Кипение воды
- Участник: Ярославцев Максим Александрович
- Руководитель: Трубенко Фаина Ивановна
Опыт 1. А.В. Перышкин. Физика 8, § 18.
Техника безопасности |
Правила безопасности при работе со спиртовкой и стеклянной посудой. |
||
Цель эксперимента |
Наблюдать процесс кипения воды и описать основные явления, которые сопровождают процесс кипения воды. |
||
Гипотеза: |
Процесс кипения сопровождается рядом удивительных явлений |
||
Оборудование: |
Фото |
||
|
|
||
Описание опыта |
Результаты опыта |
Объяснение |
|
В лапке штатива закрепляем колбу с водой, снизу поместим спиртовку. Зажигаем спиртовку и наблюдаем за процессами, происходящими в колбе. |
1. Идет обильное испарение с поверхности жидкости, над горлышком колбы образуется туман. |
1. Пар невидимый, но при попадании в холодную среду (наружный воздух) происходит конденсация пара и образуется туман. |
|
2. На внутренней поверхности стенок образуются и начинают расти пузырьки. |
2. Пузырьки содержат воздух, растворенный в воде и водяной пар, который образуется за счет испарения воды внутрь пузырьков. |
||
3. Пузырьки увеличиваются в размерах, отрываются от стенок колбы, поднимаются вверх и исчезают. |
3.В холодных непрогретых слоях воды происходит конденсация пара. |
||
4. Возникает шум предшествующий закипанию воды. |
4. Шум вызван попеременным уменьшением и увеличением пузырьков в размерах, вода постепенно полностью прогревается. |
||
5. Пузырьки всплывают на поверхность, лопаются, слышно как булькает вода, кипит. |
5.Пузырьки всплывают на поверхность под действием архимедовой силы, насыщенный пар из пузырьков выбрасывается в атмосферу. |
Опыт 2. Кипение воды при пониженном давлении
Жидкость закипит, если давление насыщенного пара в пузырьках будет больше суммы гидростатического давления жидкости и атмосферного давлении:
рнас. п. > ρgh + ратм.
Из этого выражения вытекает, что изменив внешнее давление над водой можно изменить температуру кипения воды: при уменьшении внешнего давления температура кипения понижается, а при увеличении давления — повышается. Докажем этот вывод на опыте.
Техника безопасности |
Правила безопасности при работе со стеклянной посудой |
||
Цель эксперимента |
Наблюдать процесс кипения воды в условиях пониженного давления |
||
Гипотеза: |
При уменьшении внешнего давления температура кипения понижается |
||
Опыт 2 |
|||
Оборудование: |
Фото |
||
|
|
||
Описание опыта |
Результаты опыта |
Объяснение |
|
А) Измеряем начальную температуру в колбе. |
Начальная температура воды 30 °С. |
Когда из колбы выкачиваем воздух, то давление над жидкостью уменьшается, процесс роста пузырьков начинается при меньшем давлении, что сказывается на понижение температуры кипения. |
|
б) В лапке штатива закрепляем колбу с водой, закрываем резиновой пробкой со стеклянной трубкой. Соединим с помощью резинового шланга колбу с насосом. Из колбы выкачиваем воздух. |
В воде образуются пузырьки, они поднимаются на поверхность воды, лопаются, вода закипает |
||
в) Измеряем температуру воды после кипения. |
Конечная температура воды 29 °С (понижение температуры вызвано теплоотдачей воды окружающей среде). |
Опыт 3. Задача № 862 (снег заменен холодной водой)
(А.Е. Марон, Е.А. Марон, С. В. Позойский. Сборник вопросов и задач Физика 7-9 к учебнику А.В. Перышкина)
Оборудование: |
Фото |
||
|
|
||
Описание опыта |
Результаты опыта |
Объяснение |
|
В колбе доведем воду до кипения. Убираем спиртовку, закрываем колбу плотно резиновой пробкой. Переворачиваем колбу с водой, надежно ее закрепляем в лапке штатива. Сверху колбу обливаем холодной водой |
В воде образуются пузырьки воздуха, вода закипает. |
Холодная вода охлаждает горячий воздух над водой в колбе, его давление над жидкостью уменьшается. Вода кипит при температуре ниже 100°С. |
Применение рассматриваемого явления на практике. |
|
Природные явления |
Гейзеры – одно из самых удивительных явлений природы, это периодически фонтанирующие источники горячей воды с паром. |
Интересные факты в рассматриваемом явлении |
Интересная задача из задачника 861(опыт со шприцем). Ее можно продемонстрировать на оборудовании L-микро. Наблюдение кипения спирта: пробирку со спиртом помещают в сосуд с кипящей водой, фиксируют температуру кипения воды, с помощью шприца повышают давление над спиртом, на графике при этом видно увеличение температуры кипения спирта (в углу графика t кип. при обычном и повышенном давлениях).
|
Кипение дистиллированной воды. Дистиллированная вода – это очищенная вода H2O, в которой практически не содержится каких-либо примесей. В чистую колбу наливаем дистиллированную воду и начинаем нагревать на медленном огне. С помощью электронного термометра измеряем температуру пара над водой (рис.1). Видим, что при температуре 100 °С вода не кипит. Убираем спиртовку, и в перегретую воду бросим кусочки мела (рис.2), на ее поверхности сразу образуются пузырьки. Видим бурное закипание воды (рис.3).
рис. 1
рис.2
рис.3 |
|
|
Ссылка на видео https://cloud.mail.ru/public/4k82/e7MeqkpeB (Облако Mail.Ru)
Видео содержит все фрагменты:
- Кипение воды;
- Кипение при пониженном давлении (с помощью насоса и холодной воды);
- Кипение дистиллированной воды.
Тема: Тепловые явления