Плавление/замерзание .Кипение/конденсация. Испарение. Объяснение изменения состояний c точки зрения теории элементарных частиц

Игра «Броуновское движение»

Что в рисунках общего?Чем они различаются?

Цели обучения:

- повторить теорию частиц;
- понимать различие между температурой и количеством теплоты, и что
тепловая энергия изменяет движение частиц;
- нарисовать кривую нагревания и отметить ее характерные черты
- изучить охлаждение;
- нарисовать кривую охлаждения и отметить ее характерные черты;
- объяснить свои наблюдения, используя теорию частиц;
- изучить кипение.
 

Вещества состоят из частиц: атомов, молекул и ионов.
Как же расположены эти частицы внутри различных веществ? Двигаются ли они? Можно ли увидеть их движение?
Влияет ли расположение частиц и их характер движения на состояние и свойства веществ?
Можно ли повлиять извне на движение частиц? К каким изменениям это может привести?
Как называются такие изменения и с чем они связаны?
На эти вопросы мы ответим с вами на сегодняшнем уроке.

Опыт 1.

Реактивы и оборудование: молоко, красители (колера), раствор мыла, пипетки, ватные палочки, кристаллизатор.

Ход работы: Наливаем молоко в кристаллизатор и на поверхность молока наносим несколько капель красителей различных цветов. Для ускорения движения с помощью ватных палочек вносим раствор мыла и наблюдаем за движением частиц.

Частицы в веществах постоянно движутся. Для того, чтобы увидеть движение частиц и влияние теплоты
на скорость их движения, проведем следующие
опыты.

Видео №1. Опыт с молоком
https://www.youtube.com/watch?v=3DXWm9vqLRI

Вывод:

- Как видно из опыта, происходит взаимное проникновение
молекул одного вещества между молекулами другого вещества,
этот процесс называется диффузией.
С помощью этого процесса можно увидеть движение частиц.

Опыт 2.

Реактивы и оборудование: краситель синего цвет, вода комнатной температуры 600 мл, теплая вода 200 мл, 4 колбы объемом 200 мл, стеклянные пластинки.

Ход работы: В двух колбах готовим растворы красителя, используя воду комнатной температуры. В третью колбу наливаем воду комнатной температуры и в четвертую - теплую воду. Колбы, содержащие растворы красителя, переворачиваем с помощью стеклянных пластинок в колбы с холодной и теплой водой. Наблюдаем за движением частиц.

Видео №2.

Вывод:

Как видно из опыта, в колбе, где была налита теплая вода, смешение жидкостей идет быстрее, чем с холодной водой, значит, частицы там движутся быстрее.
Теплая вода обладает большим количеством теплоты, чем холодная. Значит, количество теплоты, которым обладает вещество, влияет на скорость движения частиц.
Кода мы нагреваем вещество, мы сообщаем ему определенное количество теплоты, и при этом температура вещества повышается.
Чем выше температура, тем быстрее движутся частицы.
- А чем же отличаются понятия количество теплоты и температура?

Чтобы понять, в чем разница между понятиями температура и количество теплоты, проведем следующие опыты.

     Опыт 1.
Реактивы и оборудование: 20 мл воды, 20 мл подсолнечного масла, 2 термометра, секундомер, 2 спиртовки, 2 штатива .

Ход работы: Возьмем одинаковые объемы воды и подсолнечного масла, измерим их начальную температуру , запишем их и будем нагревать их ровно 1 минуту, после чего посмотрим, как изменилась их температура.

 
Опыт 2.

Реактивы и оборудование: 20 мл воды, 20 мл подсолнечного масла, 2 термометра, 2 спиртовки, 2 штатива .

Ход работы: Возьмем одинаковые объемы воды и подсолнечного масла, измерим их температуры и будем нагревать их до 50 градусов.

Видео №3.

Результаты:

Сообщая веществам одинаковые количества теплоты, получили разные температуры жидкостей, 60 градусов у воды и 70 градусов у масла.
Нагревая оба вещества до 50 градусов, затратили разное время, значит, и разное количество теплоты.

Вывод:

- Тела при разной температуре могут обладать одинаковым количеством теплоты, и наоборот: тела с одинаковой температурой могут иметь разное количество теплоты.
- Если температура тела возросла, это означает, что тело
получило некоторое количество теплоты, если температура
тела понизилась — оно отдало некоторое количество
теплоты.
- Температура – это «степени нагретости тела»

Определения:

- Энергия, которую получает или теряет тело в процессе теплообмена с окружающей средой, называется количеством теплоты или просто теплотой.

-Температура - это величина, характеризующая способность тел к теплообмену. А именно: разность температур двух систем при постоянных внешних параметрах определяет возможность теплообмена между ними и направление передачи энергии.
Следовательно, температура является мерилом интенсивности теплового движения частиц.

Итак, мы выяснили, что частицы находятся в движении, и на скорость их движения влияет количество теплоты, которым обладает тело.
А влияет ли расположение частиц в веществе и то, как они движутся, на каком расстоянии находятся друг от друга на состояние вещества?
Какие же существуют состояния веществ?

Видео №4. Агрегатные состояния веществ.
https://www.youtube.com/watch?v=NA6B9Z3XtT4

При нагревании или охлаждении вещества, то есть, при подводе к нему некоторого количества теплоты или отводе от него некоторого количества теплоты, что приводит к изменению температуры, вещества переходят из одного агрегатного состояния в другое.

ЖИДКОСТЬ

Твердое тело

ГАЗ

кристаллизация

плавление

парообразование

конденсация

сублимация

десублимация

Существует шесть процессов, которые определяют варианты перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое.

Газ Жидкость Твердое тело

отвердевание

Запишем названия этих процессов на английском языке.

MELTS EVAPORATES/BOILS

SOLID LIQUID GAS

SOLIDIFIES CONDENSES

 Внутренняя энергия - это энергия движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело.

Видео №6
Плавление и отвердевание олова

http://www.youtube.com/watch?v=oazHtOPDbjM

Лабораторная работа «Изучение охлаждения»

Цели обучения:
- изучить охлаждение;
- вывести кривую охлаждения и отметить ее характерные черты;
- объяснить теорию частиц для своих наблюдений.
Цель лабораторной работы: (учащиеся записывают сами)
Реактивы и оборудование: парафин, водяная баня, лед, кристаллизатор, датчик температуры, фарфоровая чашка, тигельные щипцы, секундомер.
Инструкция:
- Положите данное количество парафина в фарфоровую чашку и расплавьте его до жидкого состояния, затем охладите до температуры затвердевания используя лед. Фиксируйте понижение температуры каждую минуту. Данные занесите в таблицу.
- Отметьте температуру затвердевания, сколько минут длится этот процесс.

- Постройте график охлаждения парафина, используя полученные данные, отметьте, в каком состоянии находится парафин на каждом участке кривой и как изменяется температура.
- Опишите характер движения частиц на каждом участке графика.

Таблица полученных данных:

Кривая охлаждения воды

Вывод:


Обсуждение и предложения:

Переход вещества из жидкого состояния в газообразное называют парообразованием.
Этот процесс может происходить при испарении и кипении веществ.

Различия кипения и испарения:

Испарением называют процесс парообразования, происходящий с открытой поверхности жидкости при любой температуре
Молекулы жидкости, участвуя в тепловом движении, непрерывно сталкиваются между собой. Это приводит к тому, что некоторые из них приобретают энергию, достаточную для преодоления молекулярного притяжения. Такие молекулы, находясь у поверхности жидкости, вылетают из неё, образуя над жидкостью пар (газ).

Кипением называют процесс парообразования , происходящее одновременно и с поверхности, и по всему объему жидкости. Оно состоит в том, что всплывают и лопаются многочисленные пузырьки, вызывая характерное бурление.
Кипение жидкости начинается при определенной и не изменяющейся в процессе кипения температуре и может происходить только при подводе энергии извне, то есть, при нагревании. Молекулы приобретают больше энергии за счет нагревания, и процесс парообразования при кипении происходит намного быстрее, чем при испарении.

Лабораторная работа №3«Изучение кипения»

Цели обучения:
- изучить нагревание и кипение;
- вывести кривую нагревания и кипения воды, отметить ее характерные черты;
- объяснить теорию частиц для своих наблюдений;
- понимать разницу между испарением и кипением на уровне частиц.
Цель лабораторной работы: (учащиеся записывают сами)
Реактивы и оборудование: термостойкая пробирка, вода, температурный
датчик, спиртовка, штатив, секундомер.
Инструкция:
Налейте в пробирку 10 мл воды. Установите ее в лапке штатива. Нагрейте и вскипятите воду в пробирке.
- Фиксируйте повышение температуры каждую минуту до кипения. Занесите данные в таблицу. Отметьте температуру кипения воды .
- Составьте кривую нагревания и кипения воды. Напишите, чем отличается кипение от испарения на уровне частиц.

Таблица полученных данных:

Кривая нагревания и кипения воды.

Выводы:


Обсуждение и предложения:

Видео №8.

Переход вещества из газообразного состояния в жидкое называют конденсацией