Как заставить закипеть жидкость, охлаждая сосуд. Изобретательские задачи Как заставить закипеть жидкость охлаждая сосуд

Без всякого сомнения, физика - одна из самых интересных наук. Даже самые бесполезные эксперименты могут оказаться в то же время вполне увлекательными. Например, кипение жидкости при ее охлаждении с одной стороны кажется невероятным. Ведь чтобы жидкость закипела ее необходимо нагреть, но никак не охладить, как мы привыкли считать. Но все возможно. Для подобного эксперимента не нужна какая-либо особая жидкость , подойдет и обыкновенная вода, нужно лишь создать особые условия.

Вам понадобится

Колба, вода, газовая горелка, штатив.

Инструкция

В колбу налейте обыкновенной водопроводной воды, заполните ее примерно наполовину уровня. После этого, поставьте колбу на газовую горелку и нагревайте воду, пока она не закипит.

Когда вода в колбе закипит, отключите нагрев и дождитесь остановки кипения. Герметично закройте колбу резиновой пробкой и зафиксируйте ее в держателе штатива, перевернув вверх дном.

Далее начинайте поливать дно колбы холодной водой. Чем лучше охладите сосуд , тем наглядней будет опыт. На поверхность воды будут подниматься пузырьки, вода в колбе закипит при охлаждении. Это можно объяснить тем, что пары воды находящиеся внутри сосуд а при охлаждении начинают конденсироваться на стенках колбы. Из-за этого, давление водяного пара внутри колбы начинает понижаться. При пониженном давлении вода начинает закипать не при ста градусах по Цельсию, а при более низкой температуре. Так как вода еще полностью не остыла, а давление в сосуд е упало, поэтому и происходит кипение при охлаждении.

Обратите внимание

Для этого эксперимента лучше всего использовать колбу из термически устойчивого стекла. При охлаждении горячего сосуда холодной водой, обыкновенное стекло может потрескаться от резкого перепада температур и опыт не состоится.

Внимание, только СЕГОДНЯ!

Все интересное

Игра Майкрафт настолько разнообразна, что в ней можно заниматься алхимией. Чтобы варить зелье и усиливать его, получать полезный опыт, даже просто переносить воду, необходимы стеклянные пузырьки, или колбы. Сделать колбу в Майнкрафт можно с помощью…

Гидроуровень – это ручной измерительный инструмент, предназначенный для разметки горизонтального уровня с высокой точности. В быту применяют самодельные гидроуровни, а вот в стройке и производстве популярны точные проборы. Инструкция 1Гидроуровень…

Кипение - казалось бы, простой физический процесс, известный каждому, хоть раз в жизни вскипятившему чайник. Однако у него есть немало особенностей, которые физики изучают в лабораториях, а хозяйки - на кухнях. Даже температура кипения далеко не…

Кипячение воды является одним из частых повседневных дел. Однако в горных районах этот процесс имеет свои особенности. В различных по высоте над уровнем моря точках закипание воды происходит при разных температурах. Как точка кипения воды зависит…

Пихтовая вода является побочным продуктом, получаемым в процессе изготовления эфирного масла. Но, несмотря на это, она обладает целебными свойствами и часто применяется в медицине в качестве противовоспалительного, ранозаживляющего и…

Злободневной проблемой сегодняшнего дня является тема экологии. Загрязнение окружающей среды приобретает мировые масштабы. Вода становится опасной для употребления. Чтобы удалить из воды вредные примеси, вы можете поставить водоочистной фильтр.…

Любая жидкость, налитая в сосуд, оказывает давление на его стенки и дно. Если жидкость в это время находится в состоянии покоя, то можно определить гидростатическое давление. Для его вычисления существует формула, справедливая для сосудов правильной…

По температуре кипения жидкости можно судить о ее чистоте. Содержание примесей или растворенных веществ обычно понижает точку закипания. В лаборатории этот параметр можно определить опытным путем, чтобы предварительно оценить доброкачественность…

Вода может находиться в трех основных агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. Пар, в свою очередь, бывает ненасыщенным и насыщенным - имеющим одинаковую температуру и давление с кипящей водой. Если же температура водяного пара при…

Кипение – это процесс парообразования, то есть перехода вещества из жидкого состояния в газообразное состояние. От испарения оно отличается гораздо большей скоростью и бурным протеканием. Любая чистая жидкость кипит при определенной температуре.…

Как и почему, по каким законам происходит процесс нагревания воды в условиях земного притяжения, объясняется в учебниках физики. Но после первых космических полетов многих интересует вопрос о поведении этой жидкости в невесомости. Можно ли ее…

Спирт, используемый в быту, известен как этанол. Однако жидкость, которая является результатом процесса спиртового брожения, содержит этанол и воду. Чтобы отделить спирт от воды можно воспользоваться процессом дистилляции. Вам понадобится-…

У большинства детей в школе уроки физики не вызывают особого интереса: слово «физика» ассоциируется со сложными задачами и формулами. Да и знания, полученные на уроках, довольно трудно применить на практике, а это порождает непонимание смысла изучения предмета. В качестве варианта решения данной проблемы, а также с целью формирования логического мышления и анализа, можно предложить набор «изобретательских задач». Обычно мы их давали или в конце урока, или в «оставшиеся пять минут», или как домашнее задание. Например, в оставшиеся свободными 5–7 мин урока в 10-м классе можно успеть решить одну-две задачи.

Так как любая работа должна иметь смысл, интерес детей можно стимулировать оценкой. Если задача была задана на дом, то за пять различных решений задачи – оценка «5», за каждые два дополнительных решения – ещё одна оценка «5». Если задача была дана в классе, то оценка ставилась самым активным ученикам.

– Накрыть крышкой сосуд 2 . Тем самым повысить давление, а следовательно, температуру кипения воды в нём.

– Подсолить воду в сосуде 2 – также повысится температура кипения.

– Прокипятить воду в сосуде 2 несколько раз, давая ей остыть между кипячениями. Тем самым мы удалим из воды примеси (они выпадут в осадок), а следовательно, и центры парообразования, следовательно, повысим температуру кипения воды.

– Поместить на дно сосуда 2 ультразвуковой генератор.

– Поместить в воду медный стержень так, чтобы он упирался в днища обоих сосудов. В этом случае мы получим проводник тепла.

– Подождать, пока вода в сосуде 2 выкипит.

– Налить в сосуд 2 жидкость, кипящую при температуре выше 100 °С.

– Нагреть магнит. Тем самым мы разориентируем домены в магните.

– Нагреть гвоздь. Тем самым мы разориентируем домены в
гвозде.

– Воспользоваться рычагом из дерева или немагнитного металла.

– Намотать на гвоздь провод и пропустить ток. Тем самым превратить гвоздь в магнит одной полярности с концами подковы.

– Резко дёрнуть гвоздь.

– Положить железный стержень выше гвоздя. Тем самым мы «закоротим» линии магнитной индукции и ослабим магнитное поле на концах магнита.

– Постучать по магниту. Деформация приведёт к нарушению упорядоченной ориентации доменов в магните.

– Накачать воздух в колбу. Как известно, арку легко сломать, если давить изнутри.

– Поместить всю систему под колокол, заткнув трубочку, и откачать из колокола воздух. Тем самым мы создадим избыточное давление в колбе, и она лопнет, как в предыдущем случае.

– Налить воду в колбу и заморозить. Колба лопнет, т.к. вода при охлаждении расширяется.

– Неравномерно нагреть колбу. Половину колбы охлаждаем, а вторую нагреваем. Колба из-за разности теплового расширения треснет.

– Направить на колбу звуковую волну. Звук заставит стенки колбы совершать колебательные движения, при резонансе колба лопнет.

– Положить сверху ещё несколько кирпичей.

– Стукнуть по кирпичу.

– Подождать, пока вода испарится.

– Нагреть кружку, чем ускорить испарение.

– Опустить в кружку ложку и заморозить. Затем достать ложку вместе со льдом.

Примечание . Сразу после замерзания ложку достать невозможно, поэтому края кружки надо будет немного нагреть.

– Опустить в стакан губку.

– Опустить в кружку трубочку для коктейля и высосать воду.

– Опустить в кружку конец длинной резиновой трубочки, второй её конец опустить ниже уровня поверхности жидкости и отсосать воздух из трубки, – вода вытечет.

– Опустить в кружку трубку, другой конец которой поместить в сосуд с низким давлением. Атмосферное давление загонит воду в другой сосуд.

– Сместить стаканы друг относительно друга, проворачивая один относительно другого.

– Подождать некоторое время. Система не полностью герметична, и воздух всё-таки проникает через прокладку.

– Повысить температуру стаканов, например, полить их кипятком. Давление газа в стаканах повысится.

– Поместить систему под колокол и откачать воздух. Давление в стаканах станет больше, чем снаружи.

Как разделить ледяной куб на две равные части?

– Распилить.

– Растереть в крошку и разделить.

– Разрезать горячим ножом.

– Оттопить половину.

– Растопить куб, разделить воду пополам, заморозить получившиеся половины.

– Поставить подпорку.

– Прибить ножки к полу.

– Подобрать экспериментально угол наклона таким, чтобы установилось равновесие. Под этим углом подрезать ножки стула, чтобы увеличить площадь опоры.

– Вырезать углубления в полу под углом и вставить в них ножки стула.

– Приклеить стул.

Как заставить математический матник качаться только в одной плоскости?

– Раскрутить груз вокруг своей оси. В результате мы получим гироскоп, а, как известно, плоскость вращения гироскопа не изменяет своего положения в пространстве.

– Заставить качаться железный груз в магнитном поле.

– Соорудить направляющую конструкцию (две пластинки).

– Заставить качаться металлический груз в статическом электрическом поле (например, между двумя заряженными шарами).

– Точно настроить при запуске.

Как охладить воду в бутылке?

– Положить бутылку в холодильник.

– Положить (на) под лёд.

– Обернуть бутылку сырой тряпкой и поместить в поток воздуха. При испарении воды с поверхности тряпки последняя будет охлаждаться, забирая тепло у бутылки с водой.

– Обернуть бутылку сырой тряпкой, поместить под колокол и откачать воздух. Понизим тем самым давление, следовательно, ускорим испарение.

– Поместить бутылку в сосуд с более холодной водой, например, со льдом.

– Химически охладить.

Как соединить две пластины из металла?

– Воспользоваться болтом и гайкой.

– Воспользоваться заклёпками.

– Склеить.

– Спаять.

– Сварить. (Не все металлы свариваются. – Ред. )

– Использовать точечную электросварку.

– Зачистить и зашлифовать обе соединяемые поверхности и плотно их прижать. (Так осуществляют холодную сварку в космосе. – Ред. )

Как разогреть металлический шар?

– Положить в печь.

– Ударить.

– Долго тереть.

– Продеформировать.

– Пропустить электрический ток.

Как ускорить высыхание сырой тряпки?

– Повесить на верёвке в сухом тёплом помещении.

– Развернуть её максимально.

– Поместить в поток сухого воздуха.

– Поместить между сухими тряпками (газетами) и периодически их менять.

– Посыпать тряпку сухим песком (опилками), периодически отряхивать и посыпать снова новой порцией песка. Песок впитывает в себя влагу.

– Поместить её вблизи мощного источника высокочастотного электромагнитного излучения. В результате действия токов Фуко жидкость будет нагреваться.

Как убрать лишнюю часть камня?

– Отколоть с помощью зубила и молотка.

– Стереть.

– Разогреть камень и резко остудить. В результате резкого перепада температур из-за теплового расширения камень треснет.

– Охладить и резко нагреть.

– Отпилить.

– Расплавить.

Как быстрее наполнить ведро под дождём?

– Поставить ведро под сток у крыши дома. Там вода собирается с большой поверхности крыши.

– Поставить воронку над ведром.

– Опустить в ведро одним концом полотно ткани, другой её конец подвесить. Вода будет стекать с ткани в ведро (увеличится площадь, с которой собирается вода).

– Поставить ведро под углом 45° к направлению падения капель. (Хуже будет. – Ред .)

– Поместить в центр ведра несколько одноимённых зарядов. В результате траектория движения капель изменится.

Как поднять уровень воды в колене U-образной трубки относительно другого?

– Из одного колена откачать воздух и закрыть это колено пробкой.

– В одно колено накачать воздух и закрыть это колено пробкой.

– Налить в одно колено более лёгкую жидкость (например керосин).

– Поместить перегородку (поршень) между коленами и перемещать его, например, на нитке.

– Использовать явление осмоса.

Как заставить вагон, скатываемый с сортировочной горки, проехать большее расстояние по инерции?

– Подтолкнуть.

– Загрузить вагон.

– Смазать рельсы маслом, тем самым уменьшив коэффициент трения.

– Охладить рельсы. В атмосфере всегда есть пары воды, на охлаждённых рельсах появится конденсат, который и уменьшит трение.

Как обеспечить присутствие молекул воды на высоте 1 см выше поверхности воды в сосуде?

– Опустить в воду фитиль. Молекулы воды поднимутся по капиллярам.

– Бросить в воду лёд: он плавает в воде, следовательно, можно подобрать такой кусок, который будет возвышаться над поверхностью на 1 см, а лёд – это тоже вода.

– Опустить губку. Вода, как и в случае с фитилём, поднимется.

– Нагреть воду.

– Ничего не делать. Вода испаряется при любой температуре, следовательно, над поверхностью, на любой или почти любой высоте, есть хотя бы одна молекула H 2 O.

Как осветить небольшое пространство?

– Зажечь спичку (свечу, факел).

– Зажечь фонариком.

– Зажечь электрический разряд.

– Возбудить люминесценцию.

– Возбудить свечение Черенкова (свечение воды при прохождении через неё частиц со скоростью выше скорости света в воде).

Как ускорить закипание жидкости в чайнике?

– Увеличить мощность нагревателя.

– Налить в чайник не воду, а более легко кипящую жидкость (например ацетон).

– Теплоизолировать чайник, например, обернуть плотной тканью и ватным одеялом.

– Поместить чайник в зону пониженного давления.

– Постоянно стучать по чайнику, тем самым перемешивая воду.

Как остановить ход пружинных часов, не повредив их внешнюю оболочку?

– Не прикасаться к часам длительное время – сами остановятся.

– Сильно тряхнуть, уронить, ударить.

– Опустить в жидкость и заморозить.

– Поместить в жидкий азот.

– Поместить в переменное магнитное поле.

– Нагреть.

Как повысить скольжение ботинок по льду?

Варианты ответов

– Полностью стереть протектор на подошве.

– Сделать лёд ровным, гладким.

– Сделать поверхность льда влажной.

– Полить лёд маслом.

– Приделать к ботинкам полозья (чтобы получились коньки).

________________________

Студент 4-го курса ВятГГУ, давал этот материал в 2005 г. на уроках и внеклассных мероприятиях, проходя педпрактику в школе № 5 (г. Слободской, Кировская обл., руководитель – засл. учитель РФ Виктор Иванович Елькин [email protected]). Ученикам задачи очень нравились, они с удовольствием их решали.

Вам понадобится

Колба, вода, газовая горелка, штатив.

Инструкция

Обратите внимание

>>Физика: Зависимость давления насыщенного пара от температуры. Кипение

Жидкость не только испаряется. При некоторой температуре она кипит.
Зависимость давления насыщенного пара от температуры . Состояние насыщенного пара, как показывает опыт (мы говорили об этом в предыдущем параграфе), приближенно описывается уравнением состояния идеального газа (10.4), а его давление определяется формулой

С ростом температуры давление растет. Так как давление насыщенного пара не зависит от объема, то, следовательно, оно зависит только от температуры.
Однако зависимость р н.п. от Т , найденная экспериментально, не является прямо пропорциональной, как у идеального газа при постоянном объеме. С увеличением температуры давление реального насыщенного пара растет быстрее, чем давление идеального газа (рис.11.1 , участок кривой АВ ). Это становится очевидным, если провести изохоры идеального газа через точки А и В (штриховые прямые). Почему это происходит?

При нагревании жидкости в закрытом сосуде часть жидкости превращается в пар. В результате согласно формуле (11.1) давление насыщенного пара растет не только вследствие повышения температуры жидкости, но и вследствие увеличения концентрации молекул (плотности) пара . В основном увеличение давления при повышении температуры определяется именно увеличением концентрации. Главное различие в поведении идеального газа и насыщенного пара состоит в том, что при изменении температуры пара в закрытом сосуде (или при изменении объема при постоянной температуре) меняется масса пара. Жидкость частично превращается в пар, или, напротив, пар частично конденсируется. С идеальным газом ничего подобного не происходит.
Когда вся жидкость испарится, пар при дальнейшем нагревании перестанет быть насыщенным и его давление при постоянном объеме будет возрастать прямо пропорционально абсолютной температуре (см. рис.11.1 , участок кривой ВС ).
. По мере увеличения температуры жидкости интенсивность испарения увеличивается. Наконец, жидкость начинает кипеть. При кипении по всему объему жидкости образуются быстро растущие пузырьки пара, которые всплывают на поверхность. Температура кипения жидкости остается постоянной. Это происходит потому, что вся подводимая к жидкости энергия расходуется на превращение ее в пар. При каких условиях начинается кипение?
В жидкости всегда присутствуют растворенные газы, выделяющиеся на дне и стенках сосуда, а также на взвешенных в жидкости пылинках, которые являются центрами парообразования. Пары жидкости, находящиеся внутри пузырьков, являются насыщенными. С увеличением температуры давление насыщенных паров возрастает и пузырьки увеличиваются в размерах. Под действием выталкивающей силы они всплывают вверх. Если верхние слои жидкости имеют более низкую температуру, то в этих слоях происходит конденсация пара в пузырьках. Давление стремительно падает, и пузырьки захлопываются. Захлопывание происходит настолько быстро, что стенки пузырька, сталкиваясь, производят нечто вроде взрыва. Множество таких микровзрывов создает характерный шум. Когда жидкость достаточно прогреется, пузырьки перестанут захлопываться и всплывут на поверхность. Жидкость закипит. Понаблюдайте внимательно за чайником на плите. Вы обнаружите, что перед закипанием он почти перестает шуметь.
Зависимость давления насыщенного пара от температуры объясняет, почему температура кипения жидкости зависит от давления на ее поверхность. Пузырек пара может расти, когда давление насыщенного пара внутри него немного превосходит давление в жидкости, которое складывается из давления воздуха на поверхность жидкости (внешнее давление) и гидростатического давления столба жидкости.
Обратим внимание на то, что испарение жидкости происходит при температурах, меньших температуры кипения, и только с поверхности жидкости, при кипении образование пара происходит по всему объему жидкости.
Кипение начинается при температуре, при которой давление насыщенного пара в пузырьках сравнивается с давлением в жидкости.
Чем больше внешнее давление, тем выше температура кипения . Так, в паровом котле при давлении, достигающем 1,6 10 6 Па, вода не кипит и при температуре 200°С. В медицинских учреждениях в герметически закрытых сосудах - автоклавах (рис.11.2 ) кипение воды также происходит при повышенном давлении. Поэтому температура кипения жидкости значительно выше 100°С. Автоклавы применяют для стерилизации хирургических инструментов и др.

И наоборот, уменьшая внешнее давление, мы тем самым понижаем температуру кипения . Откачивая насосом воздух и пары воды из колбы, можно заставить воду кипеть при комнатной температуре (рис.11.3 ). При подъеме в горы атмосферное давление уменьшается, поэтому уменьшается температура кипения. На высоте 7134 м (пик Ленина на Памире) давление приближенно равно 4 10 4 Па (300 мм рт. ст.). Вода кипит там примерно при 70°С. Сварить мясо в этих условиях невозможно.

У каждой жидкости своя температура кипения, которая зависит от давления ее насыщенного пара. Чем выше давление насыщенного пара, тем ниже температура кипения жидкости, так как при меньших температурах давление насыщенного пара становится равным атмосферному . Например, при температуре кипения 100°С давление насыщенных паров воды равно 101 325 Па (760 мм рт. ст.), а паров ртути - всего лишь 117 Па (0,88 мм рт. ст.). Кипит ртуть при температуре 357°С при нормальном давлении.
Жидкость закипает, когда давление ее насыщенного пара становится равно давлению внутри жидкости.

???
1. Почему температура кипения возрастает с увеличением давления?
2. Почему для кипения существенно повышение давления насыщенного пара в пузырьках, а не повышение давления имеющегося в них воздуха ?
3. Как заставить закипеть жидкость, охлаждая сосуд? (Вопрос этот непростой.)

Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский, Физика 10 класс

Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные уроки

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку,