Кипение воды при пониженном давлении опыт

Внимание! Администрация сайта rosuchebnik.ru не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.
- 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
Источник
Ïîíÿòèå òåìïåðàòóðû ïîÿâèëîñü åùå â ãëóáîêîé äðåâíîñòè. Ñ òåõ ïîð îíî íå ïðåòåðïåëî ñóùåñòâåííûõ èçìåíåíèé. Êàê â äðåâíîñòè, ñ÷èòàëîñü, ÷òî òåìïåðàòóðà ýòî ìåðà «íàãðåòîñòè» òåëà, òàê è òåïåðü. Âçãëÿäû äðåâíèõ ó÷åíûõ è ñîâðåìåííûõ ðàçíÿòñÿ ëèøü â îïèñàíèè åå ñóùíîñòè.  äðåâíîñòè ëþäè ïîëàãàëè, ÷òî òåìïåðàòóðà åñòü ðåçóëüòàò íàëè÷èÿ ó òåëà îñîáîé íåâåñîìîé ìàòåðèè òåïëîðîäà. Ñåé÷àñ æå èçâåñòíî, ÷òî òåìïåðàòóðà åñòü ìåðà âíóòðåííåé ýíåðãèè òåëà ýíåðãèè, îáóñëîâëåííîé õàîòè÷åñêèì äâèæåíèåì ìîëåêóë, ÷àñòèö èç êîòîðûõ ñîñòîÿò òåëà.
Ñàìîå õîëîäíîå ìåñòî âî âñåëåííîé
Ðåêîðäíî íèçêàÿ òåìïåðàòóðà çà âñå âðåìÿ íàáëþäåíèé íà Çåìëå áûëà çàôèêñèðîâàíà â Àíòàðêòèäå íà ðîññèéñêîé ñòàíöèè Âîñòîê 21 èþëÿ 1983 ã. Òåìïåðàòóðà -89,2 °Ñ áûëà èçìåðåíà ïîëÿðíèêàìè è çàíåñåíà â æóðíàë íàáëþäåíèé. Ýòîò ðåêîðä äîëãîå âðåìÿ íå áûë ïîáèò.  äåêàáðå 2013 ã., àìåðèêàíñêèå ó÷åíûå äîëîæèëè îá îòêðûòèè îáëàñòè â Àíòàðêòèäå, ãäå òåìïåðàòóðà ÷àñòî óñòàíàâëèâàåòñÿ íèæå ðåêîðäíîé. Ïî èõ äàííûì â ýòîé îáëàñòè òåìïåðàòóðà ìîæåò äîñòèãàòü ýêñòðåìàëüíûõ çíà÷åíèé äî -93,2 °Ñ. Ïðè òàêîé òåìïåðàòóðå ÷åëîâåêà æäåò ëåòàëüíûé èñõîä ïðèìåðíî ÷åðåç äâå ìèíóòû, íî äàæå òàêóþ òåìïåðàòóðó òðóäíî ïðåäñòàâèòü, õîòü îíà è íàõîäèòüñÿ ñîâñåì áëèçêî, íà íàøåé ïëàíåòå Çåìëå.
Íî âî âñåëåííîé åñòü ìåñòà êóäà ìåíåå äðóæåëþáíûå è òåìïåðàòóðû òàì äîñòèãàþò çàïðåäåëüíûõ è íåâîîáðàçèìûõ îòìåòîê.
Òóìàííîñòü Áóìåðàíã ìîëîäàÿ ïëàíåòàðíàÿ òóìàííîñòü è ñàìûé õîëîäíûé îáúåêò â èçâåñòíîé íàì Âñåëåííîé. Òóìàííîñòü ëåæèò â ñîçâåçäèè Öåíòàâð â 5 òûñÿ÷àõ ñâåòîâûõ ëåò îò Çåìëè. Îíà ñôîðìèðîâàëàñü âîêðóã ÿðêîé öåíòðàëüíîé çâåçäû, êîãäà îíà ñáðîñèëà îáëàêî ãàçà íà îäíîì èç ïîñëåäíèõ ýòàïîâ ñâîåé æèçíè. Ýòà òóìàííîñòü ðàñøèðÿåòñÿ è âûáðàñûâàåò îõëàæäåííûé ãàç ñî ñêîðîñòüþ 500 000 êì/÷. Çà ñ÷åò îãðîìíîé ñêîðîñòè âûáðîñà ìîëåêóëû ãàçà îõëàäèëèñü äî 271 °Ñ. Ýòî ÿâëÿåòñÿ ñàìîé íèçêîé èç îôèöèàëüíî çàðåãèñòðèðîâàííûõ åñòåñòâåííûõ òåìïåðàòóð. È, êàçàëîñü áû, êóäà åùå ìåíüøå, íî è ýòà òåìïåðàòóðà íå ÿâëÿåòñÿ ñàìîé íèçêîé.
Àáñîëþòíûé íîëü
×òî òàêîå àáñîëþòíûé íîëü? Äåéñòâèòåëüíî ëè òàêàÿ òåìïåðàòóðà ìîæåò ñóùåñòâîâàòü âî Âñåëåííîé? Ìîæåì ëè ìû îõëàäèòü ÷òî-ëèáî äî àáñîëþòíîãî íóëÿ â ðåàëüíîé æèçíè?
Àáñîëþòíûé íîëü ýòî òåìïåðàòóðà -273,15 ãðàäóñîâ Öåëüñèÿ, -459,67 ïî Ôàðåíãåéòó è ïðîñòî 0 ïî Êåëüâèíó. Ýòî òî÷êà, ãäå òåïëîâîå äâèæåíèå ïîëíîñòüþ îñòàíàâëèâàåòñÿ. Íî òàêàÿ òåìïåðàòóðà íèãäå íå âñòðå÷àåòñÿ â èçâåñòíîé íàì âñåëåííîé, òàê ÷òî ðå÷ü ïîéäåò î ëàáîðàòîðíûõ óñëîâèÿõ äîñòèæåíèÿ àáñîëþòíîãî íóëÿ.
Âñå îñòàíàâëèâàåòñÿ?
 êëàññè÷åñêîì ðàññìîòðåíèè âîïðîñà ïðè àáñîëþòíîì íóëå îñòàíàâëèâàåòñÿ âñå, íî çäåñü íå îáîéòèñü áåç êâàíòîâîé ìåõàíèêè. Îäíèì èç ïðåäñêàçàíèé êâàíòîâîé ìåõàíèêè, ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî íåâîçìîæíî èçìåðèòü òî÷íîå ïîëîæåíèå èëè èìïóëüñ ÷àñòèöû ñ ñîâåðøåííîé îïðåäåëåííîñòüþ. Ýòî èçâåñòíî êàê ïðèíöèï íåîïðåäåëåííîñòè Ãåéçåíáåðãà.
Åñëè áû âû ìîãëè îõëàäèòü ãåðìåòè÷íóþ êîìíàòó äî àáñîëþòíîãî íóëÿ, ïðîèçîøëè áû ñòðàííûå âåùè. Äàâëåíèå âîçäóõà óïàëî áû ïðàêòè÷åñêè äî íóëÿ, è ïîñêîëüêó äàâëåíèå âîçäóõà îáû÷íî ïðîòèâîñòîèò ãðàâèòàöèè, âîçäóõ ñêîëëàïñèðóåò â î÷åíü òîíêèé ñëîé íà ïîëó.
Íî äàæå â ýòîì ñëó÷àå, åñëè âû ñìîæåòå èçìåðèòü îòäåëüíûå ìîëåêóëû, âû îáíàðóæèòå êîå-÷òî ëþáîïûòíîå: îíè âèáðèðóþò è âðàùàþòñÿ, ñîâñåì íåìíîãî êâàíòîâàÿ íåîïðåäåëåííîñòü â ðàáîòå. ×òîáû ïîñòàâèòü òî÷êè íàä i: åñëè âû èçìåðèòå âðàùåíèå ìîëåêóë óãëåêèñëîãî ãàçà ïðè àáñîëþòíîì íóëå, âû îáíàðóæèòå, ÷òî àòîìû êèñëîðîäà îáëåòàþò óãëåðîä ñî ñêîðîñòüþ íåñêîëüêî êèëîìåòðîâ â ÷àñ êóäà áûñòðåå, ÷åì âû ïðåäïîëàãàëè.
Áëèæå ÷åì íàì êàæåòñÿ
Òàê ÷òî æå ïîëó÷àåòñÿ? Ãäå ñàìàÿ íèçêàÿ òåìïåðàòóðà âî âñåëåííîé?
Íà ïåðâûé âçãëÿä, êàæåòñÿ, ÷òî òàêàÿ òåìïåðàòóðà ìîæåò ñóùåñòâîâàòü ãäå-òî î÷åíü äàëåêî â òåìíûõ ãëóáèíàõ êîñìîñà, êîòîðûå åùå íå äîñòóïíû íàì äàæå äëÿ íàáëþäåíèÿ, íî êàê íå ñòðàííî, ìåñòî, ãäå òåìïåðàòóðà áëèçêà ê àáñîëþòíîìó íóëþ íàìíîãî áëèæå, ÷åì íàì êàæåòñÿ. Íà Çåìëå ó÷åíûå â ëàáîðàòîðèÿõ âñå áëèæå è áëèæå ïîäáèðàþòñÿ ê îòìåòêå àáñîëþòíîãî íóëÿ. Ìàêñèìàëüíî áëèçêî ê «Àáñîëþòíîìó íóëþ» ïîäîáðàëèñü â ÑØÀ. Àìåðèêàíñêèå ôèçèêè Ýðèê Êîðíåëë (Eric Allin Cornell) è Êàðë Âèìàí (Carl Wieman), â 1995 ãîäó ïðè îõëàæäåíèè àòîìîâ ðóáèäèÿ, äîñòèãëè òåìïåðàòóðû, ìåíåå ÷åì íà 1/170 ìëðä. äîëþ ãðàäóñà âûøå àáñîëþòíîãî íóëÿ.
Источник
Описание:
Кипение — процесс интенсивного парообразования, проходящий при определённой температуре – температуре кипения.
Все мы прекрасно знаем, что вода закипает при температуре 100˚С. Почему же жидкости закипают?
Всё дело в микропузырьках газа, которые находятся внутри жидкости. В ходе нагревания внутри этих пузырьков начинает накапливаться пар. С увеличением температуры количество пара внутри пузырьков растёт и пузырьки начинают увеличиваться.
В момент, когда давление внутри пузырька сравнивается с наружным давлением, пузырёк отрывается от стенки сосуда и поднимается вверх. На поверхности жидкости он лопается и выпускает накопленный пар во внешнюю среду (при этом выпущенный пар “уносит” с собой часть энергии, тем самым охлаждая жидкость). Таким образом кипение при постоянном давлении может происходить только при определённой температуре.
Если же мы увеличим интенсивность нагрева жидкости, то количество пузырьков увеличиться и кипение будет протекать более интенсивно, а значит пар будет “уносить” ещё большее количество энергии, тем самым мешая дальнейшему повышению температуры жидкости. В таком равновесном состоянии жидкость будет находиться вплоть до полного её выкипания.
Если простыми словами, то: как бы вы не увеличивали огонь под кастрюлей с водой (хоть пионерский костер под ней разложите), температура воды в кастрюле не увеличится, если она уже закипела. Эта температура (температура кипения) будет оставаться постоянной, а увеличится только скорость кипения.
А можно ли изменить температуру кипения?
Можно! Температура кипения напрямую зависит от внешнего давления. При понижении давления время насыщения пузырьков паром уменьшиться (потому что им нужно “накачаться” до меньшего давления), а это значит, что пузырьки начнут всплывать активнее и кипение будет происходить при более низкой температуре!
Как же вскипятить воду при комнатной температуре? Очень просто! Для этого нужно лишь понизить внешнее давление до 0,04 атмосферного. Жаль только, что чай в таком кипятке завариться не сможет.
С подобной проблемой сталкиваются альпинисты: на высоте 2 километров над уровнем моря, вода начинает закипать при температуре 95 ˚С, а на высоте 5 километров при температуре 83 ˚С. В таком кипятке приготовление пищи значительно затягивается, а варка некоторых продуктов становится в принципе невозможной. (еда приготавливается из-за высокой температуры, а не от кипения)
Объяснение опыта:
В данном случае, с помощью специального насоса, из склянки с водой откачивается воздух. При этом давление внутри склянки падает. Чем ниже давление – тем заметнее становятся пузырьки внутри жидкости. Когда же давление уменьшается примерно до 0,04 атмосферного – жидкости внутри склянки закипает.
Это интересно:
А вы знали, что скороварки также работают благодаря связи температуры кипения жидкости с внешним давлением? В отличие от нашего опыта, в скороварках используется обратный принцип работы: давление внутри скороварки умышленно повышается, что приводит к увеличению температуры кипения. Таким образом пища готовиться гораздо быстрее, нежели при использовании привычных нам кастрюль.
Закипятить воду при комнатной температуре может каждый из вас в домашних условиях. Для этого достаточно налить в медицинский шприц немного воды и, заткнув пальцем выходное отверстие, оттянуть поршень. Давление в шприце понизится и образуются пузырьки по всему объему жидкости – вода закипела.
Источник
У вас остался заказ, который вы не оформили. Вы уверены, что хотите перейти в другой город и отменить набранный заказ?
Перейти Посмотреть заказ
- Главная
- Медиатека
- Видео
- Опыты с жидкостями
- Кипение воды при пониженном давлении
Описание видео
- Думаете, вода закипает только при температуре в 100 градусов? А вот и нет! Согласно уравнению Клапейрона — Клаузиуса с ростом давления температура кипения увеличивается, а с уменьшением давления температура кипения соответственно уменьшается. Например, на вершине Эвереста вода закипит при температуре 69 градусов.
Интересно, а возможно ли сделать так, чтобы вода комнатной температуры закипела? Для этого нам потребуется специальный очень мощный насос, при помощи которого мы откачаем воздух и создадим крайне низкое давление.
Проведем эксперимент!
Опыты с вакуумом можно увидеть в нашем шоу “Космическое путешествиеhttps://nik-show.ru/show/kosmicheskoe-puteshestvie/”
Похожие эксперименты
Опыты с жидкостями
Верите ли вы, что песок, побывавший в воде, может остаться абсолютно …
Опыты с жидкостями
Сегодня нам предстоит познакомиться с таким явлением, как водоворот! И создадим мы его при помощи …
Опыты с жидкостями
Как вы думаете: если наполнить банку, у которой вместо крышки сито, …
Опыты с жидкостями
Вы когда-нибудь пробовали вскипятить жидкость с помощью собственных ладошек? Нет? …
Опыты с жидкостями
Как вы думаете, что будет, если смешать воду из двух стаканчиков в одном? …
Опыты с жидкостями
Самый простой способ увидеть настоящий водный вихрь внутри …
Опыты с жидкостями
Итак, готовим лавовую лампу.
Опыты с жидкостями
Делаем не лопающийся воздушный шарик.
Опыты с жидкостями
На этот раз мы расскажем, как же можно сделать так, чтобы мыльный пузырь …
Опыты с жидкостями
Почему некоторые банки с газировкой плавают, а другие тонут, самое …
Опыты с жидкостями
Как же проткнуть пакет наполненный водой карандашом, чтоб она не выливалась!!!
Опыты с жидкостями
Интересно, а как же можно объяснить разницу между плотностью теплой и холодной …
Интернет-магазин
Гидрофобный песок обладает удивительными свойствами. Благодаря специальной пропитке …
Телерепортажи
Что будет, если из ванны, наполненной водой, достать пробку? Правильно: …
Интернет-магазин
Ура! Николяшки!
Любительская съемка
Как же можно поджечь деньги так, чтобы они не сгорели? Нам потребуется: • …
Опыты с жидкостями
Мы очень любим экспериментировать, и часто для наших опытов возникает необходимость …
Интернет-магазин
Сегодня мы хотим познакомить вас с удивительными невидимыми чернилами. Внутри находится …
Любительская съемка
Всем привет!
Интернет-магазин
Многие из вас знают и любят растущие в воде полимерные шарики (Орбиз) …
Интернет-магазин
Мы очень любим экспериментировать с полимерными шариками. Особенно нам нравится опыт …
Опыты с жидким азотом
Привет! Так порой и хочется немного пошалить, особенно, если осталось …
Интернет-магазин
Вам нравятся разноцветные полимерные шарики? Нам очень нравятся! Так здорово наблюдать …
Интернет-магазин
В этом видео небольшой видеообзор наших новых Николяшке: …
Любительская съемка
Известнейшая научная игрушка картезианский водолаз или картезианский дьявол была …
Любительская съемка
Уверены, многие из вас знают эту научную игрушку: «ручной кипятильник» или, …
Интернет-магазин
Как приготовить неньютоновскую жидкость?
Шоу Николя в 45 городах. Россия
Магазины в Москве
г. Долгопрудный, Лихачевский проезд, д. 4 корп.1, оф. 515
115230, г. Москва, Каширское шоссе, дом 1, корпус 2, этаж 3, пом. 31
Подружитесь с профессором Николя
Эксперименты, новости и скидки
Узнайте о свежих акциях и скидках
Без спама, 1 раз в неделю, всегда можно отписаться.
Управление подпиской
© Веселая Наука, 2012−2019
+7 495 6174111
будние дни: с 9-00 до 19-00
выходные: с 11-00 до 18-00
Подпишись на нашу рассылку и получи книгу с экспериментами в подарок!
Вы уже подписаны, но хотите получить книгу?
Отлично!
Введите свой e-mail, и мы сразу пришлем ее вам!
Чтобы получить книгу бесплатно, введите свой e-mail!
Источник