кипене. Специфична топлина на изпарение.
кипене. Специфична топлина на изпарение. 8 клас
Развойно съдържание
Цели:запознаване на учениците с явлението кипене; научи да обяснява процеса на кипене въз основа на молекулярно-кинетична теория; разгледайте физическите характеристики на кипенето. Да насърчава учениците да преодоляват трудностите в процеса на умствена дейност, да култивират интерес към физиката.
Демонстрации:наблюдение на процеса на нагряване и кипене на вода в стъклена колба; кипяща вода при високо и ниско налягане.
Аз. Организационен момент
II. Учене на нов материал
Схема на представяне на нов материал;
1. Процес на варене. Демонстрация на кипене.
2. Точка на кипене.
3. Точка на кипене при понижено налягане.
4. Специфична топлина на изпарение.
5. Изчисляване на количеството топлина при изпаряване и кондензация.
1. Урокът може да започне с обяснение на новия материал. Но тъй като въпросите за изпаряването и кипенето са тясно свързани, първо трябва да си припомним основните характеристики на процеса на изпаряване:
- първо, изпарението на течността става при всяка температура;
- второ, течните молекули го напускат само от повърхността. В този случай процесът на изпаряване е придружен от намаляване на вътрешния
енергия на течността и при липса на подаване на топлина към течността, нейната температура трябва постоянно да намалява.
Но има и друг вид изпарение. Товакипи.
Много е удобно да се покаже произходът на този процес, когато водата се нагрява в широка колба.
В същото време могат да се видят малки въздушни мехурчета по дъното и стените на колбата в началото на нагряването: при нормални условия във водата има много разтворени газове. Тъй като налягането в тезимехурчетата се увеличава поради увеличаване на скоростта на движение на молекулите и обемът на мехурчетата се увеличава.
По време на демонстрацията учителят задава следния въпрос:
Какви сили действат върху въздушно мехурче, пълно с пара?
когато е вътре в течността?
С увеличаването на обема на мехура, силата на плаваемост на Архимед, действаща върху него, се увеличава и мехурът започва да плава. На повърхността на водата мехурът се пука и парите от него излизат във въздуха. Наблюдаваме процеса на кипене.
Кипенето е процес на изпаряване, протичащ в целия обем течност при постоянна температура.
2. Температурата, при която настъпва кипене, се наричатемпературакипене.За вода при нормални условия тя е равна на rj = 100 °C.
Учителят задава въпроси:
Защо температурата остава постоянна по време на процеса на кипене?
- Каква е енергията, подадена на течността по време на кипене? Лесно е да се разбере защо температурата на водата остава постоянна по време на кипене: цялото количество топлина от горелката се изразходва за поддържане на вътрешната енергия на кипящата течност - в крайна сметка въздушните мехурчета с пара отнемат значителна енергия, когато се отделят от повърхността на течността.
3. След това учителят може да покаже много ярък експеримент, демонстриращ кипенето на вода, например при 70 ° C.
За този експеримент започваме да изпомпваме въздух от колба с вода, нагрята до тази температура с помощта на помпа Комовски. След известно време водата в колбата започва да кипи - процесът на кипене ще започне.
Обяснението на това явление е следното: с намаляване на налягането на въздуха над водната повърхност е по-лесно за въздушните мехурчета да плават. Следователно те го правят при по-ниска температура. Ето защо високо в планините, на надморска височина 6000-8000 м, няма да можем да заварявамесупа или парче месо. Точката на кипене при такива височини е 70-50 °C. Точката на кипене също може да се увеличи. Това може да стане с помощта на автоклави - мощни котли, в които се създава свръхналягане. В този случай водата може да бъде принудена да заври при температура 200-350 ° C. Автоклавите се използват за стерилизация на медицински инструменти.
„Тенджери под налягане“ работят на същия принцип - тигани с плътно затварящ се капак. Поради налягането на парата над водата се създава налягане до 200 kPa и водата кипи при / = 110-120 °C.
С увеличаване на налягането намаляваме точката на кипене. Именно на този принцип работят хладилниците.
Някои сложни течности, като масло, се състоят от различни фракции с различни точки на кипене. При нагряване на масло чрез изпаряване е възможно разделянето му на съставните му части (мазут, бензин).
Обобщавайки урока, учениците трябва да обърнат внимание на изпълнението на домашната експериментална задача. необходимо е да се обяснят наблюдаваните явления в експериментите.
4. Всеки процес на изпарение протича с намаляване на вътрешната енергия на течността. Следователно, веднага щом достъпът на енергия до кипящата течност спре, процесът на изпаряване чрез кипене спира.
Тъй като кипенето протича при постоянна температура, цялата енергия отива за предаване на енергията на течността, при която мехурчетата пара могат да се издигнат нагоре.
Емпирично е установено, че при нормални условия са необходими 2,3 MJ енергия, за да се превърне 1 kg вода в пара при точката на кипене. За превръщането на 1 kg етер в пара е необходима енергия от 0,4 x 10 bJ.
Подспецифична топлина на изпаряване rразбирайте количеството топлина, необходимо за превръщане на 1 kg течност в пара при точката на кипене.
За различни течностистойностите на специфичната топлина на изпарение са определени и са таблични стойности.
5. Познавайки стойността на специфичната топлина на изпаряване, лесно е да се намери количеството топлина, което отива за превръщането на течността в пара.
За да определите количеството топлина в този случай, можете да използвате следната формула:
Очевидно, ако парата кондензира, тогава количеството топлина, отделена в околната среда, е равно на:
Знакът "-" показва, че веществото отделя топлина. В този случай парата се превръща в течност, която има същата температура, която е имала парата по време на кондензацията. Кондензацията, подобно на изпарението, възниква при постоянна температура.
III.Затвърждаване на наученото
Ако в края на урока остане време, можете колективно да анализирате няколко прости задачи по изучаваната тема:
Коя от течностите - вода, живак или етер - кипи при най-ниска температура?
В какво агрегатно състояние е алкохолът при 100°C и водата при 100°C при нормално налягане? Какво има повече вътрешна енергия: вода при температура 100 ° C или нейните пари със същата маса при същата температура?
1. § 18 от учебника; въпроси и упражнения към параграфа.
2. Сборник задачи от В. И. Лукашик, № 1109-1111.