9

УЧИТЕЛЬ ФИЗИКИ СычеваТ.М.

Сценарий урока по физике в 8 классе

По учебнику А.В.Перышкина «Физика 8 класс»

Влажность воздуха.

Урок по теме:

Влажность воздуха. Измерение влажности воздуха. Значение влажности воздуха.

Цели урока:

• познакомить учащихся с понятиями абсолютная и относительная влажность воздуха, значением влажности воздуха на окружающую среду, научить определять влажность воздуха и замечать ее изменения;

• развитие ассоциативного мышления учащихся, коммуникабельности, самостоятельности в решении вопросов;

• показать, что физические знания необходимы для расширение кругозора.

Оборудование и материалы для урока:

• Для практической работы:

  • Термометр лабораторный

  • Кювета с водой

  • Кусочек бинта

• Для эксперимента:

  • Губка

  • Пипетка

  • Полоска целлофана (но не пластиковой обложки) или желатинированной бумаги

• Психрометр

• Гигрометр

• Психрометрическая таблица

• Термограмма вероятности заморозков

• Самодельный прибор для определения погоды

• Кодоскоп

• Компьютер

• Диск «Открытая физика» (видеофрагмент «Кипение эфира»)

• Учебник «Физика - 8», авт. Перышкин А. В.

• Сборник задач по физике для 7 - 9 кл. общеобразовательных учреждений, авт. Лукашик В. И., Иванова Е.В.

На доске написаны основные понятия и термины урока:

• Влажность

• Абсолютная Относительная

• Точка росы.

• Гигрометр

• Психрометр

Ход урока:

1. Организационный момент .

2. Изучение нового материала.

• Мотивация учебной деятельности.

  • Проблема и ее решение

Одной из проблем людей, путешествующих по пустыне, является нехватка воды. Запасы воды у заблудившихся в песках быстро заканчиваются и люди погибают от обезвоживания. Хотя, если знать физику, от жажды в пустыне не умрешь. Так как же добыть воду в пустыне? (Выслушиваются ответы учащихся).

Воду можно добыть из воздуха. Если вам придется остаться в песках без капли воды, расстелите на земле полиэтиленовую пленку или брезент и насыпьте на нее камней. На утренней заре камни покроются капельками воды, и вы сумеете собрать хотя бы несколько глотков живительной влаги.

• • • Эксперимент.

Учитель: Как вам известно, воздух состоит из смеси различных газов и некоторого количества водяных паров. Даже над пустыней воздух никогда не бывает абсолютно сухим.

Связано это с тем, что с поверхностей морей, океанов, озер и рек, растений, животных и людей происходит непрерывное испарение воды в атмосферу. Убедимся в этом: возьмите полоску целлофана и положите на ладонь. Наблюдайте за ней. Что вы видите?

Ответ: Полоска скручивается.

Учитель: Целлофан хорошо впитывает влагу, поэтому вследствие испарения воды с вашей ладони, нижняя сторона полоски намокает, а верхняя остается сухой и полоска деформируется, скручивается. Итак, атмосфера Земли всегда содержит водяной пар. Конечно, количество водяных паров в воздухе не везде одинаково. Вблизи морей и океанов воздух более влажный, чем в глубине материков.

Величина, характеризующая содержание водяных паров в различных частях атмосферы, называется влажностью воздуха.

Проделайте следующий эксперимент: возьмите губку и сожмите ее. Ничего не произошло. Теперь капните на нее из пипетки и сожмите опять. Результат тот же. Положите губку в кювету с водой, подождите чуть - чуть и сожмите снова. Что вы видите? из губки капает вода. Положите губку опять в кювету и переверните ее несколько раз.

Как вы думаете, что произойдет, если сейчас поднять губку? (Выслушиваются ответы учащихся).

Проверим. Поднимите губку и посмотрите на дно.

Почему из нее начала капать вода? Попробуйте объяснить данный эксперимент (Выслушиваются ответы учащихся).

• Актуализация знаний учащихся

Воздух можно сравнить с губкой в том смысле, что оба могут запасать воду. Сухая губка - сухой воздух, не содержащий водяных паров. Одна капля воды для губки - это слишком мало, однако после того, как гудка полежала в воде, она намокла сильнее и впитала в себя больше воды, в последнем же случае губка намокла до насыщения. Когда губка не смогла больше запасать в себе воду, то вода сама начала капать из нее. Как и губка, воздух тоже может запасать в себе воду в виде пара, и чем больше водяных паров находится в определенном объеме воздуха, тем ближе пар к состоянию насыщения.: Какой пар называют насыщенным?

Какой пар называют ненасыщенным?

Что подразумевают под « динамическим равновесием между паром и жидкостью»?

• Введение новых понятий и определений.

При определении содержания влаги в воздухе используют понятия абсолютной и относительной влажности.

Абсолютная влажность количество водяного пара в единице объёма воздуха, т.е. плотность водяного пара. Выражается в г/м³ .

Абсолютная влажность в атмосфере колеблется от 0,1 г/м² (зимой над материками, в полярных широтах) до 30 г/м² и более (в экваториальной зоне). Максимальное количество водяного пара, удерживаемое воздухом, зависит от температуры самого воздуха.

Какой воздух - теплый или холодный - вместит в себя меньшее количество воды и почему?

Ответ: холодный воздух плотнее теплого, и, следовательно, вместит в себя меньшее количество воды.

Учитель: значит и давление водяного пара (не всего воздуха, а только пара в воздухе!) в этом случае будет небольшим. Так, например, при температуре -10^о С воздух может удержать без конденсации 2,14 г водяного пара, и давление пара в этом случае будет 1,95 мм рт.ст., а при температуре +20^о С - около 18 г в одном кубометре и давление уже 17,5 мм рт.ст.

Зависимость давления насыщенного пара жидкости от температуры можно продемонстрировать с помощью устройства, состоящего из двух стеклянных колб, соединенных трубкой. (Демонстрируется видеофрагмент опыта «Кипение эфира»). Колбы наполовину заполнены эфиром. Пространство над поверхностью эфира заполнено насыщенным паром. Если одну из колб взять в руки, то эта колба благодаря теплу рук немного нагревается, и давление паров эфира в этой колбе резко возрастает. Эфир начинает интенсивно выдавливаться через соединительную трубку в другую колбу, создавая видимость эффекта кипения

Характеристики насыщенного пара - температура, давление и плотность, указаны в специальной таблице, которая есть у вас в задачнике.

Чтобы судить о степени влажности воздуха, важно знать, близок или далек водяной пар, находящийся в воздухе, от состояния насыщения.

Относительная влажность - это содержание водяного пара в % к максимально возможному количеству в воздухе при данной температуре.

Скажем, 50 % влажности означают , что при -10^о С (температуру надо указывать обязательно!) в одном кубометре воздуха содержится 1,07 г водяных паров, а при +20^о С - целых 9 г.

Таким образом:

Относительной влажностью воздуха называют отношение абсолютной влажности воздуха к плотности насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженной в процентах.

φ=ρ/ρ₀

Представьте себе, что в морозный день (температура воздуха -10 ^о С, относительная влажность 50 %) вы открыли форточку. А в комнате в это время при температуре +20 ^о С относительная влажность низкая, всего 20 %.Вы, конечно, предполагаете, что свежий воздух проветрит и увлажнит помещение. Как бы не так: не увлажнит, а высушит еще больше! Вспомните, что 50 % относительно влажности при - 10^оС - это всего лишь 1,07 г в кубометре. Нагреваясь до +20 ^о С, наружный воздух начнет жадно впитывать влагу. Откуда? Конечно из комнатного воздуха, абсолютная и относительная влажность которого будет снижаться. Парадокс! Чем дольше будете проветривать комнату « влажным воздухом», тем суше будет в ней становиться воздух.

Что же будет происходить с влажностью при охлаждении теплого воздуха?

Ответ: теплый воздух, охлаждаясь, становится насыщенным. Влажность увеличивается.

Учитель: если и дальше будет понижаться температура такого воздуха ,то в дальнейшем водяной пар начнет уже конденсироваться .

Приведите примеры проявления этого процесса в природе.

Ответ: Иней, туман, выпадение росы.

Учитель: Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы.

Точка росы также характеризует влажность воздуха.

• Самостоятельная работа учащихся

Учитель, Существует еще один вид гигрометра - конденсационный. Откройте учебник и прочитайте, как устроен и каков принцип действия конденсационного гигрометра.

Вопросы: На чем основано действие конденсационного гигрометра?

Как определить точку росы с помощью конденсационного гигрометра?

• Постановка проблемы:

Вам нужно определить относительную влажность воздуха, но в вашем распоряжении имеется лишь один термометр. Предложите свой план действий. (Выслушиваются варианты ответов).

• Практическая работа:

Определите самостоятельно относительную влажность воздуха в кабинете, пользуясь термометром. Для этого проделайте следующее: (План работы на доску через кодоскоп):

1. измерьте температуру воздуха в классе и запишите в тетради.

2. смочите кусочек бинта и оберните им резервуар термометра. Следите за понижением температуры. Как только оно прекратится, запишите показания.

3. найдите разность температур сухого и влажного термометра и, пользуясь таблицей на странице 199 сборника задач В.И. Лукашик, определите относительную влажность воздуха в кабинете.

Помните, что термометр - стеклянный, с ним нужно обращаться осторожно и бережно. После выполнения задания обязательно положите термометр в футляр. Для более точного определения температуры расположите термометр так, чтобы столбик термометра оказался на уровне глаз.

Ответьте на вопрос: Возможна ли ситуация, при которой влажность воздуха в разных местах кабинета, комнаты будет различна? ( на выполнение заданий 1 - 3 отводится 3 мин, затем выслушиваются ответы учащихся на вопрос)

• Суммирование новой информации

Подведем итоги:

1. в воздухе всегда содержится некоторое количество водяного пара.

2. плотность водяного пара в данных условиях называют абсолютной влажностью воздуха

3. в зависимости от температуры воздух может удерживать различное количество водяных паров; чем больше температура воздуха, тем больше водяного пара требуется воздуху для насыщения.

4. степень насыщенности воздуха водяными парами называют относительной влажностью, или отношение …………

5. если ненасыщенный воздух охлаждать, то он становится насыщенным при некоторой температуре и начинает конденсироваться - выпадает роса; температура в этом случае называется точкой росы

3. Упражнения на понимание и применение новых знаний

1. Пользуясь таблицей «Давление насыщенного водяного пара и его плотность» (стр. 198 задачника) определите:

1. 1. Какое давление создает насыщенный водяной пар при температуре 19^о С?

   2. При какой температуре водяной пар станет насыщенным, если его давление равно 8 мм рт. ст.? Чему равна точка росы для этого пара?

   3. Насыщенным или ненасыщенным является водяной пар при температуре 25 ^оС, если его давление равно 18, 7 мм рт.ст.?

2. Определите относительную влажность воздуха , имеющего температуру 21^о С, если в 4 кубических метрах его содержится 40 г водяного пара.

Ответ: При 21^о С плотность насыщенного водяного пара - 18,3 г/м³, абсолютная влажность -

10 г/м³. Относительная влажность - 10 г/м³ ;

18,3 г/м^{3 .}100 %=54,6 %

3. Представьте себе, что ваша мама, пока вы были в школе, сварила вам суп, постирала и прокипятила постельное белье и повесила его сушится в квартире, так как на улице моросит холодный осенний дождь. Что вы можете сделать для того, чтобы белье быстрее высохло? Ответ: открыть форточку.

4. Пожилые люди, часто жалуясь на плохое самочувствие, говорят: « Дышать трудно. Облака сильно давят». В то же время барометр показывает низкое давление. Объясните данное противоречие, ответив сначала на вопрос: «Какой воздух легче: сухой или влажный?»

Ответ: Влажный воздух легче сухого. Количество молекул газа в 1 л не зависит от вида молекул. Поэтому одна молекула воздуха (например, азота или кислорода) замещается одной молекулой воды, но молекула воды имеет атомную массу - 18, а молекула кислорода - 32 а.е.м., азота - 28 а.е.м. , поэтому при увеличении влажности, барометр показывает понижение давления, а ухудшение самочувствия связано с понижением количества кислорода во влажном воздухе.

IV. Домашнее задание: Учебник…, параграф,,,, упражнения

Дополнительное задание для изобретателей: Придумайте самодельный увлажнитель воздуха.

Литература: 1. Провенцо Ю., Провенцо А., 47 легко выполнимых классических научных экспериментов, «Физика. Приложение к газете ПС» №30,1995.

2. Эльшанский И.И., Уроки изобретательства Физика. «Приложение к газете ПС» №12,1996,с.8ф.

3. Дженис Ван Клив, 200 экспериментов