Испарение и кипение конспект 10 класс

Обновлено: 05.07.2024

Из повседневных наблюдений известно, что количество воды или другой жидкости, которая находится в открытом сосуде, постепенно уменьшается. На самом деле жидкость не может исчезнуть бесследно она превращается в пар.

Испарением называют переход молекул из жидкости в пар.

Процесс испарения можно объяснить с точки зрения молекул. Жидкость покидают молекулы с большей скоростью. То есть обладают большей кинетической энергией. А остаются медленные молекулы, то есть обладающие меньшей энергией. Поэтому температура испаряющейся жидкости понижается.

Отчего зависит испарение.

1. От температуры (Чем выше температура, тем больше молекул может покинут жидкость).

2. Зависит от рода испаряющейся жидкости, то есть от плотности жидкости (опыт: на промокательную бумагу нанесем капельку воды, спирта, масло, эфира. Повесим этот листочек на доску. И мы увидим, что эфир испаряется быстрее, чем другие жидкости. После испарения всех жидкостей, на бумаге останется пятно от масла. Вывод, чем больше плотность жидкости, тем труднее молекулам покинуть жидкость).

3. От ветра (ветер помогает молекулам преодолеть притяжение других молекул и покинуть жидкость).

4. От площади испаряемой поверхности (чем больше площадь, тем больше молекул покинет жидкость).

Понятие о конденсации жидкости. Объяснение конденсации с точки зрения молекул

Летним вечером, когда воздух становится холоднее, выпадает роса. Это водяной пар, находящийся в воздухе. Он при охлаждении конденсируется, и маленькие капельки воды оседают на траве и листьях.

Конденсацией называют переход молекул из пара в жидкость.

Проведем опыт: возьмём колбу и нальем воду. И закроем пробкой с V образной трубкой. Поставим на нагреватель и доведем до кипения. Пар, образующийся при кипении, проходит через трубку. Ударяется о стеклянную пластинку и превращается в воду. Капельки воды начинают падать от поверхности стекла. Молекулы пара, ударяясь о поверхность, уменьшают свою скорость, поэтому происходит переход из одного агрегатного состояния в другое.

Понятие кипения

Испарением и конденсацией сопровождается процесс кипения жидкости.

Понаблюдаем это явление на опыте. Для этого будем нагревать воду в открытом стеклянном сосуде. Измеряя её температуру. При нагревании испарение воды с поверхности усиливается. Иногда даже можно заметить над ней туман. Это водяной пар конденсируется в воздухе при охлаждении. Образует мельчайшие капельки. При дальнейшем повышении температуры, мы заметим появление в воде многочисленных мелких пузырьков. Их размеры постепенно растут, это пузырьки воздуха, который растворен в воде. При нагревании излишек воздуха выделяется из воды в виде пузырьков. В них содержится насыщенный водяной пар. Так как вода испаряется внутрь этих пузырьков воздуха. По мере дальнейшего нагревания воды пузырьки становятся крупнее, и их количество увеличивается. С ростом размеров пузырьков возрастает и Сила Архимеда. Выталкивающая их из воды, и они всплывают на поверхность. В этот момент будет слышен шум, предшествующей обычно кипению. При определённой температуре с приближением к поверхности жидкости. Объем пузырьков резко возрастает на поверхности. Они лопают. И находящиеся в них насыщенный пар выходит в атмосферу. Вода кипит.

Признаки кипения

Выделим признаки кипения:

1). Появляются мелкие пузырьки, которые увеличиваются и поднимаются, вверх.

2). Сопровождается испарением.

3). Сопровождается конденсацией.

4) Температура не изменяется.

5) Нужен нагреватель.

6) Сопровождается шумом.

Зависимость температуры кипения от давления.

Чтобы показать, зависимость температуры кипения от давления, рассмотрим опыт: Возьмём колбу, заполненную водой. Поставим на нагреватель. Доведем воду до кипения и плотно закроем колбу пробкой. Перевернем колбу и опустим в кольцо закреплённое в штативе. Под колбой установим пустую чашу. Казалось бы вода в колбе прекратила кипение. Но как только мы начнём обливать эту колбу холодной водой, вода снова закипит. Отсюда можно сделать вывод. При обливании холодной водой, давление в колбе уменьшается. И уменьшается температура кипения. Кипение при низком давлении применяется при изготовлении сахара, различных сладостей, сухого молока и других кондитерских изделий. В скороварках, автоклавах создают условия высокого давления. И при этом повышается температура кипения. Такие устройства используют для стерилизации медицинских инструментов, для быстрого приготовления мясных изделий. Также при изготовлении клея и стеариновой кислоты.

Испарение – процесс превращения жидкости в пар, происходящий с поверхности жидкости.

Конденсация – процесс превращения пара в жидкость.

Кипение – это процесс парообразования, происходящий по всему объему жидкости при температуре кипения при определенной температуре кипения и внешнем давлении.

Динамическое равновесие – состояние, при котором число молекул, покидающих поверхность жидкости за некоторый промежуток времени, будет равно в среднем числу молекул пара, возвратившихся за то же время в жидкость.

Пар – состояние вещества при температуре ниже критической, когда у пара есть возможность превратиться в жидкость.

Насыщенный пар – пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.

Ненасыщенный пар – если пар постепенно сжимают при постоянной температуре, а превращение его в жидкость не происходит, то такой пар называют насыщенным.

Давление насыщенного пара – давление p_н.п. пара, при котором жидкость находится в равновесии со своим паром.

Критическая температура – максимальная температура, при которой пар еще может превратиться в жидкость.

Абсолютная влажность – плотность водяного пара в воздухе.

Относительная влажность – отношение парциального давления p водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению p_н.п. насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах.

Парциальное давление водяного пара – давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали.

Точка росы – температура, при которой водяной пар становится насыщенным.

Гигрометр, психрометр – приборы для измерения влажности воздуха

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1. Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б., Сотский Н.Н. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 225 – 234.

2. Рымкевич А. П. Сборник задач по физике. 10-11 класс. - М.: Дрофа, 2009. – С. 78 – 80.

3. Элементарный учебник физики. Учебное пособие в 3 т./под редакцией академика Ландсберга Г. С.: Т.1. Механика. Теплота. Молекулярная физика. – 13-е изд. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. С. 529 – 556.

Открытые электронные ресурсы:

Основное содержание урока

Идеальный газ нельзя превратить в жидкость. В жидкость можно превратить реальный газ.

Вы уже знакомы с процессами испарения, конденсации и кипения. Если число молекул, покидающих жидкость за определённый промежуток времени, больше числа молекул, возвращающихся в неё, то мы наблюдаем испарение. Чем выше температура жидкости, тем большее число молекул имеет достаточную для вылета из жидкости кинетическую энергию, тем быстрее идет испарение. Если число молекул, возвращающихся в жидкость, будет больше, покидающих её, то мы наблюдаем процесс конденсации.

Кипение – это процесс парообразования, происходящий по всему объему жидкости при температуре кипения при определенной температуре кипения и внешнем давлении.

Динамическое равновесие – состояние, при котором число молекул, покидающих поверхность жидкости за некоторый промежуток времени, будет равно в среднем числу молекул пара, возвратившихся за то же время в жидкость.

Пар – состояние вещества при температуре ниже критической, когда у пара есть возможность превратиться в жидкость.

Состояние вещества при температуре выше критической называется газом; при температуре ниже критической, когда у пара есть возможность превратиться в жидкость, - паром.

Насыщенный пар – пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.

Если пар постепенно сжимают при постоянной температуре, а превращение его в жидкость не происходит, то такой пар называют насыщенным

Давление насыщенного пара – давление p_н.п. пара, при котором жидкость находится в равновесии со своим паром.

Газовые законы для насыщенного пара несправедливы. В то же время состояние насыщенного пара достаточно точно описывается уравнением Менделеева-Клапейрона.

Свойства насыщенного и ненасыщенного пара различны.

Так как давление насыщенного пара не зависит от объёма, то, следовательно, оно зависит только от температуры.

Однако эта зависимость, найденная экспериментально, не является прямо пропорциональной, как у идеального газа при постоянном объёме. С увеличением температуры давление реального насыщенного пара растёт быстрее, чем давление идеального газа.

Критическая температура – максимальная температура, при которой пар еще может превратиться в жидкость.

Главное различие в поведении идеального газа и насыщенного пара состоит в том, что при изменении температуры пара в закрытом сосуде (или при изменении объёма при постоянной температуре) изменяется масса пара.

Абсолютная влажность – плотность водяного пара в воздухе.

Относительная влажность – отношение парциального давления p водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению p_н.п. насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах:

Парциальное давление водяного пара – давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали.

Точка росы – температура, при которой водяной пар становится насыщенным.

Гигрометр, психрометр – приборы для измерения влажности воздуха.

Разбор тренировочных заданий

1. Относительная влажность воздуха в закрытом сосуде с поршнем равна 40%. Объем сосуда за счет движения поршня медленно уменьшают при постоянной температуре. В конечном состоянии объем сосуда в 3 раза меньше начального. Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений, и укажите их номера.

1. При уменьшении объема сосуда в 2,5 раза на стенках появляется роса.

2. Давление пара в сосуде все время увеличивается.

3. В конечном и начальном состоянии масса пара в сосуде одинакова.

4. При уменьшении объема в 2 раза относительная влажность воздуха в сосуде стала равна 80%.

5. В конечном состоянии весь пар в сосуде сконденсировался.

После уменьшения объёма в 2 раза относительная влажность воздуха увеличилась в 2 раза и стала 80%. Когда объём стал в 2,5 раза меньше первоначального, относительная влажность достигла 100%, после чего водяные пары начинают конденсироваться на стенках. При дальнейшем уменьшении объёма давление водяных паров оставалось постоянным. В конечном состоянии не весь пар в сосуде сконденсировался.

Верны первое и четвёртое утверждения.

2. Относительная влажность воздуха равна 42%, парциальное давление пара при температуре 20 °С равно 980 Па. Каково давление насыщенного пара при заданной температуре? (Ответ дать в паскалях, округлив до целых.)

Относительная влажность воздуха связана с парциальным давлением пара при некоторой температуре и давлением насыщенных паров при той же температуре соотношением

φ = (p/p_н.п.) ∙ 100%. Отсюда находим давление насыщенного пара при 20 °С:

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Тип урока: изучение нового материала

Форма урока: комбинированный

Образовательные: Ознакомить студентов с закономерностями парообразования; продолжить формировать умение применять основные положения М.К.Т. в объяснении физических явлений; учиться решать качественные задачи;

Развивающие: умение применять знания теории на практике; формирование интеллектуальных умений: анализировать, выделять главное, существенное в изучаемом материале, делать выводы; развитие наблюдательности, самостоятельности; развитие познавательного интереса;

Воспитательные: продолжить формирование представлений о единстве и взаимосвязи явлений природы.

Организационный момент (мотивация учебной деятельности)

Что называется уравнением состояния?

Что такое изопроцессы?

Законы Бойля_Мариотта, Гей-Люссака,Шарля

Изучение нового материала

- Какие состояния вещества вы знаете? - Жидкие, газообразные, твердые.

Все вы наверное замечали, если оставить в открытом флаконе духи или тушь, то через достаточно продолжительное время, жидкость, содержащаяся в открытом сосуде, постепенно уменьшается, а с течением времени жидкость и вовсе может исчезнуть.

- Что же происходит с жидкостью? - Жидкость испаряется. –

Испарение - переход вещества из жидкого состояния в газообразное.Этот процесс непрерывен, поэтому жидкость испаряется постепенно. Явление испарения играет огромную роль в природе, в быту и в технике.

Приведите примеры испарения? - . - Круговорот воды на Земле. –

Ежегодно с поверхности Земли испаряется около 500 000 миллиардов тонн воды. При испарении, жидкость покидают молекулы, кинетическая энергия которых больше, поэтому средняя кинетическая энергия уменьшается при испарении. - Так как кинетическая энергия уменьшается, то к чему это приводит? - Если кинетическая энергия уменьшается, то температура тоже уменьшается. –

То есть при испарении происходит охлаждение жидкости. Например, смочив руку какой- нибудь быстро испаряющейся жидкостью, вы почувствуете сильное охлаждение. Оно усилиться, если вы подуете на руку, то есть еще говорят МОКРОМУ ХОЛОДНО. –

Охлаждением при испарении летучих жидкостей пользуются врачи.

- В жарких странах для охлаждения воды, ее обычно содержат в пористых глиняных сосудах. Вода, просачивающаяся через поры сосуда, испаряется, охлаждая воду в сосуде.

А если лишить жидкость возможности испаряться, то охлаждение ее будет происходить гораздо медленнее. Вспомните, как долго остывает жирный суп. Слой жира на его поверхности мешает выходу быстрых молекул воды. Жидкость почти не испаряется, так как большие молекулы жира более прочно сцеплены друг с другом, чем молекулы воды.

Испарение происходит с поверхности жидкости при любой температуре . Скорость испарения тем больше, чем больше площадь поверхности жидкости. Поэтому, чтобы белье быстро сохло, его распрямляют, а не вешают скомканным.. Конденсация- это переход вещества из газообразного состояния в жидкое. Если испарение жидкости сопровождается ее охлаждением, то конденсация пара, наоборот, приводит к нагреванию жидкости.

Примеры конденсации:

- Роса летним вечером, когда воздух охлаждается.

Если число молекул, покидающих поверхность жидкости, становится равным числу молекул пара, возвращающихся за то же время в жидкость, то устанавливается равновесие,которое называется динамическим.

Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называется насыщенным паром.

В атмосферном воздухе всегда присутствуют пары воды при некотором парциальном давлении p , которое, как правило, меньше давления насыщенного пара p ₀ . Отношение p / p ₀ , выраженное в процентах, называется относительной влажностью воздуха.

Испарение может происходить не только с поверхности, но и в объеме жидкости. В жидкости всегда имеются мельчайшие пузырьки газа. Если давление насыщенного пара жидкости равно внешнему давлению (т. е. давлению газа в пузырьках) или превышает его, жидкость будет испаряться внутрь пузырьков. Пузырьки, наполненные паром, расширяются и всплывают на поверхность. Этот процесс называется кипением . Таким образом, кипение жидкости начинается при такой температуре, при которой давление ее насыщенных паров становится равным внешнему давлению .

В частности, при нормальном атмосферном давлении вода кипит при температуре 100 °С. Это значит, что при такой температуре давление насыщенных паров воды равно1 атм. При подъеме в горы атмосферное давление уменьшается, и поэтому температура кипения воды понижается (приблизительно на 1 °С на каждые 300 метров высоты). На высоте 7 км давление составляет примерно 0,4 атм, и температура кипения понижается до 70 °С.

Все реальные газы (кислород, азот, водород и т. д.) при определенных условиях способны превращаться в жидкость. Однако такое превращение может происходить только при температурах ниже определенной, так называемой критической температуры T _кр .

Критическая температура – температура, при которой исчезают различия в физических свойствах между жидкостью и ее насыщенным паром Например, для воды критическая температура равна 647,3 К, для азота 126 К, для кислорода 154,3 К. При комнатной температуре (≈ 300 К) вода может находиться и в жидком, и в газообразном состояниях, а азот и кислород существуют только в виде газов.

При температуре выше температуры критической ни при каких давлениях газ нельзя обратить в жидкость. Газы, находящиеся в жидком состоянии, называются сжиженными.

Применение в медицине – кислородные подушки.

III .Формирование практических умений и навыков

А)Решение качественных задач

1. Что быстрее потушит пламя – кипяток или холодная вода?

- Быстрее потушит пламя кипяток, так как он превращается в пар быстрее, чем холодная вода, а пар прекращает доступ кислорода к горящему телу.

2. Вы собрались завтракать и налили в стакан черный кофе, но зазвонил телефон. Что надо сделать, чтобы к вашему возвращению кофе был бы горячее: налить в него молока сразу, перед уходом, или после, когда вы вернетесь? Почему?

- Молоко надо налить в кофе сразу, перед уходом, так как молоко содержит жир, а он замедляет испарение. Следовательно, кофе остынет медленнее.

3. Почему, когда, купаясь в жаркий день, вы входите в воду, вода кажется холоднее, а когда выходите, то воздух кажется холоднее воды?

- Вода нагревается медленнее, чем воздух, поэтому она холоднее воздуха. Когда мы выходим из воды, на нас остаются капли воды, которые испаряются. Испарение происходит с поглощением энергии, которую капельки воды забирают тела. Тело при этом охлаждается, и воздух кажется холоднее воды.

4. Почему сырые спички или дрова не загораются?

- Так как спичка сырая, то часть энергии расходуется на испарении влаги, содержащиеся в сырой спичке. Поэтому спичка не может нагреться до температуры воспламенения и не загорается, также и дрова.

Ответ: Старшая и средняя дочери очень хотели, чтоб их чайники закипели быстрее, и часто поднимали крышки чайников, проверяя, не кипит ли в них вода. Младшая дочь замуж не хотела и в чайник не заглядывала!

Б) Решение количественных задач:

1.Сколько молекул содержится в 18 г Н ₂ О?

m = m ₀ N N = m / m ₀ =18*10 -3 /2,7*10 -26 =6,6*10 23

2. Каково давление сжатого водорода, находящегося в баллоне объемом 20 л при температуре 27 0 С, если масса водорода 2 кг? (молярная масса водорода 2*10 -3 кг/моль)

М=2*10 -3 кг/моль pV = RT

P = mRT / VM=125*10 6 Па

3. Чему равна средняя кинетическая энергия молекул газа при давлении Р=8*10 5 Па, если в 1 м 3 содержится 3*10 27 молекул.

4. Масса молекулы водорода равна 0,23*10 -24 кг. Найти молярную массу водорода .

IV . C амостоятельная работа

1.Найти массу воды, содержащую 0,05 моль вещества. (масса молекулы воды равна 2,7*10 -26 кг)

2.В сосуде объемом 0,01 м 3 находится 6*10 10 молекул газа. Чему равна концентрация молекул?

3. Найти массу газа, находящегося под давлением 3*10 7 Па,занимающего объем 0,5 м 3 .Молярная масса газа 2,6*10 -3 кг/моль, температура 340 К.

1.Газ массой 6 кг имеет давление 200 кПа и занимает объем 5 м 3 . Чему равна среднеквадратичная скорость молекул газа?

2.Найти молярную массу азота, если масса молекулы азота равна 0,68*10 -26 кг.

3. Найти объем газа, массой 1,2 кг, находящегося под давлением 4*10 7 Па. Молярная масса газа 3,6*10 -3 кг/моль, температура 240 К.

V .Домашнее задание: выучить конспект. Решить задачу:

Найти плотность углерода, если его давление равно 1,35 кПа, а квадрат скорости его молекул равен 2*10 5 м 2 /с 2 .

Цели: создание условий для расширения знаний обучающихся о физических явлениях.

Задачи:

расширить знания учащихся об испарении, кипении, конденсации, свойствах насыщенного пара;
продолжить работу над формированием умений учащихся анализировать и сравнивать физические процессы (испарение и кипение), свойства изучаемых объектов (насыщенного и ненасыщенного пара);
продолжить работу над формированием умений учащихся приобретать знания из различных источников; наблюдать явления и делать выводы.
Развивать коммуникативные умения

Оборудование: компьютеры, химическая колба, насос, стекло.

Наглядность: презентация.

Ход урока

Учитель: посмотрите на фото. Какие явления природы они отображают?

Учитель:

Бледнеет ночь. Туманов пелена В лощинах и лугах становится белее, Звучнее лес, безжизненней луна И серебро росы на стеклах холоднее.

Люди каких профессий сталкиваются с ними в своей повседневной деятельности?.

Читайте также: