Технологическая карта урока "Жидкость и пар"

Группа

№130 ТЭ «Техническая эксплуатация подвижного состава железных дорог»

Тема урока

Жидкость и пар.

Цель урока

Задачи урока

 - Изучение понятий насыщенного и ненасыщенного пара, влажности воздуха, ознакомить с приборами для измерения влажности.

- Способствовать формированию представлений о насыщенном и ненасыщенном паре, влажности воздуха, а также их практической  значимости, полезность приобретаемых знаний;

- развивать мыслительную деятельность, логическое мышление, внимание, речь;

- воспитывать коммуникативные умения, культуру умственный труд.

Обучающийся должен

                            Знать:

- основные положения МКТ;

- модель идеального газа;

- уравнение Клайперона-Менделеева.

Уметь:

- вычислять давление газа;

- вычислять температуру тела.

Формируемые компетенции

ОК.2 Организовывать собственную деятельность, исходя из цели и способов ее достижения, определенных руководителем;

ОК.6 Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, клиентами.

Показатель оценки результата

- Знать понятие насыщенные и ненасыщенные пары, влажность воздуха, способ ее определения;

- Уметь определять влажность воздуха.

Межпредметные связи

Обеспечивающие дисциплины

ОДП.11 Математика

ОДБ.02 Литература        

Обеспечиваемые дисциплины

(модули, МДК)

МДК.01.01 Устройство, техническое обслуживание и ремонт узлов локомотива.

Средства обучения, оборудование

Презентация, раздаточный материал (карточки, тестовые задания, психрометр).

Вид учебного занятия

Урок

Тип учебного занятия

Урок усвоения новых знаний

Применяемые технологии

Информационно-коммуникативные технологии; технологии личностно-ориентированного обучения

Основная литература

1) Касьянов В.А "Физика"

2) Интернет-ресурсы.

Содержание урока

№ этапа

Этапы урока, учебные вопросы,

 формы и методы обучения

Временная регламентация

1.

Организационный этап:

- проверка готовности обучающихся к уроку;

- проверка посещаемости.

- (слайд1) Бледнеет ночь…. Туманов пелена
В лощинах и лугах становится белее,
Звучнее лес, безжизненной луна
И серебро росы на стеклах холоднее.
И.А. Бунин

1 мин.

2.

Мотивационный момент, формулирование целей урока:

Добрый день, уважаемые ребята.

(слайд 2) Прошу вас посмотреть на экран (Смотрят слайды с явлениями природы).

Какие природные явления вы сейчас видите? (туман, роса, иней, влажность).

К каким агрегатным состояниям они относятся? (жидкость и газ). Тема урока «Жидкость и пар».

Как вы думаете, какие физические процессы «спрятаны» в этих явлениях природы? (испарение, конденсация)

А вы можете объяснить с точки зрения физики данные процессы?

Вот поэтому, чтобы правильно описывать данные явления нам необходимо рассмотреть такие понятия как насыщенные и ненасыщенный пар.

А определение влажности воздуха нам необходимо знать? А определять влажность мы умеем?

Так какова будет цель нашего урока?

(слайд 3) Цель урока: Дать понятие насыщенного и ненасыщенного пара, влажности воздуха, научиться определять влажность воздуха.

Запишем в тетрадях дату и тему урока.

Ребята, мы уже определились чем будем заниматься на уроке. А может нам нет необходимости изучать новую тему? Давайте попробуем ответить на вопросы:

Почему в нашем городе так тяжело переносятся холод и жара? 
– Почему в нашем городе так трудно переносится жара даже 28^oС, хотя в других местах и большая температура переносится легче?
– Почему зимой на окнах появляются узоры?
– Почему если на горячий чай дуть, то он остывает быстрее?
– Почему больные люди так внимательно относятся к прогнозу погоды, когда передают влажность воздуха?

Вы видите, что не смогли сразу дать ответы. Мы сейчас все ответы проверять не будем, проверим их в конце урока.

4 мин.

3.       

Актуализация знаний:

1.      Перечислите основные положения МКТ.

2.      Какое движение называют броуновским?

3.      Диффузия – это …

4.       Какие агрегатные состояния знаете?

5.      Основное уравнение МКТ.

6.      Какой газ называют идеальным в МКТ?

7.      В каких единицах измеряется температура? Абсолютный нуль – это …

8.      Какие величины характеризуют состояние макроскопических тел?

9.      Назовите уравнение Клайперона-Менделеева.

10.  Назовите изопроцессы.

Самостоятельная работа «Поверхностное натяжение».

Задача. (№5 §52) В сосуде объемом 4 л находятся молекулярный водород и гелий. Считая газы идеальными, найдите давление газов в сосуде при температуре 20⁰С, если их массы соответственно равны 2г и 4г.          (1,22·10⁶Па)

Карточка №1

1. Основные положения МКТ

2. Формула вычисления количества вещества.

3. Какое количество вещества содержится в газе, если при давлении 200 кПа и температуре 240 К его объем равен 40 л?

Карточка №2

1. Перечислите изопроцессы.

2. Формула вычисления числа молекул.

3. Какой объем занимает 1 кмоль газа при давлении 1 МПа и температуре 100⁰С?

10 мин.

4.

Изучение нового материала:

(слайд 4) Круговорот в природе.

Любое вещество при определенных условиях может находиться в различных агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном. Переход из одного состояния в другое называется фазовым переходом. Испарение и конденсация являются примерами фазовых переходов. Все реальные газы (кислород, азот, водород и т. д.) при определенных условиях способны превращаться в жидкость. Однако превращение газа в жидкость может происходить только при температурах ниже определенной, так называемой критической температуры T_кр.

(слайд 5) Критическая температура – максимальная температура, при которой пар превращается в жидкость.

Например,  для азота 126 К (-147 ᶛС), для кислорода

154,3 К ( -118ᶛС). При комнатной температуре (≈ 300 К) вода может находиться и в жидком, и в газообразном состояниях, а азот и кислород существуют только в виде газов.

(слайд 6) Парообразование-переход вещества из жидкого состояния в газообразное (с поглощением Q).

Конденсация – переход вещества из газообразного состояния в жидкое (с выделением Q) при Т = const.

(слайд 7-10) Как происходит испарение.

(слайд 11-12) Как происходит конденсация.

(слайд 13)В закрытом сосуде жидкость и ее пар могут находиться в состоянии динамического равновесия, когда число молекул, вылетающих из жидкости, равно числу молекул, возвращающихся в жидкость из пара, то есть когда скорости процессов испарения и конденсации одинаковы. Такую систему называют двухфазной.

 Пар, находящийся в равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным.       (слайд14)

(слайд 15)Установление динамического равновесия между процессами испарения и конденсации при повышении температуры происходит при более высоких концентрациях молекул пара. Так как давление газа (пара) определяется его концентрацией и температурой, то можно сделать вывод: давление насыщенного пара p _н.п.  данного вещества зависит только от его температуры и не зависит от объема.

Итак, какие выводы мы можем сделать?

(слайд 16)

• Пар, находящийся в термодинамическом равновесии со своей жидкостью, называется насыщенным.
• Давление пара, при котором жидкость находится в равновесии со своим паром, называется давлением насыщенного пара.
• Давление насыщенного пара зависит только от его химического состава и температуры и не зависит от величины объёма, который он занимает.
• При увеличении температуры, увеличивается не только скорость молекул, но и их концентрация.

(слайд 17)Изотермы реальных газов. Преподаватель рассматривает отдельные предельные случаи и вместе с обучающимися делаются выводы.

(слайд 18)

• Если температура газа выше критической, тогда газ не перейдет в жидкое состояние ни при каком давлении;
• Если температура газа равна критической, тога газ перейдет в жидкое состояние и без перехода в состояние насыщения;
• Если температура газа меньше критической, тогда изотермическое сжатие приведет газ в начале в состояние насыщения, а затем в жидкое состояние.

Физминутка.

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 (то есть давлению газа в пузырьках) или превышает его, жидкость будет испаряться внутрь пузырьков. Пузырьки, наполненные паром, расширяются и всплывают на поверхность. (слайд 19)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 равно 1 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.

(слайд 20)Интенсивный переход жидкости в пар, происходящий с образованием пузырьков пара по всему объёму жидкости при определённой температуре, называют кипением.

(слайд 21)

·         Кипение начинается при температуре, при которой давление насыщенного пара в пузырьках сравнивается с давлением в жидкости;

·         Чем больше внешнее давление, тем выше температура кипения;

·         Температуру кипения можно понизить, если уменьшать внешнее давление.

(слайд 22-23) Удельная теплота парообразования L - физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо, чтобы обратить жидкость массой 1кг в пар без изменения температуры.

Q = Lm

(слайд 24-28) Проверь себя.

1.      1. Что такое варка? (Нагревание продуктов в жидкости до температуры 100 °С)  t =100°С перевести в  К-?

2. Что такое жарка? (Нагревание продуктов с небольшим количеством жира от t = 130°С  до 270°С  в жарочном шкафу) 270°С=   ? К

3. Может ли кипеть вода в кастрюле,  плавающей в другой кастрюле с кипящей водой? Дать объяснение. (Нет. Температура кипения во внешнем сосуде должна быть выше,  чем у жидкости во внутреннем. Спирт мог бы закипеть во внутреннем сосуде.)

4. Почему после купания даже в самую сильную жару человек ощущает прохладу? (Испаряющаяся с поверхности человеческого тела вода уносит с собой некоторое количество теплоты.)

5. Почему вода гасит огонь? Что быстрее потушит пламя – кипяток или холодная вода? (Испарение воды снижает температуру горящего тела настолько,  что реакция горения прекращается. Кроме того, пар обволакивает горящее тело  и прекращает доступ к нему кислорода. Кипяток, т.к. он превращается в пар быстрее, чем холодная вода.)

6. В морозный день в открытую форточку натопленной комнаты «валит» густой пар. Почему? (Холодный воздух охлаждает соприкасающийся с ним воздух комнаты настолько,  что пары, содержащиеся в комнате, становятся насыщенными: появляется туман.)

7. Почему в весеннее время образуются по утрам туман? Почему туман рассеивается с первыми лучами солнца, что происходит при этом с мельчайшими капельками воды, образующими туман? (Мельчайшие водяные пары невидимы, но при охлаждении они конденсируются в более крупные капельки воды- образуется видимый «туман». При нагревании капельки тумана опять превращаются в невидимые водяные пары: туман рассеивается.)

8. Почему стекло покрывается тонким слоем влаги. если на него подышать? (Ненасыщенный пар, выдыхаемый легкими, при соприкосновении с холодным предметом становится насыщенным и на стекле появляется роса.)

Подведение итогов урока, рефлексия.

Ребята, подходит к концу первый урок, давайте обратимся еще раз к цели нашего урока. (слайд 29) Достигли ли мы поставленной нами цели?

Хорошо.

Оценки…

Рефлексия: 

Перед уроком вы взяли зеленые кружочки и желтые треугольники.

Зеленые кружочки - Что вам понравилось на уроке, какой момент урока был для вас наиболее легким?

Желтые треугольники – Какие возникли трудности на уроке? Ваши предложения.

Домашнее задание §60,61

Ребята, теперь мы знаем такие физические понятия как парообразование, конденсация, кипение, насыщенный и ненасыщенные пары. А что мы еще не рассмотрели? (влажность воздуха)

Что по-вашему влажность воздуха?

Влажность воздуха – содержание водяного пара в воздухе.

(слайд 30-31)

(слайд 32-33) Величины, характеризующие содержание водяного пара в воздухе.

(слайд 34)

• Давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали, называется парциальным давлением водяного пара;
• Содержание водяного пара в 1 м³ воздуха называется абсолютной влажностью;
• Относительной влажностью воздуха называется отношение парциального давления водяного пара, содержащегося в воздухе, к давлению насыщенного водяного пара при той же температуре;
• Температура, при которой водяной пар становится насыщенным, называется точкой росы.

(слайд 35-37) Приборы для измерения влажности.

Конденсационный гигрометр представляет собой металлическую коробку А, передняя стенка К которой хорошо отполирована. Внутрь коробки наливают легко испаряющуюся жидкость и вставляют термометр. Пропуская через коробку воздух с помощью резиновой груши Г, вызывают сильное испарение эфира и быстрое охлаждение коробки. По термометру замечают температуру, при которой появляются капельки росы на полированной поверхности стенки К. Давление в области, прилегающей к стенке, можно считать постоянным, так как эта область сообщается с атмосферой и понижение давления за счет охлаждения компенсируется увеличением концентрации пара. Появление росы указывает, что водяной пар стал насыщенным. Зная температуру воздуха и точку росы, можно найти парциальное давление водяного пара и относительную влажность.

Волосяной гигрометр, в котором деталь, чувствительной к изменению влажности, служит обезжиренный человеческий волос [1]. Он закреплен в верхней части прибора [2], обернут вокруг ролика [3] и натянут при помощи специально подобранного груза [4]. К ролику прикреплена стрелка [5]. При увеличении относительной влажности воздуха волос удлиняется и вызывает вращение ролика вместе со стрелкой. Стрелка, передвигаясь по шкале, указывает значение влажности воздуха, выраженное в процентах.

Психрометр состоит из двух термометров, шарик одного из них обмотан тканью, нижние концы которой опущены в сосуд с дистиллированной водой. Сухой термометр регистрирует температуру воздуха, а влажный — температуру испаряющейся воды. При испарении жидкости ее температура понижается. Чем суше воздух, тем интенсивнее испаряется вода из влажной ткани и тем ниже ее температура. Следовательно, разность показаний сухого и влажного термометров зависит от относительной влажности воздуха. Зная эту разность температур, определяют относительную влажность воздуха по специальным психрометрическим таблицам.

Ребята, можно ли изменять влажность воздуха в помещении? Если да, то как? (слайд 38) Как вы думаете, в вашей будущей профессии влажность учитывается?

(слайд 39) Значение влажности.  

Физминутка.

55 мин.

(20 мин.)

(5 мин.)

(5 мин.)

(25 мин.)

5.

Проверка результатов работы:

Решение задач. №1, 2

Для проверки результатов нашего урока предлагаю выполнить небольшое тестовое задание.

Вам дается на нее 5 минут. Ответы и критерии оценивания будут на экране. После написания работы вы осуществите самоконтроль и сами выставите оценки. Не забывайте, что исправление в тестовой части считается ошибкой. Не забудьте, также подписать листочки. Будьте внимательны, удачи!

Вариант №1

1.Парообразование –

А) процесс перехода вещества из газообразного состояния в жидкое состояние;

Б) процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное;

В) процесс перехода вещества из жидкого состояния в твердое.

2.Температура кипения:

А) с ростом атмосферного давления увеличится; Б) с ростом атмосферного давления уменьшится; В) не зависит от атмосферного давления.

3. Насыщенный пар – это:

А) пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью; Б) пар, образующийся над кипящей жидкостью; В) пар, не находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.

4. Давление насыщенного пара:

А) зависит от занимаемого им объема; Б) зависит от температуры.

5. Относительная влажность воздуха 100%. Сравните показания влажного T₁ и сухого термометров Т₂психрометров.

А) Т₁ = Т₂; Б) T₁ >T₂; В) Т₁ < Т₂.

*6. В 5м³ воздуха содержится 80г водяного пара. Определить абсолютную влажность.

Вариант №2

1.Виды парообразования:

А) конденсация; Б) испарение; В) конвекция; Г) кипение.

2. Температура жидкости при испарении:

А) температура жидкости остается неизменной; Б) температура жидкости увеличивается; В) температура жидкости уменьшается.

3. Температура жидкости при кипении зависит от:

А) от рода жидкости; Б) от атмосферного давления; В) от температуры окружающей среды;

4.Как изменится давление насыщенного пара при уменьшении его объема?

А) увеличится; Б) уменьшится; В) не изменится.

5. Относительная влажность воздуха – это

А) величина, указывающая на количественное содержание водяного пара в воздухе;

Б) величина, показывающая, на сколько при данной температуре водяной пар близок к насыщению;

В) величина, указывающая на наличие водяного пара в атмосфере.

*6. Парциальное давление водяного пара в воздухе при 19⁰С было 1,1 кПа. Найти относительную влажность.

(слайд 40) 1 вариант Б, А, А, Б, В.     16·10^-3кг/м³

              2 Вариант Б,Г; В, Б, В, А.   50%

15 мин.

6.

Подведение итогов урока:

Какие результаты по работе получили?  Хорошо.

Ребята, еще раз обратимся к цели нашего урока. (слайд 41)  Достигли ли мы поставленной нами цели?

А теперь мы можем ответить на вопросы, которые задавали в начале урока?

– Почему в нашем городе так трудно переносится жара даже 28^oС, хотя в других местах и большая температура переносится легче?
– Почему зимой на окнах появляются узоры?
– Почему если на горячий чай дуть, то он остывает быстрее?
– Почему больные люди так внимательно относятся к прогнозу погоды, когда передают влажность воздуха?

Хорошо.

Оценки…

2 мин.

7.

 Рефлексия: 

А теперь еще раз дадим оценку нашему уроку.

Зеленые кружочки - Что вам понравилось на уроке, какой момент урока был для вас наиболее легким?

Желтые треугольники – Какие возникли трудности на уроке? Ваши предложения.

2 мин.

8.

Домашнее задание:  § 61-63; самостоятельно: Механические свойства твердых тел.

1 мин.