Количество теплоты, необходимое для парообразования и выделяющееся при конденсации - Изменение агрегатных состояний вещества

Цель: определить способы расчета тепла в изучаемых процессах.

Ход урока

I. Повторение. Проверка домашнего задания

Повторение материала можно провести либо выслушав ответы на вопросы к параграфу, либо по объяснению содержания экспериментальных заданий.

При объяснении результатов экспериментального задания необходимо добиваться от учеников правильной и полной оценки наблюдаемых явлений. При этом они должны четко понять, почему вода в маленькой кастрюле не кипит, когда в большой этот процесс идет. Понятно, что кипение идет, когда жидкость достигла температуры кипения и к ней подводится тепло. К маленькой кастрюле тепло не подводится и внутренняя энергия жидкости в малой кастрюле не изменяется.

Кроме того, учитель может задать ряд дополнительных вопросов:

- Где быстрее закипит вода - на поверхности земли или в глубокой шахте? Почему?

- Как изменяется «шум» воды при длительном кипении?

- Можно ли заставить кипеть воду, не нагревая ее? Как это сделать?

- Будет ли кипеть вода, в которой не будет растворенных газов?

- Чем отличается процесс испарения от кипения жидкости?

- Будет ли кипеть вода в невесомости?

II. Изучение нового материала

План изложения нового материала:

1. Удельная теплота парообразования.

2. Расчет количества теплоты при парообразовании и конденсации.

1. Любой процесс испарения идет с понижением внутренней энергии жидкости. Поэтому, как только прекращается доступ энергии для кипящей жидкости, процесс испарения посредством кипения прекращается.

Так как кипение идет при постоянной температуре, то вся энергия идет на сообщение жидкости такой энергии, при которой пузырьки с паром могли подниматься вверх.

Опытным путем было установлено, что при нормальных условиях для превращения 1 кг воды в пар при температуре кипения нужно 2,3 МДж энергии. Для превращения 1 кг эфира в пар нужно 0,4 · 10⁶ Дж энергии.

Под удельной теплотой парообразования г понимают то количество теплоты, которое необходимо для превращения в пар 1 кг жидкости при температуре кипения.

[r] = Дж/кг.

Для различных жидкостей значения удельной теплоты парообразования определены и являются табличными величинами.

При решении задач можно пользоваться таблицей 12 учебника или таблицей 9 сборника задач по физике (В. И. Лукашик).

2. Зная значение удельной теплоты парообразования, легко найти количество теплоты, которое идет на превращение в пар жидкости.

Для определения количества теплоты в этом случае можно использовать следующую формулу:

Q = r · m.

Очевидно, что если пар конденсируется, то в окружающую среду выделяется количество теплоты, равное:

Q = —r · m.

Знак «-» указывает на то, что вещество отдает тепло. При этом пар превращается в жидкость, которая имеет такую же температуру, которую имел пар при конденсации. Конденсация, как и испарение идет при постоянной температуре.

III. Решение задач

Когда ученики усвоят основное содержание материала, можно разобрать решение двух-трех задач у доски.

Задача 1

Какое количество теплоты необходимо для превращения в пар 200 г воды при температуре кипения?

Дано:

Решение:

(Ответ: Q = 4,6 · 10⁶ Дж.)

Задача 2

Какое количество воды можно превратить в пар, если передать воде 1,5 · 10⁶ Дж тепла. Начальная температура воды 100 °С.

Дано:

Решение:

Так как начальная температура воды равна температуре кипения, то: Q = r · m. Тогда: m = Q/r.

(Ответ: m = 0,65 кг.)

Домашнее задание

1. § 20 учебника; вопросы и упражнения к параграфу.

2. Упражнение 10.

3. Сборник задач В. И. Лукашика, Е. В. Ивановой, № 1114-1117.