Муниципальное бюджетное образовательное учреждение «Гимназия №3 в Академгородке»

Советского района города Новосибирска

Учебно-исследовательская работа

Можно ли вскипятить воду охлаждением?

Выполнил: Новиков Святослав , ученик 8 Б класса Научный руководитель: Коряжкина Светлана Анатольевна, учитель высшей квалификационной категории

НОВОСИБИРСК – 2013

Содержание

1. Цель и задачи

2. Используемое оборудование

3. Проведение опыта и его результаты

4. Теоретическое объяснение опыта

5. Выводы

6. Используемая литература

Цель работы:

Опытным путём узнать, можно ли, вскипятить воду охлаждением и дать этому физическое объяснение. Получить знания о физических условиях процесса кипения воды.

Задачи:

1. Провести физический опыт по кипению воды, используя необходимое оборудование

2. Описать результат 3. Дать физическое объяснение процесса кипения в этом эксперименте 4. Сделать вывод о наблюдаемых явлениях

Используемое оборудование:

Для опыта понадобится (фото1):

1. Пробирка с пробкой,

2. Горелка спиртовая,

3. Держатель для пробирки,

4. Кружка с холодной водой,

5. Бутылка с ледяной водой из холодильника.

Фото1

Проведение опыта и его результаты

Я налил в малую колбу воды, в количестве немного больше половины и начал её нагревать над пламенем горелки, используя держатель, чтобы не обжечься. Через некоторое время вода в пробирке закипела. (фото 2).

Фото 2.

Я быстро и плотно закрыл пробирку пробкой, одновременно отодвинув её от огня. Кипение прекратилось.

Я повернул колбу пробкой вбок и полил верхнюю часть колбы холодной водой. Вода в колбе начала кипеть. При этом на стенках колбы образовались капли жидкости т.е. произошла конденсация водяного пара (фото3)

Фото 3

Через некоторое время кипение прекратилось. Я опять полил верхнюю пустую часть колбы холодной водой. Вода в пробирке опять закипела. После того, как кипение в очередной раз прекратилось. Пробирка достаточно охладилась. Кипение не отмечалось при поливании водой.

Фото 4

Пробирка достаточно охладилась. Я взял её в руки. Полил пустую часть пробирки ледяной водой и процесс кипения начался снова.

Фото 5

Теоретическое объяснение опыта

В физике кипением называется интенсивное (бурное) парообразование, происходящее по всему объёму жидкости за счёт возникновения и всплытия многочисленных пузырей пара.

В любой воде есть пузырьки, образованные воздухом и паром. При увеличении температуры растворимость газов в жидкости уменьшается, то есть газ стремиться выйти из жидкости. К тому же, давление внутри пузырьков увеличивается. Однако если оно меньше внешнего давления, то пузыри схлопываются. Когда давление внутри пузырьков сравняется с внешним, начнётся кипение.

Для поддержания кипения необходим приток энергии, компенсирующий потери на интенсивное парообразование. Это мы наблюдали в нашем эксперименте: кипение прекратилось при снятии колбы с горелки.

Нагревая колбу при помощи горелки мы добились закипания в ней воды. В результате кипения над водой образуется водяной пар, который заполняет колбу. Водяной пар, заполняя колбу, частично вытесняет из нее воздух. После закипания жидкости мы закрыли колбу, ограничив выход пара. В результате над водой в колбе содержится в основном водяной пар с малым количеством воздуха.

При резком охлаждении (поливании водой) колбы произошла конденсация водяного пара на стенках колбы. Вследствие этого давление на воду внутри колбы снижается, а температура воды измениться не успевает. Мы отмечаем возобновление кипения жидкости при более низкой температуре. Энергия, необходимая для поддержания кипения берётся у остывающей воды. Через некоторое время температура воды понизилась, (а давление пара в пробирке повысилось) и кипение прекратилось. Для того, чтобы процесс кипения возобновился необходимо ещё больше снизить давление над жидкостью в колбе (повторно полить холодной водой).

Поливание колбы ледяной водой привело к дальнейшей конденсации пара, снижению давления газа над жидкостью и возобновлению процесса кипения при обычной температуре.

В конце опыта температура воды и пара постепенно уменьшаются и в конце опыта давление в пробирке оказывается совсем маленьким. Чтобы это проверить мы открыли колбу. При её открытии мы слышим хлопок воздуха, входящего в колбу.

Этот опыт наглядно демонстрирует зависимость температуры кипения от давления.

Выводы:

Опытным путём мы узнали, что процесс кипения воды можно наблюдать при

более низкой температуре при снижении давления над жидкостью. Снижения

давления над жидкостью мы достигали путём конденсации пара. Таким

образом, поставленная нами цель достигнута: можно добиться кипения

жидкости при нормальной температуре, изменяя внешние условия (давление

над жидкостью).

Литература

1. Сайт http://www.fizika.ru 2. Сайт http://festival.1september.ru 3. Сайт: http://uchifiziku.ru 4. Перельман Я.И. «Занимательная физика» АСТ 2008г Москва. 5. Перышкин А.В. «Физика» 2008г.