Зачем дуют на горячий чай

admin   23.06.2018   Комментарии к записи Зачем дуют на горячий чай отключены

Почему горячий чай остывает быстрее, если на него дуют?

Когда перед нами стоит огненный чай в стакане или чайной чашке, то самые разгорячённые молекулы этого чая покидают жидкую массу, вырываются над поверхностью чая и, превращаясь в пар, клубятся над ним, продолжая при этом отдавать чаю часть своего тепла.

Если мы не будем дуть на чай, эти молекулы образуют своеобразное тепловое облако и создадут парниковый эффект. Открытая поверхность чая не будет остывать из-за него. А ведь на него, как говорится, вся и надежда. Если ей не остывать, то как иначе? Через стенки-то чай остывает медленнее. Вот и приходится дуть на наш напиток, сдувая это облако прочь, вдаль комнаты. При этом, кстати, согревая её.

На самом деле, все объясняется довольно просто с физической точки зрения, когда дуют на чашку, в которой находится горячий чай, тем самым, ускоряя процесс теплообмена между поверхностью чая и окружающим воздухом, то есть молекулы пара уносятся потоком воздуха, тем самым, повышая потерю энергии и увеличивая "остывание" жидкости.

Когда мы дуем на стакан чая мы словно устраиваем, образно говоря, бурю в стакане воды. То есть поверхность чая в стакане волнуется, его слои перемешиваются и и слои горячей и остывшей воды быстрее меняются местами. То есть процесс испарения начинает идти интенсивней. Это одна причина. Вторая заключается в том, что горячий испарившийся пар сдувается в сторону от стакана и на его место приходит более холодный воздух, испарение в который также идет более интенсивно. Таким образом чай остывает быстрее сразу по двум причинам. Какая из них более важная сказать сложно, ведь перемешивая чай ложечкой мы также наблюдаем, что он остывает гораздо быстрей, чем просто спокойно стоящий чай.

Открытый урок по теме «Кипение. Удельная теплота парообразования».

Курсы профессиональной переподготовки от Московского учебного центра «Профессионал»

Специально для учителей, воспитателей и других работников системы образования действуют 50% скидки при обучении на курсах профессиональной переподготовки (184 курса на выбор).

Открытый урок по физике в 8 –Б классе.

Тема урока «Кипение. Удельная теплота парообразования».

Тип урока — урок изучения нового материала.

Цели урока 1) Выяснить особенности процесса кипения, условия кипения.

2)Объяснить процесс кипения на основе МК строения вещества и взаимодействия частиц.

3)Выяснить отличие процесса кипения жидкости от процесса испарения.

4)Выяснить зависимость температуры кипения жидкости от внешнего давления.

5)Ввести понятие удельной теплоты парообразования, выяснить ее физический смысл, вывести формулу количества теплоты.

6)Развивать любознательность, наблюдательность учащихся и их логическое мышление.

7)Воспитывать интерес к предмету и сознательное отношение к его изучению.

1)Орг момент, сообщение целей урока.

2)Повторение темы «Испарение».

3)Объяснение нового материала.

4)Закрепление нового материала.

5)Дача дом задания.

6)Итоги урока, выставление и комментирование оценок.

2 Вопросы повторения темы «Испарение и конденсация»

а) Какие два вида парообразования вы знаете

б) От каких факторов зависит испарение жидкости

в) Почему собака в жаркую погоду высовывает язык

г) Зачем обмахиваются веером

д) Зачем дуют на горячий чай

е) Как по внешнему виду в бане отличить трубы с горячей и холодной водой

3 Изложение нового материала

Пока нагревается вода на электроплитке, мы с уч-ся смотрим фильм «Тепловые явления Вступление» (фрагмент «Кипение воды»).

Далее, по слайдам на кодоскопе «Строение веществ» и «Взаимодействие молекул» подвожу уч-ся к усвоению нового материала Чтобы понять и объяснить процесс кипения на основе МК представление о строении в-ва, мы обращаемся к этим слайдам.

Кипение- интенсивное испарение жидкости, которое происходит не только с поверхности, но и внутри нее с выделением пузырьков пара.

Далее демонстрирую опыт по кипению жидкости, наблюдая за процессом закипания жидкости и ее кипения. Предлагаю уч-ся объяснить процесс кипения, затем сама объясняю этот процесс на основе МК представлений о строении в-ва. Еще раз смотрим фрагмент кипения жидкости, чтобы уч-ся еще раз посмотрели, обратили внимание на поверхность закипающей жидкости.

Наблюдая за процессом кипения, делаем выводы:

1) Кипение происходит при температуре, при которой давление насыщенных паров жидкости становится равным атмосферному давлению или немного превосходит его.

2) Во время кипения жидкости температура жидкости не меняется, а вся подводимая теплота идет на парообразование.

Температура кипения — температура , при которой жидкость кипит.

Далее анализируем таблицу 6 на стр 77 учебника «Температура кипения некоторых веществ при нормальном атмосферном давлении». Выясняем, у какой жидкости самая высокая и самая низкая температура кипения.

Если атмосферное давление увеличить или уменьшить, то температура кипения увеличится или уменьшится (например, высоко в горах альпинисты не могут приготовить пищу, т к температура кипения жидкости с высотой понижается из-за уменьшения атмосферного давления. В медицинских автоклавах температуру кипения можно увеличивать, увеличивая атмосферное давление).

Закипеть жидкость может и при комнатной температуре и при температуре, близкой к кристаллизации.

Как вы думаете, что для этого нужно? (надо выкачать воздух над поверхностью жидкости).

Вывод: Жидкость может кипеть при любой температуре (температура кипения зависит от атмосферного давления над поверхностью жидкости).

Способность различных веществ к испарению характеризуется физической величиной, называемой удельной теплотой парообразования и конденсации

Удельной теплотой парообразования и конденсации называется количество теплоты, необходимое для превращения 1 кг воды в пар при температуре ее кипения. r = Дж/кг- единица измерения в системе СИ

Далее анализируем таблицу 7, стр 79 учебника Задание уч-ся найдите жидкость с самой большой и самой малой удельной теплотой парообразования. Что означает r воды = 2,3*10 Дж/кг? Это означает для превращение 1 кг воды в пар при температуре 100 С требуется 2,3*10 Дж теплоты.

Далее выводим формулу для расчета к-ва теплоты : Q = r m

При конденсации 1 кг водяного пара при температуре 100 С выделяется 2,3*10 Дж теплоты Такая большая энергия, высвобождающаяся при конденсации водяного пара, используется на крупных ТЭЦ, в быту.

Почему ожоги паром сильнее, опаснее, чем ожоги кипятком? ( объясняю, почему) .

4 Закрепление нового материала

1) упр 11(1,2), стр 80 учебника (устно)

2) упр 11(4), стр80 учебник (письменно)

5 Домашнее задание 18, упр11 (7,8)

6 Итоги урока, выставление и комментирование оценок за урок

Почему горячая жидкость остывает, когда на нее дуют?

Любая жидкость испаряется. В процессе испарения самые “шустрые” молекулы на поверхности жидкости получают достаточно энергии для того, чтобы преодолеть силы поверхностного натяжения и покинуть жидкость. Каждая такая молекула уносит с собой часть энергии. Внутренняя энергия жидкости уменьшается, жидкость остывает. Горячая жидкость испаряется активнее холодной и это тоже понятно.

С другой стороны, существует некоторый предел (определяемый величиной парциального давления) содержания пара в воздухе. Зависит это в большей мере от значения упругости испаряющейся жидкости. Если не выдаваться в сложные объяснения, то при прочих равных средняя комната, будь она герметичной и не впитывай и не отводи она воду, могла бы вместить около килограмма воды в виде пара (то есть, условно, ведро воды, которое в такую комнату поставили бы, само бы никогда не испарилось), тогда как паров ртути в том же объёме “уместится” всего один грамм. Однако, это справедливо для случая, если пар мгновенно перемешивается с воздухом или процесс испарения происходит достаточно долго. Это вступление.

Что же происходит с нашей чашкой чая? Разобьём вопрос на два. Во-первых, горячая жидкость остывает даже тогда, когда на неё не дуют. Часть энергии “уходит” с испарением, часть рассеивается через стенки посуды в среду. Но когда на жидкость дуют, то она остывает заметно быстрее (“дуй на ложку, суп горячий”, ага?). Это связано как раз с тем, что в обычных условиях, когда чашка с чаем просто стоит на столе, воздух с паром перемешиваются не мгновенно. В итоге на границе жидкости образуется область, куда постоянно “поступают” новые молекулы воды (мы пренебрежём “возвращенцами”, которым не хватило духу (энергии) оставаться в рядах пара и они вернулись в жидкость). Чем больше в этом слое воздуха пара, тем сложнее каждой следующей молекуле “втиснуться” в это пространство. Наконец, может наступить такой момент, когда испарение будет ограничено именно скоростью отвода пара (молекул воды) от поверхности. Испарение замедляется, а значит и остывать жидкость будет медленнее.

Когда мы дуем на поверхность чая, мы не только искусственно отводим пар от поверхности воды, позволяя жидкости спокойно испаряться, но также в некоторой степени отводим потенциальных “возвращенцев”, которые могли вернуться обратно и тем самым повысить температуру жидкости. Таким образом стимулируется испарение, а значит увеличиваются потери внутренней энергии (читай: быстрее снижается температура) жидкости.

Из тех же соображений раньше было принято пить чай из блюдечка. Площадь поверхности жидкости в блюдечке больше, чем в чашке, а масса жидкости, которую нужно остудить, меньше. Налил чай в блюдечко, подул на него для пущего эффекта и можно пить. Потом новую порцию.

Так что дуть на горячий чай — это не просто традиция. Физика говорит, что это оправдано.