Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
Випаровування описує фізичний процес, за якого речовина переходить із рідкого агрегатного стану в газоподібний, не будучи при цьому доведеною до температури кипіння.
Це явище можна пояснити означенням температури і розумінням агрегатних станів; учням його демонструють на прикладі денатурованого спирту.
Інша інформація для вчителя (1/3)
Попередні знання
Учні мають бути обізнані з основними поняттями термодинаміки і температури.
Принцип
У цьому досліді спостерігають процес випаровування денатурованого спирту і фіксують при цьому, як змінюється температура.
Після цього цей дослід уводять у фізичний контекст, а всі потрібні для пояснення цього явища зв'язки встановлюють і закріплюють.
Інша інформація для вчителя (2/3)
Навчальна мета
Учні дізнаються, як виникає випаровування і як цей процес пов'язаний із температурою.
Завдання
Гігроскопічний папір просочують водою або спиртом.
1. Поспостерігай за вологою плямою.
2. Обмотай вологий папір навколо вимірювального кінця термометра і поспостерігай за поведінкою температури.
Інша інформація для вчителя (3/3)
Вказівки щодо збирання і виконання
- Якщо треба заощадити час, можна почати вимірювання температури вже тоді, коли спостерігають за висиханням плям.
- Опускаючи й піднімаючи подвійну муфту, можна змочити обидва термометри, а потім одночасно витягти їх із рідини для початку вимірювання. Хімічний стакан і колба Ерленмеєра мають лишатися під термометрами протягом досліду, щоб збирати рідину, яка скрапує.
- Процес випаровування сильно «залежить від вітру»: вимірювання біля відчиненого вікна можуть помітно відрізнятися від вимірювань у «безвітряному» середовищі.
- Після досліду спирт слід зібрати назад.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні вказівки щодо безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Щодо H- і P-фраз, будь ласка, звертайтеся до паспорта безпеки відповідного хімічного реактиву.
Інформація для учнів
Мотивація
Холодильник
Майже в кожній оселі є принаймні один - ідеться про холодильник. Він працює від електрики, яка в багатьох країнах уже є постійно й легко доступна. Але як люди охолоджували речі раніше?
Уже в античності був такий трюк: брали пористий глиняний посуд, щоб тримати напої та інші харчі холодними. Невелика частина вмісту могла випаруватися, і так решта лишалася більш-менш прохолодною. Точнісінько те саме відбувається, коли ми спекотними днями починаємо пітніти. Ми тоді, по суті, самі собі холодильник.
Але ж випаровування, здавалося б, пов'язане з теплом? Як саме змінюється температура при випаровуванні, ти докладніше дослідиш у цьому досліді.
Завдання (1/2)
Для вимірювання датчиками Cobra SMARTsense потрібен PHYWE measureAPP. Застосунок можна безкоштовно завантажити у відповідному магазині застосунків (QR-коди див. нижче). Перед запуском застосунку перевір, чи ввімкнено на твоєму пристрої (смартфон, планшет, настільний ПК) Bluetooth.
iOS
Android
Windows
Завдання (2/2)
Схема установки
Гігроскопічний папір просочують водою або спиртом.
1. Поспостерігай за вологою плямою.
2. Обмотай вологий папір навколо вимірювального кінця термометра і поспостерігай за поведінкою температури.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Cobra SMARTsense - температура, −40 … 125 °C (Bluetooth) | 12903-00 | 1 |
| 2 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 |
| 3 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=250 мм, d = 10 мм | 02031-00 | 1 |
| 4 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=600 мм, d = 10 мм | 02037-00 | 1 |
| 5 | Подвійна муфта | 02043-00 | 1 |
| 6 | Тримач для скляної трубки | 05961-00 | 1 |
| 7 | Мензурка, низька, 100 мл, пластмаса | 36011-01 | 1 |
| 8 | Колба Ерленмеєра, боросилікат, 100 мл, SB 29 | MAU-EK17082301 | 1 |
| 9 | Піпетка, з гумовим ковпачком | 64701-00 | 1 |
| 10 | Волосінь, на котушці, d = 0,7 мм, 20 м | 02089-00 | 1 |
| 11 | measureAPP - безкоштовне вимірювальне програмне забезпечення для всіх пристроїв | 14581-61 | 1 |
Складання
Рисунок 1
Збери дослід за рис. 1.
1. Наріж із гігроскопічного паперу смужки такого розміру: дві смужки 4 см * 6 см, дві смужки 5 см * 10 см.
2. Проколи в малих смужках отвір (напр. гострим олівцем або діроколом) і протягни крізь нього шматок волосіні.
3. Обгорни великі паперові смужки кожну навколо нижнього кінця термометра і обв'яжи шматком волосіні або закріпи їх клейкою стрічкою (див. рис. 2).
4.Наповни хімічний стакан 20 мл води.
Виконання (1/3)
1. Спостереження за вологою плямою
- Крапни на одну малу паперову смужку 5 крапель спирту, на другу - 5 крапель води.
- Почепи смужки на стрижень.
2. Вимірювання температури
- Встав датчик температури в тримач для скляних трубок (і за потреби закріпи його волосінню, щоб він не міг випасти.)
- Увімкни датчик температури SMARTsense. Запусти застосунок «measure» і вибери під'єднаний датчик. В усьому іншому в цьому досліді лиши стандартні налаштування застосунку.
Виконання (2/3)
- Опусти подвійну муфту так, щоб давач температури занурився у воду. Зачекай, доки папір просякне.
- Підніми подвійну муфту так, щоб давач температури був приблизно на 20–30 см над краєм посудини. Запусти запис виміряних значень у застосунку.
- Коли температура помітно набуде приблизно сталого значення, що настає приблизно через 8–10 хвилин, ти завершуєш вимірювання і зберігаєш свої дані.
- Повтори дослід зі спиртом у колбі Ерленмеєра.
Виконання (3/3)
Приклад вимірювання
Протокол
Завдання 1
Вставте слова в тексті. Температура описує середню ____ молекул. Натомість агрегатний стан описує, наскільки щільно упаковані ____. При цьому твердий упакований щільніше за рідкий, який своєю чергою щільніший за газоподібний ____. Оскільки температура описує ____, статистично будуть частинки з більшою і з меншою швидкістю. Цим поняттям можна пояснити ____.
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Питання
Завдання 4
Питання
Завдання 5
Питання
Вода має вищу температуру кипіння, ніж спирт. Отже, молекулам води потрібно більше енергії, щоб перейти в газоподібний стан. Тому статистично за однакової кімнатної температури менш імовірно, що молекула води має потрібну для випаровування енергію. Отже, вода випаровується повільніше. Через те, що лишаються тепліші молекули, кінцева температура води в досліді вища.
Що нижча температура кипіння речовини, то краще вона випаровується.