Пароутворення і конденсація

Анна Лемешовець, учитель фізики
Чернігівської спеціалізованої школи № 1
з поглибленим вивченням іноземних мов

Цільова група:

• учні 8 класу

Тривалість:

• 45 хв.

Мета:

• ознайомити учнів з поняттями випаровування рідини та конденсації пари, з енергетичними процесами, які супроводжують ці явища;
• розвивати вміння пояснювати ці явища;
• розвивати спостережливість, готовність у звичайному бачити незвичайне;
• орієнтувати діяльність учнів на використання знань на практиці (розвивати винахідницькі здібності), що сприятиме формуванню в них підприємницької компетентності;
• показати цілісність світу, потребу фізичних знань у житті.

Операційні цілі (завдання):

Після закінчення уроку учень

знає

• поняття випаровування рідини та конденсації пари;

розуміє

• механізми перебігу цих явищ;

вміє

• розпізнавати і пояснювати явища випаровування рідини та конденсації пари;
• виявляти суперечності між елементами довколишнього світу та використовувати здобуті знання для усунення цих суперечностей;

може

• у звичайному бачити незвичайне;
• прогнозувати результат, виявляти креативність;
• виховувати шанобливе ставлення до довколишнього світу;
• виховувати відчуття краси природи.

Методи і техніки:

• евристична бесіда;
• демонстрування перед учнями фотознімків моментів явищ випаровування та конденсації води з аналізом побаченого;
• демонстрування відеоролика, на якому зображено перебіг названих явищ;
• виконання демонстраційного експерименту, який би відтворював розглядувані фізичні явища;
• розв’язування експериментальних і якісних (що не мають розрахунків) задач; словникова робота.

Обладнання:

• персональний комп’ютер;
• мультимедійний проектор;
• екран;
• лазерна указка;
• нагрівник;
• сірники;
• склянка з водою;
• колба;
• термометр;
• шматок скла;
• прозора пластикова пляшка;
• вода;
• відеоролики про перебіг названих явищ.

Допоміжні матеріали:

Додаток 1. Набір фотознімків моментів явищ випаровування води та конденсації її пари.

Додаток 2. Експериментальні задачі на тему «Пароутворення та конденсація».

Додаток 3. Якісні задачі на тему «Пароутворення та конденсація».

Додаток 4. Домашні експерименти.

Попередні рекомендації до уроку

Особливість цього уроку - навчання, що ґрунтується на досвіді учнів. Урок пов’язує розрізнені відомості з декількох предметів у єдине ціле. Завдання для вчителя - показати, як можна використовувати здобуті знання і вміння у житті. Дуже важливий досить високий темп уроку і постійні уточнювальні, спонукальні, а іноді парадоксальні запитання під час активного діалогу з учнями. Такі запитання не можна повністю передбачити у розробці уроку. Вони виникатимуть під час бесіди на основі відповідей учнів і наведених прикладів. Запропоновані у додатку якісні запитання можуть прозвучати з вуст учителя або самих учнів.

На таких уроках роль учителя - спрямування й підтримка, а не повідомлення нової теми, відкривати нове повинні діти. Не забувайте, що мозок дитини - не просто нагромаджувач інформації. Унаслідок відповідної діяльності вчителя учень стає співтворцем і співвідкривачем на уроці, винахідником і митцем. Якщо так сталося, мети урок досягнуто.

Хід уроку

1. Вступна частина

1.1. Привітайтеся з учнями. Перевірте готовність учнів до уроку.

1.2. Для актуалізації вже набутих знань поставте учням запитання:
- Які стани речовини вам відомі?
- Які переходи з одного стану в інший ви знаєте?
- Що таке плавлення? Кристалізація?
- Як при цьому змінюється внутрішня енергія речовини? Чому?
- Чому під час плавлення / кристалізації температура речовини стала?
- Які ще переходи з одного стану в інші вам відомі?

Виправте можливі помилки та нагадайте про зроблені висновки протягом уроку - спирайтеся на вже відоме.

1.3. Повідомте учням тему і мету уроку.

2. Основна частина

2.1. Уточніть, що перехід речовини з рідкого стану в газоподібний називається пароутворенням, яке поділяють на випаровування та кипіння. Зазначте, що особливості кипіння будемо вивчати на наступному уроці.

Під час бесіди з учнями разом з ними сформулюйте означення випаровування; наголосіть, що це пароутворення саме з поверхні рідини. Запропонуйте учням навести приклади явища з їхнього життєвого досвіду.

Далі розгляньте явище конденсації водяної пари.

2.2. Прослухавши приклади учнів, продемонструйте учням фотознімки моментів явища конденсації та випаровування води в природі. При цьому спробуйте зорієнтувати їх на бачення незвичайного у звичайному (наприклад, на те, що краплини води збираються поблизу або безпосередньо на гострих частинах листочків рослин; де саме збирається конденсат на нитках павутини та які розміри мають краплини цього конденсату тощо).

2.3. Далі перегляньте відеоролики з переміщенням водяної пари у повітрі. Під час перегляду відеоматеріалу вчитель звертає увагу учнів на характерні особливості перебігу цих явищ та на красу природи.

Під час перегляду фотознімків та відеороликів зверніть увагу на те, що зробив їх звичайний учитель. Це може викликати в учнів інтерес до фотосправи. Водночас можна запропонувати їм зробити та продемонструвати пізніше власні фотознімки моментів аналогічних явищ. Наголосіть, що зроблені фотознімки за їхнім бажанням будуть розглянуті та проаналізовані у класі, з них можна зробити виставку в шкільному холі.

2.4. Розберіть механізм випаровування рідини та конденсацїі пари на основі молекулярно-кінетичної теорії будови речовини.

Важливе мотиваційне запитання: де, хто і як використовує охолодження (поглинання енергії) при випаровуванні та одержання енергії під час конденсації водяної пари?

Нехай учні наведуть приклади або поставлять запитання іншим учням на основі власного досвіду і знань. При потребі доповніть їх прикладами та додатковими запитаннями з біології (транспірація), географії (вплив на клімат), медицини (розтирання спиртом як засіб для зниження гарячки), екології.

2.5. Перейдіть до питання швидкості випаровування. Спираючись на механізм явища та досвід учнів, встановіть залежність процесу від температури, площі вільної поверхні рідини, наявності «вітру» та роду рідини (останній пункт перевіряють експериментально: на дошці «малюють» дві смужки - водою й ацетоном; спостерігають за швидкістю випаровування). Важливо звернути увагу учнів на використання цих факторів (зручним і зрозумілим прикладом є «чаювання» - різні способи охолодження чаю за допомогою випаровування).

2.6. Запропонуйте учням винайти спосіб охолодити пляшку з водою в поїзді влітку. Вони в змозі відшукати відповідь - наприклад, обгорнути пляшку вологим рушником - і будуть приємно здивовані своїм результатом (бо задачу було запропоновано учням 10 (!) класу на ІІ турі п’ятої міжнародної соросівської олімпіади з фізики).

2.7. Пов’яжіть значення випаровування та конденсації з відомостями з географії, ОБЖД (вплив теплих течій Ґольфстрім, Куросіо на виникнення тайфунів, важливість їх передбачення). Зверніться до знань учнів з цих предметів, використайте географічну карту.

Наведіть разом з учнями приклади явища конденсації (утворення роси, туману, хмар тощо). За необхідності поверніться до перегляду фотознімків та відеороликів (Додаток 1).

2.8. Для закріплення матеріалу розв’яжіть експериментальні задачі (Додаток 2).

За наявності часу дайте учням для розв’язування хоча б частину якісних задач (Додаток 3).

Після цього перегляньте тематичні презентації декількох учнів «Пароутворення», «Конденсація», «Способи зміни вологості повітря». Ці презентації учні роблять заздалегідь. Зверніть увагу на те, як люди використовують знання на практиці (особливо фрагмент останньої презентації).

3. Підсумкова частина

3.1. Підводячи підсумки уроку, підкресліть глобальність явищ випаровування та конденсації, їх важливість для кругообігу води в природі, для живих організмів.

3.2. Якщо є час, окремо зупиніться на питанні вологості повітря. Наведіть приклади значень вологості у різних умовах. З’ясуйте вплив вологості повітря на організм людини (уривок з «Планети людей» А. де СентЕкзюпері). Розгляньте способи її зміни (зволожувачі повітря). Зверніть увагу учнів на обов’язкову наявність приладів для визначення вологості у музеях і важливість знань про її значення для збереження експонатів, музичних інструментів. Екологічний аспект уроку - вплив лісопосадок на вологість повітря, значення лісів і важливість їхнього збереження.

3.3. Зверніть увагу на роль людини в процесі пізнання довколишнього світу.

Особливу увагу зверніть на необхідність використання здобутих знань на практиці, зокрема на винахідницьку діяльність людини. При цьому продемонструйте їм фотознімок винаходу - пристрою для одержання води (Додаток 1, фото 7). Запропонуйте учням відтворити такий пристрій, тобто виготовити самостійно. Поставивши його на поверхню землі, через якийсь ми можемо побачити на його дні воду.

Не оминіть проблему підприємницької діяльності людини, адже створення оригінального продукту, прикладом якого є цей пристрій, може принести моральне задоволення і матеріальну винагороду.

3.4. Під час проведення цього уроку проведіть «словникову роботу». Для цього проаналізуйте значення слів «газ», «пара» (не плутати з паром), знайдіть між ними відмінність. (Пар - поле, залишене на одне літо без посіву для поліпшення якості землі для посіву озимини.)

3.5. Оголосіть домашнє завдання. Рекомендуйте проаналізувати відповідний параграф підручника, а також виконати домашні фізичні експерименти.

Поясніть, що звіти за виконані дослідження будемо розглядати на декількох уроках, а також на засіданні фізичного гуртка.

Додаток 1

Фото 1. Випаровування води з поверхні водойми	Фото 2. Фонтан - приклад розбризкування води для збільшення поверхні її випаровування
Фото 3. Конденсат на нитках павутиння	Фото 4. Утворення конденсату поблизу загострених країв листочків рослини
Фото 5. Конденсат води на вістрях листочка рослини	Фото 6. Конденсат (роса) на поверхні яблука
Фото 7. Пристрій для одержання води внаслідок конденсації пари, що випаровується з поверхні ґрунту

Додаток 2

Експериментальні задачі

№ 1. Туман у банці

Мета: показати, як утворюється туман.

Обладнання: скляна колба місткістю 2-3 л, вода, пробка з трубкою діаметром 1 см.

Хід роботи

1. Налий води в колбу до 3/4 її об’єму.
2. Закрий колбу пробкою із трубкою.
3. Переверни колбу.

Підсумки: При витіканні води утворюється туман. Чому?

№ 2. Вода у скафандрі

Мета: з’ясувати, що відбувається з водою у закритому просторі - наприклад, у скафандрі.

Обладнання: банка з кришкою.

Хід роботи

• Налий у банку води - стільки, щоб ледве закрити дно.
• Закрий банку кришкою.
• Постав банку під пряме сонячне світло на дві години.

Підсумки: На внутрішніх стінках банки з’являється рідина. Чому?

Додаток 3

Якісні задачі на тему «Пароутворення та конденсація»

• Чому для виготовлення одеколону і туалетної води використовують спирт, а не воду?
• Навіщо овочі або фрукти для сушіння ріжуть на тонкі скибочки?
• Чому земля і калюжі швидше висихають у вітряну погоду?
• Через коріння і стовбур дерева в його листя надходить багато води з ґрунту. Куди дівається ця вода?
• Чому літнього ранку туман розходиться з першим промінням сонця?
• Подихайте на дзеркало і поясніть, що сталося при цьому на його поверхні.
• Чому взимку в чоловіків надворі вуса та борода вкриваються інеєм?
• Яку роль відіграє піт, що виступає у спеку на тілі?
• У яку погоду мокра білизна висохне швидше: в тиху чи вітряну, в сонячну чи хмарну? Як це можна пояснити?
• Чому влітку ввечері випадає роса?
• Чому, виходячи з води, у жаркий день ми відчуваємо прохолоду, адже температура повітря більша, ніж температура води у водоймі?
• Якщо спиртом змочити руку, то відчувається прохолода. Чому?
• Густина олії менша від густини води. Чому ж вода випаровується швидше, ніж олія?
• Чому в закритій посудині кількість рідини залишається незмінною, незважаючи на те, що рідина постійно випаровується?
• Деякі речовини - ацетон, камфора, газ - мають сильний запах. Інші речовини - вода, скло, гліцерин, - навпаки, майже без запаху. Як це пояснити на основі ваших знань про молекулярну будова речовини?
• Чому вода, розлита на підлогу, випаровується значно швидше, ніж така сама кількість води у склянці?
• На шальки ваги поставили й зрівноважили склянку з холодною водою й склянку з гарячим чаєм. Чому рівновага швидко порушилася?
• Поясніть на основі уявлення про молекули такий факт: температура ефіру значно знижується, якщо його вилити з закритої пляшки у відкриту посудину.
• Для музичних клавішних інструментів дуже сухе повітря шкідливе. Поясніть, чому в кімнаті, де стоїть піаніно, рекомендують тримати акваріум.
• Навіщо при швидкісній обробці металів на верстатах на різці спрямовують струмінь розпиленої рідини?
• Люди, які погано переносять спеку, користуються влітку на відкритому повітрі зонтом, а в приміщенні - віялом. Поясніть охолоджувальну дію цих предметів.
• Чому в лазнях і пральнях деякі металеві труби, по яких подається вода, вкриті крапельками води, тоді як поверхня інших труб суха?

Додаток 4

Домашні експерименти

№ 1. Поспостерігати за випаровуванням води з широкої (пластмасова кришка) та вузької (чарка) посудини (налити однакову кількість рідини).

№ 2. Помістити в закриту скляну банку листочок від кімнатної рослини. Поспостерігати за утворенням краплинок води на стінках банки упродовж декількох днів.

№ 3. Налийте звечора у прозору пластикову пляшку води (близько 2/3 її об’єму), закривши її герметично кришечкою, поставте на підвіконні. Вранці уважно розгляньте вільну від води внутрішню поверхню пляшки й опишіть те, що вам вдалось побачити. Замалюйте те, що ви спостерігали. Поясніть, будь ласка, спостережуване явище. Запропонуйте, як можна використати одержані під час виконання дослідження результати на практиці (завдання І Всеукраїнського конкурсу юних дослідників та винахідників «Едісони ХХІ століття»).