6. Зависимость скорости испарения от площади соприкосновения воды с воздухом

Испарение происходит в месте соприкосновения поверхности воды с воздухом, соответственно, чем больше площадь соприкосновения, тем быстрее происходит испарение. Доказать это можно с помощью несложного опыта: нужно налить одинаковое количество воды в 3 емкости с разной площадью соприкосновения налитой воды с воздухом (например, бутылка с узким горлышком, стеклянная банка и широкая тарелка). Через некоторое время мы увидим, что вода из тарелки испаряется быстрее всего, потому что площадь соприкосновения воды с воздухом наибольшая. Из банки немного медленнее, потому что площадь соприкосновения меньше. А из бутылки медленнее всего, потому что площадь соприкосновения воды с воздухом наименьшая.

Рис. 13. Опыт по испарению воды из емкостей с различной площадью соприкосновения воды с воздухом (Источник)

Поэтому фрукты, предназначенные для сушки, разрезают на тонкие ломтики – чтобы увеличить поверхность соприкосновения с воздухом и увеличить скорость испарения.

Рис. 14. Сушка яблок (Источник)

9. Водяной пар в кипящем чайнике

Знание этого свойства водяного пара позволило людям сконструировать паровые двигатели.

Рис. 17. Машина с паровым двигателем (Источник)

Часто, когда печется яблоко, его кожура лопается – это яблочный сок, превращаясь в пар, разрывает кожуру.

Рис. 18. Печеное яблоко (Источник)

Или можно услышать треск дров в печи – под воздействием высокой температуры вода в дровах превращается в водяной пар и разрывает древесину.

Рис. 19. Дровяная печь (Источник)

Как было сказано, водяной пар – невидим. Так почему же мы видим пар, когда кипит чайник? В холодном воздухе разогретый водяной пар конденсируется – превращается в мельчайшие капельки воды, которые мы видим как белый пар. А невидимый водяной пар находится возле носика чайника на границе белого облачка пара.

Рис. 20. Кипящий чайник (Источник)

Если поместить у носика кипящего чайника холодный металлический предмет, то очень скоро на нем появятся капельки осевшей воды. Этот опыт доказывает наличие водяного пара у носика чайника.

Рис. 21. Опыт по конденсации водяного пара у носика чайника (Источник)

Список рекомендованной литературы

1. Вахрушев А.А., Данилов Д.Д. Окружающий мир 3. М.: Баллас.
2. Дмитриева Н.Я., Казаков А.Н. Окружающий мир 3. М.: ИД «Федоров».
3. Плешаков А.А.Окружающий мир 3. М.: Просвещение.

Рекомендованные ссылки на ресурсы интернет

1. Сайт учителя начальных классов (Источник).
2. Школа цифрового века (Источник).

Рекомендованное домашнее задание

1. Составьте короткий тест (4 вопроса с тремя вариантами ответа) на тему «Вода в газообразном состоянии».
2. Проведите небольшой опыт: в одинаковые емкость налейте по полстакана холодной воды, поставьте одну емкость в холодное места, а другую теплое. Каждые 12 часов в течение 3 дней замеряйте уровень воды в каждой емкости. Опишите, что будет происходить, объясните, почему. Сравните результаты измерений.
3. *Напишите сказку на тему «Облака».

Состояния водяного пара

⇐ ПредыдущаяСтр 33 из 65

Изохорный процесс. В изохорном процессе при подводе теплоты к влажному пару увеличивается его давление и температура. При v = const степень сухости с уменьшением температуры может как убывать, так и возрастать. Если начальное состояние вещества находится вблизи кривой х = 0, то с уменьшением температуры при v = const степень сухости увеличивается. Если начальное состояние вещества находится вблизи кривой x = 1, то с уменьшением температуры степень сухости также уменьшается. В изохорном процессе внешняя работа равна нулю. Подведенное количество теплоты расходуется на изменение удельной внутренней энергии рабочего тела:

u2 –u1 = i2 – i1 — v×(p2 – p1).

Если удельный объем v процесса меньше объема сухого насыщенного пара конечного состояния, то в конце процесса пар влажный; если , то пар перегретый. Степень сухости влажного пара можно определить по формуле

, откуда

На pv-диаграмме изохорный процесс изображается отрезком прямой, параллельной оси ординат (рис. 8.4-а), на Ts-диаграмме процесс изображается кривой линией (рис. 8.4-б). В области влажного пара изотропа направлена выпуклостью вверх, а в области перегретого пара – вниз. На is-диаграмме изохора изображается кривой, направленной выпуклостью вниз (рис. 8.4 –в).

Рис. 8.4. Изохорный процесс водяного пара

Изобарный процесс. На pv-диаграмме изобарный процесс изображается отрезком горизонтально прямой, который в области влажного пара изображает и изотермический процесс одновременно (рис. 8.5–а). На Ts-диаграмме в области влажного пара изобара изображается прямой горизонтальной линией, а в области перегретого пара – кривой, обращенной выпуклостью вниз (рис. 8.5–б). На is-диаграмме изобара в области насыщенного пара представляется прямой линией, пересекающей пограничные кривые жидкости и пара. При подводе теплоты к влажному пару степень его сухости увеличивается и он (при постоянной температуре) переходит в сухой, а при дальнейшем подводе теплоты – в перегретый пар. Изобара в области перегретого пара представляет собой кривую, направленную выпуклостью вниз (рис. 8.5-в).

Рис. 8.5. Изобарный процесс водяного пара

Изменение удельной внутренней энергии пара Du = u2 – u1

= i2 – i1 – p(v2 – v1); внешняя работа l = p(v2 – v1) = q — Du; подведенное удельное количество теплоты q = i2 – i1.

В том случае, когда q задано и требуется найти параметры второй точки, лежащей в области двухфазных состояний, применяется формула для энтальпий влажного пара

,

откуда находится степень сухости х2, зная которую можно легко найти остальные параметры.

Изотермический процесс. На pv-диаграмме в области влажного пара изотермический процесс изображается горизонтальной прямой. Для насыщенного пара этот процесс совпадает и изобарным. В области перегрева давление пара понижается, а процесс изображается кривой с выпуклостью вниз к оси абсцисс (рис. 8.6-а).

На Ts-диаграмме изотермический процесс изображается отрезком горизонтали (рис. 8.6-б).

На is-диаграмме в области влажного пара изотерма совпадает с изобарой и является прямой наклонной линией. В области перегретого пара изотерма изображается выпуклостью вверх (рис. 8.6-в).

Удельная энергия водяного пара в отличие от внутренней энергии идеального газа изменяется вследствие изменения потенциальной составляющей, поэтому при T = const

Du = u2 – u1 = (i2 – p2v2) – (i1 – p1v1).

Подведенное удельное количество теплоты в процессе

q = T(s2 – s1).

Внешняя работа определяется из первого закона термодинамики:

l = q — Du.

Рис. 8.6. Изотермический процесс водяного пара

Адиабатный процесс. На pv-диаграмме обратимый адиабатный процесс изображается некоторой кривой (рис. 8.7-а).

Адиабатный процесс совершается без подвода и отвода теплоты, и энтропия рабочего тела при обратимом процессе остается постоянной величиной: s = const. Поэтому на is- и Ts-диаграммах адиабаты изображаются вертикальными прямыми (рис. 8.7-б, в). При адиабатном расширении давление и температура пара уменьшаются; перегретый пар переходит в сухой, а затем во влажный пар. Из условий постоянства энтропий возможно определение конечных параметров пара, если известны параметры начального и один параметр конечного состояний.

Удельная работа в адиабатном процессе определяется из уравнения

l = u1 – u2 = (i1 – p1v1) – (i2 – p2v2).

Изменение удельной внутренней энергии

Du =(i2 – p2v2) – (i1 – p1v1).

Рис. 8.7. Адиабатный процесс водяного пара

Пример 8.1.Определить параметры влажного насыщенного водяного пара при давлении 2,0 МПа и степени сухости .

Р е ш е н и е. По таблицам водяного пара или по диаграмме находим параметры кипящей воды и сухого насыщенного пара при МПа:

°С; кДж/кг; м3/кг;

м3/кг; кДж/кг; кДж/кг;

кДж/(кг×К); кДж/(кг×К).

По этим данным определяем параметры заданного состояния

пара:

м3/кг;

кДж/кг;

Кдж/(кг×К).

Пример 8.2.Определить состояние пара, если дано:

1) МПа и м3/кг; 2) МПа и °С.

Р е ш е н и е. 1. При МПа объем сухого пара равен м3/кг, поэтому пар с объемом м3/кг будет влажным со степенью сухости

м3/кг.

2. При МПа температура насыщенного пара равна °С. Так как заданная температура пара °С выше температуры насыщения, то, очевидно, пар будет перегретым.

Пример 8.3.Определить состояние водяного пара при давлении 1,5 МПа, если на его получение из воды с температурой 0°Сбыло затрачено 2400 кДж/кг теплоты.

Р е ш е н и е. Так как энтальпия сухого пара при давлении 1,5 МПа равна кДж/кг (считая, что при 0°С ), энтальпия полученного пара считаем равной кДж/кг. Этот пар влажный, так как кДж/кг.

Степень сухости определяем из уравнения

.

Пример 8.4.Определить с помощью таблиц конечное давление, степень сухости и отведенное количество теплоты, если в закрытом сосуде объемом 2 м3 сухой насыщенный пар охлаждается от начальной температуры °С до конечной температуры °С.

Р е ш е н и е. Начальное давление пара при равно р1 =

= 1,0 МПа. Конечное давление пара при °С равно р2 = 0,018 МПа. Пи постоянном объеме м3/кг, кДж/кг.

Степень сухости в конце процесса

.

Удельное количество теплоты, отведенное в изохорном процессе, будет равно

, где =

кДж/кг. Тогда получим:

= кДж/кг.

Так как в процессе участвует 2 м3 паа, масса которого кг, то отведенное количество теплоты будет равно

кДж.

Пример 8.5.Водяной пар массой 1 кг пи давлении МПа и степени сухости нагревается пи постоянном давлении до 300 °С. Определить с помощью таблиц и диаграммы теплоту в процессе, работу расширения и изменение внутренней энергии пара.

Р е ш е н и е. Начальная удельная энтальпия

кДж/кг.

Конечная удельная энтальпия по диаграмме составляет

кДж/кг, а удельное количество теплоты

кДж/кг.

Удельная работа пара равна

кДж/кг,

изменение внутренней энергии

кДж/кг.

Пример 8.6.Определить количество теплоты, сообщаемое пару, изменение внутренней энергии и работу расширения, если пар с температурой 300°С расширяется по изотерме от давления 1,0 МПа до давления 0,1 МПа.

Р е ш е н и е. Подводимое количество теплоты определим по диаграмме, или с помощью таблиц состояния водяного пара:

кДж/кг.

Изменение внутренней энергии пара:

кДж.

Внутренняя энергия пара (как реального газа) есть функция не только температуры, но и объема.

Удельная работа расширения

кДж/кг.

Date: 2015-05-09; view: 2973; Нарушение авторских прав

Понравилась страница? Лайкни для друзей:

В данном материале мы рассмотрим Водяной пар, который является газообразным состоянием воды.

Газообразное состояние относится к трем основным агрегатным состояниям воды, встречающихся в природе в естественных условиях. Детально этот вопрос рассмотрен в материале Агрегатные состояния воды.

Водяной пар образуется в результате «парообразования». Парообразование происходит в результате двух процессов – испарения или кипения. При испарении пар образуется только на поверхности вещества, при кипении же пар образуется по всему объему жидкости, о чем и свидетельствуют пузырьки, активно поднимающиеся вверх во время процесса кипения. Кипение воды происходит при температурах которые зависят от химического состава водного раствора и атмосферного давления, температура кипения остается неизменной на протяжении всего процесса. Пар, образующийся в результате кипения, называется насыщенным. Насыщенный пар в свою очередь подразделяется на насыщенный сухой и насыщенный влажный пар. Насыщенный влажный пар состоит из взвешенных капелек воды, температура которых находится на уровне кипения, и соответственно самого пара, а насыщенный сухой пар не содержит капелек воды.

Так же существует «перегретый пар», который образуется при дальнейшем нагреве влажного пара, этот вид пара обладает более высокой температурой и более низкой плотностью.

Водяной пар является незаменимым элементом такого важного для нашей планеты процесса как Круговорот воды в природе.

С паром мы постоянно сталкиваем в ежедневной жизни, он появляется — над носиком чайника при кипении воды, при глажке, при посещении бани… Однако не забывайте, что, как мы уже отмечали выше, чистый водяной пар не имеет ни цвета, ни вкуса. Благодаря своим физическим свойствам и качествам, пар уже давным-давно нашел свое практическое применение в хозяйственной деятельности человека. И не только в быту, но и при решении больших глобальных задач. Долгое время пар был главной движущей силой прогресса как в прямом так и в переносном смысле этого выражения. Он использовался как рабочее тело паровых машин, самой известной из которых является ПАРОВОЗ.

Водяной пар — газообразное состояние воды

ДАТА СОЗДАНИЯ ПУБЛИКАЦИИ: Июн 14, 2014 14:01 Waterman

Окружающий мир 3 класс

Превращения и круговорот воды

три состояния воды: твёрдое, жидкое, газообразное

При температуре 0 градусов вода превращается в лёд. Это происходит и в реке, и в озере, и в луже. Крошечные льдинки образуются и высоко в облаках. Там они увеличиваются, превращаются в снежинки и падают на землю. Так образуется снег.
Лёд и снег — это вода в твёрдом состоянии.
Водяной пар — это вода в газообразном состоянии.
В природе вода постоянно испаряется с поверхности морей, рек, озёр, почвы. Поэтому в воздухе всегда содержится невидимый водяной пар.

Вода при охлаждении сжимается. Казалось бы, превращаясь в лёд, она должна особенно сильно сжиматься. На самом деле происходит наоборот: превращаясь в лёд вода расширяется! Из-за этого зимой иногда лопаются трубы. Вода в них замерзает и, расширяясь, так сильно давит на трубы, что они разрываются.

Отгадай загадки.
Рыбам зиму жить тепло:
Крыша — толстое стекло.
Ответ: Лёд

В синеве высоко разливалось молоко,
Расползалось ватой бело-синеватой.
Ответ: Туман

Он длиннющий, он большущий,
Он от тучи до земли.
Пусть идёт он пуще, пуще,
Чтоб грибы скорей росли.
Ответ: Дождь

О каком веществе говориться во всех загадках? Ответ: о воде

Вода не возникает из ничего, её количество на Земле всегда постоянно. Вода, выпавшая на землю в виде дождя, возникла из испарений морей и озёр, а также из туманов над поверхностью земли. Вода, которая наполняет моря и реки, уже много раз выпадала на землю в виде дождя, снега и града. Вода на Земле используется вновь и вновь. Это называется круговоротом воды в природе.

Почему идёт дождь?
Солнечное тепло вызывает испарение воды с поверхности суши и моря, превращая её в невидимые водяные пары, поднимающиеся в атмосферу.
Достигая высоких и холодных слоёв воздуха, водяной пар конденсируется и превращается в крохотные капли воды.
Многие миллионы капель воды, собираясь вместе, образуют облака.
Капельки внутри облака, сливаясь, образуют более крупные капли. Когда они становятся достаточно большими и тяжелыми, они падают на землю в виде дождя.
Дождь питает горные потоки, которые впадают в реки.
Вода уносится реками обратно в море. После этого круговорот воды в природе начинается вновь.

Нарисуй схему круговорота воды в природе.

Ещё раз запиши отгадки из задания. Около них напиши, в каком состоянии находится вода. Во втором столбике нарисуй схемы частиц воды в данном состоянии.

Лёд — твёрдое состояние

Дождь — жидкое состояние

Туман — газообразное состояние