«Урок+презентация по физике на тему «Критическое состояние вещества. Влажность воздуха»


Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
Ростовской области
«Шахтинский медицинский колледж им. Г.В. Кузнецовой»
(ГБПОУ РО «ШМК»)
Разработка открытого урока
по физике
Тема: «Критическое состояние вещества. Влажность воздуха»

Разработала: преподаватель А.И. Косорукова
Технологическая карта занятия №25
Дисциплина: физика. Группа: Дата:
Фамилия преподавателя: Косорукова А.И.
Тема занятия: «Критическое состояние вещества. Влажность воздуха».
Тип занятия: комбинированный урок с элементами игровых ситуаций.
Цели занятия:
- учебная: изучить критическое состояние вещества, влажность воздуха и познакомиться с ее практическим значением;
- развивающая: развивать уровень мыслительной деятельности, умение анализировать, обобщать, делать выводы, пользоваться справочной литературой, формировать у студентов навыки самостоятельного решения задач;
- воспитательная: указать важность понятия влажности воздуха в здоровье и жизнедеятельности человека, воспитывать точность и четкость при ответе, аккуратность, внимательность, целеустремленность при решении задач.
Междисциплинарные связи: литература, гигиена и экология человека, математика, анатомия и физиология человека, безопасность жизнедеятельности, ПМ. 02. МДК 02.01 Сестринский уход при различных заболеваниях и состояниях, ПМ. 01. МДК 01.01 Здоровый человек и его окружение.
Обеспечение занятия:
1. Наглядные пособия: психрометр, волосяной гигрометр, конденсационный гигрометр, плакат «Изотерма реального газа», оборудование для демонстрации опыта (колба с водой, пробка, штатив, сухое горючее)
2. Раздаточный материал: табличные значения, карточки.
3. Технические средства обучения: компьютер, телевизор, презентация, видеоролики «Критическое состояние эфира», «Зачем человеку нужно знать о влажности воздуха?»
4. Литература.
Основная: Самойленко П.И., Сергеев А.В. Сборник задач и вопросы по физике: учеб. пособие. – М., 2003;
Самойленко П.И., Сергеев А.В. Физика (для нетехнических специальностей): учебник. – М., 2003;
Жданов Л.С. Физика для средних специальных учебных заведений.- М., 2010.
Дополнительная: Перельман Я. И. Занимательная физика. – М., Наука, 2010; сайты http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/4b5079cb-5e22-d635-79ed-f6672176497a/00149789880013251.htm; http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/100126/%D0%9A%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5; http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BB%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C
Структура, содержание и режим занятия.
Элементы занятия, учебные вопросы и методы обучения.
1. Организационный момент. 2 мин.
1.1. Проверка готовности к уроку:
- внешний вид студентов;
- готовность аудитории: чистота помещения, доски; наличие
маркеров, губки;
- наличие раздаточных материалов, наглядных пособий, ТСО;
- проверка отсутствующих, отметка в журнале.
1.2. Мотивация темы. Цели и задачи занятия. 4 мин.
2. Контроль исходного уровня знаний.
2.1 Ролевая игра «Физическое лото». 9 мин.
2.2 Фронтальный опрос «Физическая эстафета». 9 мин.
2.3 Решение задач у доски по индивидуальным
карточкам. 4 мин.
2.4 Решение ситуационных задач. 6 мин
2.5 Актуализация знаний. Подготовка к восприятию нового
материала: 4 мин.
- беседа по вопросам;
- загадки.
3. Изучение нового материала. 30 мин.
Проводится по плану с использованием видео- слайдов,
видеороликов, элементов беседы, проблемных вопросов, сообщения
студентов:
- критическое состояние вещества, критические параметры;
- изотерма реального газа;
- водяные пары в атмосфере;
- абсолютная влажность воздуха;
- относительная влажность воздуха и ее измерение;
- практическое значение влажности.
4. Закрепление материала. 13 мин.
4.1 Контрольные вопросы.
4.2 Решение расчетных и качественных задач.
5. Выставление оценок. 4 мин.
6. Домашнее задание: 4 мин.
- учебник;
- конспект;
- решение задачи;
- подготовка докладов.
Приложения к технологической карте
Ход урока.
Друзья мои! Я очень рада
Войти в приветливую группу
И для меня уже награда
Внимание ваших умных глаз.
Я знаю: каждый в группе - гений!
Но без труда талант не впрок.
Скрестите шпаги ваших мнений
Мы вместе проведем урок!
Мои соавторы и судьи
Оценкой Вас не накажу
За странный слог не обессудьте,
А дальше прозой я скажу.
Уважаемые студенты!
Сегодня мы проводим открытый урок, на котором познакомимся с новыми физическими понятиями – критическое состояние вещества, влажность воздуха и ее практическое значение. Можно ли получить воздух и входящие в его состав газы в жидком состоянии? Как это сделать? Сжижение газов имеет большое теоретическое и практическое значение. В получении жидких газов нуждаются медицина, космонавтика, металлургия, взрывное дело, подводное плавание и подводные работы.
Большое практическое значение имеет также умение измерять и регулировать содержание в воздухе водяных паров, т.е. влажность воздуха. Эти знания необходимы в здоровье человека, в метеорологии, различных технологических процессах, архивах и книгохранилищах, при сушке зерна, фруктов, и т. п.
Тема, цель и план урока - на слайде. Но для начала мы вспомним, что изучали на прошлых занятиях.
Проведем опрос по основным формулам, это нам нужно и для того, чтобы мы могли, объяснить с научной точки зрения явления, происходящие в мире и с каждым из нас, также, чтобы позднее, по окончании семестра успешно написать контрольную работу.
Опрос будет проходить в виде игры «физическое лото». Каждому участнику игры (2 студенты у доски) раздается по одной карточке и по 15 магнитиков. Ведущий «кричит»- достает из мешка по одной карточке, объявляет название формулы и кладёт на стол, после чего тут же достает другую. Чем быстрее он это делает, тем интереснее. Услышав формулу, которая есть на его карточке, игрок закрывает её карточкой с названием формулы, прикрепив её магнитиком.
У кого первого собралось три ряда, т.е. вся карточка – выиграл. После проверки, ему достается приз – оценка «5».
Два студента получают индивидуальные задания по карточкам. (Решить задачу у доски).
Карточка 1: Какое количество теплоты необходимо для обращения в пар воды массой 10 граммов, если температура воды ноль градусов Цельсия.
Карточка 2: Какое количество теплоты выделится при конденсации водяного пара массой 10 килограммов, при температуре 100 градусов и охлаждения образовавшейся воды до 20 градусов Цельсия.
Сейчас мы с вами проведем небольшую игру, которая называется «Физическая эстафета». Она поможет повторить, проверить и закрепить ваши знания по предыдущему материалу. Для этого разделимся на 3 команды.
Правила игры:
Каждая команда ответит поочередно на предоставленные ей вопросы. Сначала отвечает 1 команда, затем 2, 3.
За каждый правильный ответ студент получает балл (баллы складываются).
Критерии оценок:1м - 6 баллов
2м – 5 баллов
3м – 4 балла
Итак, внимание на экран.
Вариант1. Вариант2 Вариант3
1) Что называется
парообразованием? 1) Что называется конденсацией? 1) Что называется испарением?
2) Какие молекулы покидают жидкость, и как изменяется температура жидкости при испарении? 2) От каких факторов зависит скорость испарения? 2) Почему пловец, вышедший из воды, ощущает холод и это ощущение особенно сильно в ветреную погоду?
3) Какое значение имеет для организма выделение пота? 3) Почему в резиновой одежде трудно переносить жару? 3) Поглощается или выделяется энергия при
а) парообразовании, б) конденсации?
4) Чему равно количество теплоты, выделяющееся при конденсации пара массой 1кг? 4) Что такое динамическое равновесие между процессами испарения и конденсации? 4) Какой пар называется насыщенным?
5) Какой пар называется ненасыщенным? 5) Почему образуется роса? Туман? 5)Почему при нагревании воды образуются пузырьки воздуха?
6) Какой процесс называется кипением? 6) Как зависит температура кипения жидкости от внешнего давления? 6) Что такое автоклавы?
Подведение итогов «физической эстафеты».
Проверяем работы студентов по карточкам. На экране вы видите условия задач. Уважаемые студенты, поясните свои решения. (Студенты, получившие индивидуальные карточки с заданием, поясняют решения задач)
Медицинские осмотры показывают, что сегодня совершенно здоровым является один студент из десяти. Поэтому сохранение здоровья это потребность не только нашего, но и будущих поколений. Безусловно, уроки физики могут дать вам знания, которые помогут сохранить здоровье, например при оказании первой медицинской помощи.
Объясните явление.
Ситуация: если мама на работе, а у братика или сестренки поднялась высокая температура. Что вы должны сделать? Рекомендации:
Вызвать врача;
До прихода врача уложить больного в постель и заставить его раздеться до трусиков;
Взять тряпочку, воду (капнуть в неё несколько капель уксуса или спирта);
Тряпочку намочить в воде, немного отжать и обтереть больного, укрывать не надо, можно немного помахать над ним полотенцем;
Дождаться врача;
Если будет необходимость, эту процедуру можно повторить.
Вопрос. Почему эти несложные правила помогут ребенку и не принесут вреда?
(При испарении понижается температура тела. Наличие спирта или уксуса повышает скорость испарения. Если помахать полотенцем, температура тела понизится).
Объясните увиденное.
Нагреваем воду в стеклянной колбе до кипения. Осторожно закрываем пробкой, снимаем с огня. Кипение воды в колбе без притока тепла извне прекращается. Охладим колбу струёй воды из стакана. Вода в колбе бурно закипает.
(Это объясняется тем, что при охлаждении колбы водяной пар быстро конденсируется и давление над водой в колбе резко падает. При понижении давления вода кипит при температуре меньше 100˚С)
Из наблюдения опыта, скажите, как меняется объем жидкости с ростом температуры? (студенты делают вывод, что объем растет)
Следовательно, что происходит с плотностью жидкости? (она уменьшается)
При этом как меняется плотность пара? (увеличивается).
В конце концов настает такой момент, когда при некоторой температуре, исчезает различие между жидким и газообразным состоянием: одинаковыми становятся плотности, обращается в нуль удельная теплота парообразования.
Такую температуру называют критической. Наименьшую возможную плотность жидкость имеет в критическом состоянии. Наибольшее возможное давление и плотность насыщенного пара соответствует критическому состоянию.
Наибольшая возможная температура для жидкости - критическая. Выше критической температуры вещество может находиться только в газообразном состоянии и никаким давлением обратить его в жидкость невозможно.
Принципиальной разницы между газом и паром нет. Газ это вещество в газообразном состоянии, когда его температура выше критической. Пар это вещество в газообразном состоянии, когда его температура ниже критической. Следовательно, пар можно перевести в жидкость одним только увеличением давления, а газ - нельзя.
Способность реального газа превращаться в жидкость приводит к тому, что его изотермы существенно отличаются от изотерм идеального газа.
Изотермическое сжатие реального газа при температуре меньше критической происходит в соответствии с уравнением изотермы идеального газа лишь до давления, равного давлению насыщенного пара при данной температуре. При дальнейшем уменьшении объема часть газа превращается в жидкость, а давление остается постоянным и равным давлению насыщенного пара. Горизонтальный участок на изотерме реального газа обусловлен процессом превращения газа в жидкость. Уменьшение объема при постоянном давлении может происходить до тех пор, пока весь газ в сосуде не превратится в жидкость. Дальнейшее уменьшение объема приводит к резкому возрастанию давления. Это объясняется малой сжимаемостью жидкости.
Для сжижения любого газа необходимо сначала охладить его до температуры ниже критической, а затем увеличить давление до значения, превышающего давление насыщенного пара.
(Ваша самостоятельная внеаудиторная работа - доклады «Получение сжиженных газов и их использование в медицине»)
А теперь посмотрим видеоролик «Критическое состояние эфира».
Запишем в тетрадях определение: критическая температура это такая температура, при которой плотность жидкости и плотность ее насыщенного пара становятся одинаковыми. Для воды критическая температура 374˚С, а критическое давление 218,5 атм. Если вещество находится при критической температуре и критическом давлении, то его состояние наз. критическим.
Определить тему следующего вопроса, который мы с вами будем изучать, помогут загадки.
Без глаз, а слезы проливает. (Дождь.)
2. Молоко над речкой плыло, Ничего не видно было. Растворилось молоко,- Стало видно далеко. (Туман.)
3. На дворе переполох: С неба сыплется горох, Съела шесть горошин Нина, У нее теперь ангина. (Град.)
4. Вечером наземь слетает, Ночь на земле пребывает, Утром опять улетает. (Роса.)
5. Бело покрывало на земле лежало, Лето пришло, оно все сошло. (Снег.)
6. Пушистая вата Плывет куда-то. Чем вата ниже, Тем дождик ближе (Облака)
7. Книзу летит капельками, А кверху – невидимкою. (Вода.)
- Какое понятие объединяет явления природы?
- Как говорят в обиходе об окружающей среде, если на улице идет дождь, снег и т.д. (Понятие – влажность).
Зачем человеку нужно знать о влажности воздуха? Ответ мы найдем, посмотрев видеоролик.
Ребята, что такое влажность воздуха? Попробуйте сформулировать это понятие, используя знания о конденсации и испарении жидкости.
- Итак, Влажность – величина, характеризующая содержание водяного пара в атмосфере. (Воздух + водяной пар = влажность воздуха.)
- Как водяные пары попадают в атмосферу? (В процессе испарения.)
- От чего зависит скорость испарения? (От площади свободной поверхности жидкости, температуры жидкости, наличие ветра, рода жидкости.)
Перед вами две банки с одинаковой жидкостью – водой (открываем одну банку).
Сравните их.
- В чем сходство? (Одинаковые банки и уровень жидкости в них.)
- Испаряется ли жидкость в сосудах? (Да, испарение происходит в 2 банках.)
- В чем различие? (В закрытом сосуде одновременно с испарением происходит конденсация жидкости.)
Правильно, одновременно с испарением происходит конденсация.
Конденсация и испарение уравновешивают друг друга. Это называется динамическим равновесием. Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью называется насыщенным паром.
В закрытой банке над жидкостью пар насыщенный.
- А в атмосфере пар насыщенный или ненасыщенный? (В атмосфере пар чаще всего ненасыщенный т.к. она является «открытым сосудом».)
- Всегда ли в помещении одинаковое количество водного пара?
(Привести пример с кухней – мама, пришла на кухню, а потом начала варить суп.)
- Изменилось ли количество водяного пара в воздухе? (Да, изменилось, увеличилось.)
- Как вы думаете, пар стал насыщенным или еще нет? (студенты могут ответить по- разному.)
Однозначно нельзя ответить на этот вопрос, так как мы не знаем, насколько водяной пар далек от насыщения. Ведь, чтобы судить о степени влажности воздуха, важно знать, насколько близок или далек водяной пар от насыщения.
Существуют понятия абсолютной и относительной влажности.
Абсолютная влажность показывает, сколько килограммов водяного пара содержится в воздухе объемом 1 м3 при данных условиях, т.е. плотность водяного пара. Обозначается абсолютная влажность: pа.
Формула: , единицы измерения в системе СИ: кг/м3
Как вы думаете, может ли в кубическом метре воздуха при температуре 20 ˚С находится 12 *10-3 кг водяных паров? А 20 *10-3 кг? Почему?
Работа с таблицей зависимости плотности насыщенного водяного пара от температуры : студенты приходят к выводу, что максимальное количество паров в 1 м3 при 20 ˚С возможно 17,3* 10-3 кг, в этом состоянии пар будет насыщенным.
Проблемный вопрос
Допустим, что сейчас в кубическом метре воздуха содержится 12 *10-3 кг водяных паров. Много это или мало? По сравнению с чем? Возможно, нам понадобятся дополнительные сведения, например температура воздуха. Студенты приходят к выводу, что знание абсолютной влажности недостаточно для ответа на данный вопрос, понадобятся дополнительные сведения, например, температура воздуха, и ввода новой сравнительной величины.
Привести пример с посещаемостью в группе.
Относительная влажность воздуха – это отношение количества содержащего водяного пара к тому количеству, которое требуется для полного насыщения воздуха при данной температуре. Относительную влажность воздуха выражают в процентах.
Формула:
ра - абсолютная влажность
Рн – плотность насыщенного водяного пара ( смотри таблицу)


Как вы думаете, чему равна относительная влажность насыщенного пара?
(Относительная влажность насыщенного пара всегда –100%.)
- А может ли быть относительная влажность 0%? (Нет, это значит, что в воздухе вовсе нет водных паров. Такое практически невозможно.)
При охлаждении пар может стать насыщенным и начнет конденсироваться в виде росы.
Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным водяными парами, называется точкой росы.
Зная значение точки росы по таблице можно определить абсолютную влажность воздуха и наоборот.
-Можно, ли измерить относительную влажность воздуха? (можно, по радио, по телевидению говорят относительная влажность воздуха…%)
Приборы для измерения влажности воздуха: конденсационный гигрометр, волосяной гигрометр, психрометр. Их устройство, принцип действия мы будем изучать на следующем занятии и с помощью этих приборов научимся определять относительную влажность воздуха.
А теперь остановимся подробнее на практическом значении влажности воздуха в здоровье человека. Некоторые из вас получили опережающее задание по данному вопросу. Сейчас мы послушаем ваши сообщения и сделаем выводы.
Студент 1: Для понимания темы я зачитываю выдержки из репортажа «Вспышка менингита в Иркутске» Ирины Хорошевой: «...17 детей госпитализированы. По словам заместителя главного санитарного врача города Юрия Лысанова, в областном центре ухудшается ситуация по этому заболеванию. Сегодня иркутский центр Санэпиднадзора издал постановление, по которому со 2 по 4 сентября будут привиты все дети от 3 лет.
Чем вызвана вспышка менингита, объяснить медики пока затрудняются. Как считает Ю.Лысанов, одна из главных причин – аномальное лето: “Очень высокая влажность, жара и потом влажность вместе с дождями. Как раз температура и влажность повлияла на подъём энтеровирусной инфекции”...»
Температура является одним из параметров, способствующим быстрому распространению инфекции, а влажность – средой, благоприятствующей размножению болезнетворных организмов.
Инфекционные болезни составляют большую группу заболеваний, вызываемых бактериями, вирусами, простейшими. Общим признаком большинства из них является способность передачи возбудителя от заражённого организма здоровому и возможность их массового распространения.
Студент 2: При температуре 20-25°С наиболее благоприятным для жизни человека считается воздух с относительной влажностью от 40% до 60%. Когда окружающая среда имеет температуру более высокую, чем температура тела человека, то происходит усиленное потоотделение. Обильное выделение пота ведет к охлаждению организма. Однако такое потоотделение является значительной нагрузкой для человека.
Студент 3: Относительная влажность ниже 40% при нормальной температуре воздуха также вредна, так как приводит к усиленной потере влаги организмов, что ведет к его обезвоживанию. Особенно низкая влажность воздуха в помещениях в зимнее время; она составляет 10-20%. При низкой влажности воздуха происходит быстрое испарение влаги с поверхности и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, легких, что может привести к ухудшению самочувствия. Также при низкой влажности воздуха во внешней среде дольше сохраняются патогенные микроорганизмы, а на поверхности предметов скапливается больше статического заряда. Поэтому в зимнее время в жилых помещениях производят увлажнение с помощью пористых увлажнителей. Хорошими увлажнителями являются растения.
Студент 4: Если относительная влажность высокая, то мы говорим, что воздух влажный и удушливый. Высокая влажность воздуха действует угнетающе, поскольку испарение происходит очень медленно. Концентрация паров воды в воздухе в этом случае высока, вследствие чего молекулы из воздуха возвращаются в жидкость почти так же быстро, как и испаряются. Если пот с тела испаряется медленно, то тело охлаждается очень слабо, и мы чувствуем себя не совсем комфортно. При относительной влажности 100% испарение вообще не может происходить - при таких условиях мокрая одежда или влажная кожа никогда не высохнут.
Итак, какую же роль играет влажность воздуха в здоровье человека? (При высокой влажности интенсивно размножаются болезнетворные организмы. Также влажность воздуха влияет на самочувствие человека и его работоспособность.)
Для закрепления изученного материала давайте еще раз вспомним:
- Что такое критическая температура? критическое состояние вещества? (если вещество находится при критической температуре и критическом давлении, то его состояние наз. критическим. Критическая температура –это такая температура, при которой плотность жидкости равна плотности ее насыщенного пара)
-Используя табл., объясните, при каких условиях можно получить жидкий кислород. (Критическая температура кислорода -118,4 °С, поэтому, чтобы перевести кислород из газообразного состояния в жидкое, необходимо предварительно охладить его до температуры ниже критической, т.е. получить пары. Только затем, сжимая эти пары, можно получить жидкий кислород)
-Всегда ли при нагревании жидкости в закрытом сосуде можно наблюдать критическое состояние вещества? (нет, имеющаяся масса вещества должна занимать критический объем)
-Температура воздуха 20°С. Точка росы -12°С. Определите абсолютную и относительную влажность воздуха.
- В сводке погоды днем сообщалось, что температура воздуха составляет 25°С, а относительная влажность - 75%. Выпадает ли ночью роса, если температура понизится до 17° С?
-Издавна человек пытался думать, какая погода будет завтра, поэтому появляется множество народных примет для погоды. Давайте попробуем объяснить некоторые из них с точки зрения физики.
Соль мокнет к дождю. Почему? (Ответ: перед дождём влажность воздуха очень высокая, а соль активно впитывает влагу.)
Дрова в печи трещат и мечут искры к ненастью. Почему? (Ответ: Если влажность высокая, то дрова впитывают влагу и разбухают. При горении таких дров, вода, содержащаяся в них, кипит, и пар разрывает волокна древесины.)
Подведем итог урока.
Сегодня мы познакомились с понятиями критическая температура и влажность воздуха, узнали, какое значение она имеет для здоровья и жизнедеятельности человека.
Выставление оценок. Работали все активно, молодцы. Учитывая все ответы, получили следующие оценки…
Домашнее задание.
-Учебник П.И. Самойленко, А.В.Сергеев § 7.1, §7.2;
сайты http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/4b5079cb-5e22-d635-79ed-f6672176497a/00149789880013251.htm; http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/100126/%D0%9A%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5; http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BB%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C
-подготовиться к лабораторной работе;
-подготовить доклад на одну из тем: «Влияние влажности воздуха на кожу человека», «Применение сжиженных газов в медицине»;
-решить задачу.
Задача. В 6 м3 воздуха с температурой 19 ° С содержится 51,3 г водяного пара. Определить абсолютную и относительную влажность.
Урок закончен, всем спасибо, до встречи на следующем уроке.
Список используемых источников.
Самойленко П.И., Сергеев А.В. Сборник задач и вопросы по физике: учеб. пособие. – М., 2003;
Самойленко П.И., Сергеев А.В. Физика (для нетехнических специальностей): учебник. – М., 2003;
Жданов Л.С. Физика для средних специальных учебных заведений.- М., 2010.
Дополнительная: Перельман Я. И. Занимательная физика. – М., Наука, 2010; сайты http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/4b5079cb-5e22-d635-79ed-f6672176497a/00149789880013251.htm; http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/100126/%D0%9A%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5; http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BB%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C
К уроку - презентация «Влажность»
https://cloud.mail.ru/public/AzHi/KgPiqoJeP

Приложенные файлы


Добавить комментарий