація. Питома теплота пароутворення.

___________

План-конспект

уроку фізики  у 8 класі

Тема уроку:  Випаровування та конденсація. Питома теплота пароутворення.

Мета уроку: навчальна – дати учням знання про особливості фізичних процесів переходу  речовини з рідкого стану в газоподібний і навпаки; ознайомити учнів з явищем кипіння;               навчити пояснювати процес кипіння на підставі молекулярно-кінетичної теорії.

  розвивальна – формувати в учнів вміння користуватися науково-популярною літературою               та виявлення творчих здібностей при розв’язуванні вправ;

 виховна – виховати трудолюбивість, точність і чіткість при відповідях  і розв’язуванні  завдань та навчити дітей  «бачити» фізику навколо себе.

Тип уроку: комбінований

План уроку

1. Агрегатні стани води
2. Самостійна робота

І. Організаційна частина (привітання, перевірка д/з)

ІІ. Мотивація пізнавальної діяльності учнів

Оголошення теми і мети уроку

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

При вивченні агрегатних станів речовини головну увагу приділяють тій частині внутрішньої енергії, що залежить від енергії взаємодії частинок. Залежно від співвідношення між потенціальною енергією взаємодії й кінетичною енергією руху частинок речовина може перебувати в одному із трьох агрегатних станах — твердому, рідкому або газоподібному. Зміна внутрішньої енергії призводить до зміни стану:

Молекулярно-кінетична теорія будови речовини — одне з найбільших досягнень фізичної науки — заснована на трьох твердженнях:

1) усяка речовина складається із частинок — молекул або атомів;

2) частинки здійснюють безладний тепловий рух;

3) частинки взаємодіють одна з одною.

Ця теорія дозволяє зрозуміти безліч найрізноманітніших явищ, у тому числі факт існування речовини в трьох агрегатних станах. Чому ж сукупності зовсім однакових частинок, наприклад молекул води, можуть утворити такі настільки не схожі одне на одного тіла, як лід, вода, водяна пара? «Винним» у цьому є третє з перерахованих вище тверджень, що лежать в основі МКТ,— твердження про те, що між молекулами діють сили. Однак існування різних агрегатних станів зручніше пояснювати, користуючись не «силовою», а «енергетичною» мовою.

Тепловий рух молекул характеризується їх середньою кінетичною енергією. Вона, як відомо, визначає температуру тіл. Якби молекули мали тільки кінетичну енергію, вони розлетілися б в усіх напрямках (рух молекул хаотичний!) і речовина зайняла б весь доступний їй об’єм.

Єдиним можливим станом речовини був би газоподібний стан.

Взаємодія молекул характеризується потенціальною енергією. Вона залежить від відстані між молекулами. Якби молекули мали тільки потенціальну енергію, вони зайняли б одна відносно одної такі положення, щоби сума сил, які діють на кожну молекулу з боку її сусідів, дорівнювала б нулю. При цьому потенціальна енергія взаємодії молекул була б мінімальною. Єдиним можливим станом речовини був би твердий стан.

Але молекули рухаються й взаємодіють одночасно, отже, вони володіють і кінетичною й потенціальною енергією. Тож чи бути тілу твердим, рідким або газоподібним, залежить від співвідношення обох видів енергії. А зміна цього співвідношення й призводить до переходу речовини з одного стану в інший.

1. Твердий стан — це стан, у якому абсолютне значення потенціальної енергії Е_п взаємодії молекул надзвичайно велике порівняно з кінетичною Е_к:

>>.

Як можна змінити це співвідношення? Наприклад, нагріваючи тверде тіло. При нагріванні збільшується кінетична енергія частинок тіла, а їхня потенціальна енергія при цьому практично не змінюється. Таким чином, можна досягти того, щоб кінетична енергія стала приблизно рівною потенціальній.

2. Тоді й відбудеться перехід із твердого стану в рідкий, для якого характерна наведена рівність:

≈.

У цьому стані абсолютне значення потенціальної енергії ще досить велике, щоб молекули не могли розлетітися одна від одної, а кінетична енергія вже досить велика, щоб молекули набули певної рухливості, тобто можливості переміщатися усередині об’єму. Рідина зберігає свій об’єм, але стає текучою й тому не зберігає своєї форми.

3. Продовжуємо нагрівати рідину. Кінетична енергія молекул буде рости й у якийсь момент перевершить потенціальну енергію їх взаємодії настільки, що нею можна буде знехтувати:

<<.

Речовина перейде в газоподібний стан.

Завдання для самостійної роботи  «Випаровування й конденсація. Кипіння»

Початковий рівень

1. Виберіть правильне твердження. У чайнику закипіла вода за нормального атмосферного тиску.

А Для обернення на пару 1 кг води їй потрібно передати 4,2 кДж теплоти.

Б При кипінні води її температура підвищується.

В Для обернення на пару 1 кг води їй потрібно передати 2,3 МДж теплоти.

2. Виберіть правильне твердження. З холодильника дістали скляну пляшку з молоком і поставили на стіл.

А При «запотіванні» пляшка ще більше остудилася.

Б При конденсації водяної пари поглинається тепло.

В Пляшка «запотіла» — на ній відбулася конденсація водяної пари.

Середній рівень

1. а) Чому навіть у спекотний день, вийшовши з ріки після купання, людина відчуває холод?

б) Для обернення на пару 40 г спирту, узятого при температурі 78 °C, було передано 36 кДж теплоти. Яка питома теплота пароутворення спирту?

2. а) Чому холодне скло покривається тонким шаром вологи, якщо на нього подихати?

б) Яка кількість теплоти необхідна для обернення на пару 8 г ефіру, узятого за температури 35 °C?

Достатній рівень

1. а) У поемі О. С. Пушкіна «Євгеній Онєгін» є такі рядки:

Татьяна пред окном стояла,

На стекла хладные дыша,

Задумавшись, моя душа,

Прелестным пальчиком писала

На отуманенном стекле

Заветный вензель О да Е.

Чому на вікні конденсується водяна пара?

б) Яка кількість теплоти виділиться при конденсації 200 г водяної пари, що має температуру 100 °C, й охолодженні води, що утворилася, до температури 40 °C?

2. а) Поясніть фізичний зміст японського прислів’я: «Дощ пройде — земля висохне».

б) Яка кількість теплоти виділиться при конденсації 50 г водяної пари, що має температуру 100 °C, й охолодженні води, що утворилася, до температури 60 °C?

Високий рівень

1. а) Як відомо, після дощу аромат квітів стає сильнішим. Чому?

б) Скільки необхідно спалити спирту, щоб розплавити 2 кг льоду, узятого при −5 °C, й 1 кг отриманої води перетворити на пару? ККД спиртівки 40 %.

2. а) У Ф. І. Тютчева у вірші «Ранок у горах» є такі рядки:

Лишь высших гор до половины

Туманы покрывают скат,

Как бы воздушные руины

Волшебством созданных палат.

Чому схили високих гір бувають у тумані?

б) У бак, що містить воду масою 10 кг при температурі 20 °C, кинули шматок заліза масою 2 кг, нагрітий до температури 500 °C. При цьому деяка кількість води перетворилося на пару. Кінцева температура, що встановилася в баці, дорівнює 24 °C. Визначте масу води, що перетворилася на пару.

ІV. Закріплення вивченого матеріалу

Поміркуй і відповідай

1. Чому дощ охолоджує повітря? Чому фонтани зменшують спеку?

2. Чайник шумить перед закипанням води в ньому. Чому?

3. Поясніть принцип парового приготування їжі.

4. Холодильник час від часу доводиться вимикати й розморожувати. Чому?

V. Домашнє завдання:

Опрацювати теоретичний матеріал за підручником та виконати вправи після параграфа § 48, вик впр.№47(2-6)