Тема: Давление насыщенного пара

Тема: Давление насыщенного пара

Цель урока: выяснить, как давление насыщенного пара зависит от температуры и как происходит процесс кипения

 

Задачи урока:

1) изучить понятия по теме, учиться объяснять их смысл и значение;

2) выявить физические условия, от которых зависит скорость испарения;

3) установить зависимость давления и плотности насыщенного пара от определенных физических величин (объем, температура);

4) проследить процесс кипения;

5) учиться объяснять явления по теме, находить способы влияния на эти явления;

6) формировать навыки самостоятельной работы, способность наблюдать физические явления, делать выводы;

7) учить формулировать учебную проблему, определять на основе сопутствующих условий пути решения проблемы;

8) учить согласовывать учебные действия;

9) развивать интерес к предмету на основе его практической значимости, актуализации смысла и значения изучаемого материала

Ход урока:

 

Организационный момент

2.Проверка домашнего задания.

А 1. При какой температуре молекулы могут покидать поверхность воды?

1) только при температуре кипения

2) только при температуре выше 100 °С

3) только при температуре выше 20 °С

4) при любой температуре выше 0 °С

А 2. Хаотичность теплового движения молекул жидкости приводит к тому, что

Жидкость в открытом сосуде испаряется при любой температуре

2) температура жидкости во время её кипения не изменяется

3) жидкость трудно сжать

4) жидкость при охлаждении кристаллизуется

А 3. Вода может испаряться

1) только при кипении

2) только при нагревании

При любой температуре, если пар в воздухе над поверхностью воды является ненасыщенным

4) при любой температуре, если пар в воздухе над поверхностью воды является насыщенным

А 4. Часть воды испарилась из чашки при отсутствии теплообмена с окружающей средой. Температура воды, оставшейся в чашке,

1) увеличилась

Уменьшилась

3) не изменилась

4) увеличилась или уменьшилась в зависимости от скорости испарения

А 5. Закупоренную бутылку, которая наполовину заполнена квасом, из тёплой комнаты переносят на холодный балкон. Через некоторое время устанавливается тепловое равновесие. Какое из приведённых ниже утверждений верное? В начальном состоянии водяной пар в бутылке являлся

1) насыщенным паром, в конечном состоянии — ненасыщенным

2) ненасыщенным паром, в конечном состоянии — насыщенным

Насыщенным паром, в конечном состоянии — тоже насыщенным

4) ненасыщенным паром, в конечном состоянии — тоже ненасыщенным

Объяснение нового материала

На этом уроке мы разберём свойства несколько специфичного газа – насыщенного пара. Мы дадим определение этому газу, укажем, чем он принципиально отличается от идеальных газов, рассмотренных нами ранее, и, конкретнее, чем отличается зависимость давления насыщенного газа. Также в этом уроке будет рассмотрен и описан такой процесс, как кипение.

Насыщенный пар

На предыдущих уроках мы ввели понятие идеального газа в качестве модели, в рамках которой справедливы все газовые законы, которые мы изучали. Однако это не означает, что молекулярная физика и, в частности, молекулярно-кинетическая теория ограничивается изучением только идеальных газов. Для реальных газов наши выкладки по теме «основы молекулярно-кинетической теории», конечно же, являются справедливыми. Однако связь параметров реальных газов между собой ожидаемо имеет несколько другой вид, нежели эта связь для идеальных газов.

Рассмотрим такой реальный газ, как насыщенный пар. Напомним, что просто паром по умолчанию называется газообразное состояние некоего вещества (чаще всего, говоря «пар», подразумевают именно водяной пар). Насыщенный же пар означает следующее:

Определение. Насыщенный пар – пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью. То есть количество молекул жидкости, покидающих жидкость за некий отрезок времени, в среднем равно количеству молекул пара, возвращающихся обратно в жидкость (см. рис. 1). Область насыщенного пара всегда есть над любой поверхностью жидкости. Чтобы создать более широкую область, следует предотвратить утечку молекул пара в окружающую среду (герметично закрыть сосуд).

Рис. 1 (Источник) Рис. 2.

Для понимания отличий насыщенного пара от идеального газа нужно представить себе два опыта.

Во-первых, возьмём герметично закрытый сосуд с водой и начнём его нагревать. С увеличением температуры молекулы жидкости будут иметь всё большую кинетическую энергию, и всё большее количество молекул сможет вырваться из жидкости (см. рис. 2), следовательно, будет расти концентрация пара и, следовательно, его давление. Итак, первое положение:

Давление и плотность насыщенного пара при данной температуре — это максимальные давление и плотность, которое может иметь пар, находящийся в состоянии динамического равновесия со своей жидкостью при этой температуре.

Кипение

. А как выдумаете, случайно ли мы, говоря о температуре кипения жидкости, указываем давление?

Конечно же, неслучайно. Пузырьки кипящей жидкости лопаются при условии, что давление пара в них не меньше, чем давление снаружи. Значит, чем меньше внешнее давление, тем при более низкой температуре закипит жидкость. И наоборот.

Дело в том, что в воде всегда есть растворённый воздух, а в результате увеличения температуры его растворимость уменьшается, и образуются микропузырьки. Так как дно и стенки сосуда не идеально гладкие, эти пузырьки цепляются за неровности внутренней стороны сосуда. Теперь раздел вода-воздух существует не только у поверхности воды, но и внутри объёма воды, и в пузырьки начинают переходить молекулы воды. Таким образом, внутри пузырьков появляется насыщенный пар. Далее эти пузырьки начинают всплывать, увеличиваясь в объёме и принимая большее количество молекул воды внутрь себя, а у поверхности лопаются, выбрасывая насыщенный пар в окружающую среду (рис. 4).

Условием же образования и всплытия этих пузырьков является следующее неравенство: давление насыщенного пара должно быть больше или равняться атмосферному давлению.

Таким образом, так как давление насыщенного пара зависит от температуры, температура кипения определяется давлением окружающей среды: чем оно меньше, тем при более низкой температуре закипает жидкость, и наоборот.

1. Что такое испарение?

2. От чего зависит скорость испарения?

3. Что такое насыщенный и что такое ненасыщенный пар?

4. Почему жидкость испаряется при любой температуре?

5. От чего зависит давление насыщенного пара?

- Ответы на вопросы, обсуждение ответов.

1. По какой формуле определяется давление газа в зависимости от температуры?

2. Что такое кипение?

3. От чего зависит температура кипения жидкости?

4. Как происходит процесс кипения?

5. Как изменяется температура кипения жидкости с высотой?

 

Применение новых знаний

- Выполнение теста (Приложение 1)

Приложение 2

Рефлексия

- Получили мы ответ на поставленный вопрос?

- Что помогло нам найти ответ на вопрос? (Опыт, наблюдение физических явлений в повседневной жизни, целенаправленная работа с текстом параграфов, общеучебные умения и навыки).

- Помог ли проблемный вопрос лучше понять и усвоить тему?

- Как оцениваете свою работу?

- Чему научились? Какие умения и навыки закрепили?

 

Тема: Давление насыщенного пара

Цель урока: выяснить, как давление насыщенного пара зависит от температуры и как происходит процесс кипения

 

Задачи урока:

1) изучить понятия по теме, учиться объяснять их смысл и значение;

2) выявить физические условия, от которых зависит скорость испарения;

3) установить зависимость давления и плотности насыщенного пара от определенных физических величин (объем, температура);

4) проследить процесс кипения;

5) учиться объяснять явления по теме, находить способы влияния на эти явления;

6) формировать навыки самостоятельной работы, способность наблюдать физические явления, делать выводы;

7) учить формулировать учебную проблему, определять на основе сопутствующих условий пути решения проблемы;

8) учить согласовывать учебные действия;

9) развивать интерес к предмету на основе его практической значимости, актуализации смысла и значения изучаемого материала

Ход урока:

 

Организационный момент

2.Проверка домашнего задания.

А 1. При какой температуре молекулы могут покидать поверхность воды?

1) только при температуре кипения

2) только при температуре выше 100 °С

3) только при температуре выше 20 °С

4) при любой температуре выше 0 °С

А 2. Хаотичность теплового движения молекул жидкости приводит к тому, что