Научно-исследовательская работа по физике на тему: «Исследование процесса испарения»




Скачать 272.5 Kb.
НазваниеНаучно-исследовательская работа по физике на тему: «Исследование процесса испарения»
Дата01.09.2012
Размер272.5 Kb.
ТипНаучно-исследовательская работа
Управление образования Брянской городской администрации

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Брянский городской лицей27 им. Героя Сов. Союза И. Е. Кустова».


г. Брянск, 241020, пр-т. Московский, 64

тел. 63-65-41, 63-65-43, 63-17-56

Тел./факс 63-65-41

E-mail: lesay27@mail.ru


Учебная научно-исследовательская работа по физике на тему: «Исследование процесса испарения».


Выполнила:

Пеклич Анна Сергеевна

ученица 9 «А» класса Руководитель:

учитель физики:

Новикова Елена Александровна


г. Брянск 2011

Содержание

Введение. 3

Цель работы: 5

1.Описать процесс испарения; 5

2.Объяснить причины возникновения процесса испарения, как физико-химического явления. 5

3.Исследовать процесс испарения в бытовых условиях. 5

Задачи: 5

Методы исследования. 6

Теоретическая часть. 6

Выводы: 9

Литература. 10

Приложение 11

Практическая часть. 11

Опыт №1 11

Зависимость испарения от площади поверхности. 11

Опыт №2 12

Зависимость испарения от рода вещества. 12

Опыт №3 12

Зависимость испарения от температуры. 12

Опыт №4 13

Зависимость испарения от скорости ветра. 13

Опыт №5 14

Вещество + перманганат калия 14

Опыт №6 15

Зависимость испарения от слоя растительного масла на поверхности жидкости. 15

Опыт №7 15

Зависимость испарения влаги с поверхности почв от вида почвы 15

Опыт №8 16

Зависимость испарения влаги с поверхности почв от метеорологических условий (ветер) 16

Опыт №9 16

Зависимость испарения влаги с поверхности почв от температуры почвы 16

Испарение. Пособие для лабораторных работ. 17



Введение.


«Пусты и полны заблуждений те науки, которые не порождены опытом, отцом всякой достоверности, и не завершаются в наглядном опыте».

Леонардо да Винчи

В современном мире тепловые явления встречаются ежедневно практически во всех областях жизнедеятельности человека, поэтому каждому из нас необходимо изучить их с точки зрения физики и ее законов. В данной работе внимание хотелось бы уделить процессу испарения. В течение года с поверхности Земли испаряется в среднем 518 600 км3 воды. Этого количества воды достаточно чтобы покрыть всю поверхность земного шара слоем осадков большим, чем 1м.

Велика роль испарения в животном и растительном мире. Для терморегуляции организма важную роль играет потоотделение, оно обеспечивает постоянство температуры тела человека или животного. За счет испарения пота уменьшается внутренняя энергия, благодаря этому организм охлаждается.

Для нормального существования растительной клетки необходимо ее насыщение водой. Масштабы испарения воды растениями, следуют из следующих данных: за один вегетационный период одно растение подсолнечника или кукурузы испаряет до 200 кг и более воды. Интересны растения пустынь. У кактусов незначительная поверхность при большом объеме, толстые покровы, мало проницаемые для воды и водяного пара, с немногочисленными почти всегда закрытыми устьицами. Поэтому даже сильную жару кактусы испаряют мало воды.

Процесс испарения – это очень интересное физико-химическое явление, его интересно наблюдать и оно часто встречается в нашей жизни.

Настоящим поклонникам физики очень нравится решать сложные задачи, углубленно изучать темы уроков. Я решилась создать пособие для такого изучения, ориентированное на школьника, которое можно было бы использовать, как и для расширения кругозора, углубления и укрепления полученных знаний. Я думаю, что наука еще не раз направит процесс испарения для пользы человека и нашей планеты.

Актуальность темы:

Все знают, что если развесить выстиранное белье, то оно высохнет. И так же очевидно, что мокрый тротуар после дождя обязательно станет сухим. У меня возникли вопросы:

  • Как именно и почему это происходит?

  • От каких факторов зависит?

  • Можно ли выделить вещества из раствора?

  • Каким образом можно выделить вещества из раствора?

Я решила найти ответы на все эти вопросы.

Проблемы темы:

  • От чего зависит скорость испарения?

  • Влияет ли оно на жизнь человека и планеты в целом?

Объект темы:

  • Процесс испарения веществ

Предмет темы:

  • Жидкости и пары

Методы исследования: Определить причины изменения скорости испарения жидкости и сравнить скорости испарения жидкости при помощи анализа литературных источников, проведения опытов, обработки полученных экспериментальных данных и теоретического обобщения.

Гипотеза исследования: Если существуют теоретические утверждения зависимости испарения от физических параметров, то проведенные исследования должны это подтвердить или опровергнуть. Процесс испарения зависит от площади поверхности, рода вещества, температуры, скорости ветра. Процесс испарения влаги из почвы зависит от метеорологических условий, физического и химического состава почвы.

Цель работы:

  1. Описать процесс испарения;

  2. Объяснить причины возникновения процесса испарения, как физико-химического явления.

  3. Исследовать процесс испарения в бытовых условиях.

Задачи:


  1. Изучить различные источники информации по теме испарение и условия его протекания.

  2. Провести исследования зависимости испарения от физических параметров.

  3. Обработать результаты исследования, сделать выводы.

  4. Создать пособие по лабораторному практикуму и дополнительные задания.

Методы исследования.


Теоретические

Эмпирические

Сравнение и сопоставление

Наблюдение

Обобщение и анализ

Исследование

Систематизация



Теоретическая часть.


Испарение – это процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное. Обычно под испарением понимают переход жидкости в пар, происходящий со свободной поверхности жидкости. Испарение происходит с поверхности воды, почвы, растительности, льда, снега и т.д. за счет энергии, получаемой Землей от Солнца.

Испарение идет тем интенсивнее, чем больше разница между количеством пара, которое может содержаться в воздухе при данной температуре, и его фактическим содержанием в воздухе. Конденсация водяного пара - превращение водяного пара, содержащегося в атмосфере, в воду. Переход из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое, называется сублимацией или возгонкой.

Механизм протекания процесса испарения можно объяснить следующим образом. Молекулы поверхностного слоя жидкости испытывают меньшее притяжение со стороны соседних молекул, чем молекулы нижних слоев, поскольку над поверхностью жидкости имеется газ, молекулы которого взаимодействуют с молекулами поверхностного слоя жидкости значительно слабее. Поэтому некоторые молекулы поверхностного слоя жидкости с достаточной кинетической энергией могут преодолеть притяжение соседних молекул жидкости и покинуть ее, т.е. перейти в пар. Быстрее испаряются жидкости, молекулы которых притягиваются друг к другу с меньшей силой. При увеличении площади поверхности жидкости увеличивается возможность большему числу молекул покинуть ее. Некоторые молекулы пара, двигаясь хаотично и оказавшись достаточно близко от поверхности жидкости, могут быть втянуты обратно в жидкость силами притяжения большого количества молекул жидкости. При движении воздушных масс над поверхностью жидкости интенсивность процесса испарения возрастает, так как происходит дополнительное «вырывание» молекул с поверхности и удаление уже испарившихся. При испарении жидкость охлаждается (если нет подвода энергии от окружающих тел), так как ее покидают молекулы с наибольшей кинетической энергией. Если же число вылетевших и вернувшихся молекул в среднем одинаково в единицу времени, наступает динамическое (подвижное) равновесие между жидкостью и ее паром, пар становится насыщенным. Это возможно при испарении в закрытом сосуде. Скорость испарения резко снижается при нанесении на поверхность жидкости достаточно прочной плёнки нелетучего вещества. Испарение жидкости в газовой среде, например в воздухе, происходит медленнее, чем в разреженном пространстве (вакууме), так как вследствие соударений с молекулами газа часть частиц пара вновь возвращается в жидкость (конденсируется).

Испарение играет огромную роль в:

  1. Растительном мире:

Улавливая лучи солнца, тонкая и нежная пластинка листа подвергается сильному нагреванию. Сорванный с деревьев лист на солнце очень быстро высыхает, а листья на дереве свежие, сочные. Клетки листа всегда наполнены водой, поступающей по сосудам жилок, черешка веток, ствола, корня. В листьях ели – 66,2% воды, а в листьях березы – 63,7%, а листьях салата – 94,3%. Вода из почвы, поступая в корень, непрерывно по тонким сосудам ствола поднимается вверх к листьям. В листьях вода не только наполняет клетки, и соединившись на свету с углекислым газом, входит в состав сахара, но и распыляясь в межклетниках, испаряется через устьица в воздух. Испарение воды в солнечный день охлаждает листья

  1. Животном мире:

Для уравновешивания неизбежной потери воды за счет испарения многие животные всасывают ее через покровы тела в жидком или газообразном состоянии (амфибии, насекомые, клещи). В теплорегуляции птиц большую роль играют воздушные мешки. В жаркое время с поверхности воздушных мешков испаряется влага, что способствует охлаждению организма. В связи с этим в жаркую погоду птицы открывают клюв.

  1. В жизни человека:

Организм человека, с помощью испарения охлаждается. На производстве испарение применяется для сушки деталей. В технике испарение применяется как средство для очистки веществ или разделения жидких смесей перегонкой ( получение бензина, керосина). Процесс испарения также лежит в основе двигателей внутреннего сгорания, холодильных установок, а также в основе всех процессов сушки в сушильных камерах.

Заключение

Актуальность данной работы состоит в том, что данная проблема имеет место не только в курсе физике, но и напрямую относится к жизни людей, растений и животных.

Эффективность и простота методов позволяют провести самостоятельно данные эксперименты и проверить истинность, выявленных в ходе моего исследования, значений и сравнить свои выводы с теоретическими, представленными в данной работе. Проделав данную работу, я сделала для себя много открытий касательно процесса испарения. Благодаря проведению различных экспериментов, сумела еще больше развить свои исследовательские навыки, научилась лучше работать с различными источниками информации, анализируя полученные результаты и делая определенные выводы. Смогла сама составить пособие по физике с задачами, интересными фактами и цитатами.

Проанализировав результаты опытов я сделала следующие выводы.

Выводы:


На основе экспериментального исследования доказала, что процесс испарения, в самом деле, зависит от:

  1. Площади поверхности. (С увеличением площади свободной поверхности жидкости увеличивается скорость протекания процесса испарения и наоборот)

  2. Рода вещества. (Скорость протекания процесса зависит от рода жидкости)

  3. Температуры (Скорость протекания процесса зависит от температуры)

  4. Скорость ветра. (Скорость протекания испарения увеличивается вместе с увеличением движения скорости воздушных масс).

  5. Поверхности, с которой жидкость испаряется ( Скорость испарения одного и того же вида жидкости меняется при изменении вида почвы, с которой она испаряется.

В работе раскрыт процесс испарения, объяснены причины его возникновения как физико-химического явления, исследован процесс испарения в бытовых условиях. Автор определила, как испарение влияет на жизнь человека и планеты в целом, выявила условия возникновения испарения и опытным путем доказала, как происходит процесс испарения под влиянием различных условий.


Литература.


  1. Касаткина И.Л. Репетитор по физике. Теория.,Ростов-на-Дону, Феникс, 2006

  2. Перельман Я.И. Занимательная физика, кн.2 «Слово», Уфа, 1993

  3. М.С. Полякова, Н.В. Нетребко, С.С. Чесноков. Физика. Справочник для старшеклассников и поступающих в вузы., Москва, НТЦ «Университетский», «АСТ-ПРЕСС», 1999

  4. И.Г. Власова , Решение задач по физике. Справочник школьника. Филологическое общество «СЛОВО», Москва 1997

  5. Л. А. Аксенович. Физика. Практические занятия: Учебное пособие, Минск, «Вышэйшая школа», 1999

  6. Классная физика для любознательных (http://classfizika.ru/8_13.htm)

  7. Глоссарий (http://www.glossary.ru/)

  8. ПрофиСтарт (http://www.profistart.ru/ps/blog/4870.html)

  9. Цитаты (http://citaty.info/)

  10. Википидия (http://ru.wikipedia.org/)

  11. Вся физика (http://allphysics.ru/phys/isparenie)

  12. Фестиваль (http://festival.1september.ru/articles/595690/)

  13. Журнал «Квант»


Приложение

Практическая часть.

Опыт №1

Зависимость испарения от площади поверхности.


(Подсчитано по формуле )

S1=56,71см2

Вещество

Кол-во вещества

Площадь поверхности

Начало испарения

Конец испарения

Общее время

Вода

2 мл

56,71см2

15:40

21:30

5ч. 50

Спирт

2 мл

56,71см2

15:45

19:20

3ч. 35

Масло

2 мл

56,71см2

21:52 7.09

01:52

10.09

52ч.

Перекись водорода

2 мл

56,71см2

15:13

23:15

8ч. 02

S2=19,62см2

Вещество

Кол-во вещества

Площадь поверхности

Начало испарения

Конец испарения

Общее время

Вода

2 мл

19,62см2

15:40

00:00

8ч. 20

Спирт

2 мл

19,62см2

15:45

20:07

4ч. 22

Масло

2 мл

19,62см2

21:52

7.09

18:52

11.09

93ч.

Перекись водорода

2 мл

19,62см2

15:40

00:49

9ч. 20

Вывод: чем больше площадь поверхности, с которой испаряется вещество, тем быстрее происходит испарение этого вещества.

Опыт №2

Зависимость испарения от рода вещества.


Вещество

Кол-во вещества

Начало испарения

Конец испарения

Общее время

Вода

2 мл

15:40

21:30

5ч. 50

Спирт

2 мл

15:45

19:20

3ч. 35

Масло

2 мл

21:52 7.09

01:52

10.09

52ч.

Перекись водорода

2 мл

15:13

23:15

8ч. 02

Вывод: испарение зависит от рода вещества.

Опыт №3

Зависимость испарения от температуры.


t1= +26°С (в помещении)

Вещество

Кол-во вещества

Начало испарения

Конец испарения

Общее время

Вода

2 мл

15:40

21:30

5ч. 50

Спирт

2 мл

15:45

19:20

3ч. 35

Масло

2 мл

21:52

7.09

01:52

10.09

52ч.

Перекись водорода

2 мл

15:13

23:15

8ч. 02

t2=+3°С (в холодильнике)

Вещество

Кол-во вещества

Начало испарения

Конец испарения

Общее время

Вода

2 мл

15:40

00:00

7ч. 30

Спирт

2 мл

15:45

20:15

4ч. 30

Масло

2 мл

21:52

7.09

03:54

12.09

102ч. 02

Перекись водорода

2 мл

22:07 9.09.11

21:45 10.09.11

23ч. 38

Вывод: чем выше температура вещества, которое испаряется, тем быстрее происходит процесс испарения.

Опыт №4

Зависимость испарения от скорости ветра.


υ1= 0 м/с (в помещении)

Вещество

Кол-во вещества

Начало испарения

Конец испарения

Общее время

Вода

2 мл

15:40

21:30

5ч. 50

Спирт

2 мл

15:45

19:20

3ч. 35

Перекись водорода

2 мл

15:13

23:15

8ч. 02



υ2=2 м/с (фен)

Вещество

Кол-во вещества

Начало испарения

Конец испарения

Общее время

Вода

2 мл

21:08

21:23

0ч. 15

Спирт

2 мл

21:08

21: 18

0ч. 10

Перекись водорода

2 мл

21:08

21: 32

0ч. 24

Вывод: при ветре испарение происходит быстрее.

Опыт №5

Вещество + перманганат калия


Вещество

Кол-во вещества

Начало испарения

Конец испарения

Общее время

Вода

2 мл

15:40

21:30

5ч. 50

Спирт

2 мл

15:45

19:20

3ч. 35

Перекись водорода

2 мл

15:13

23:15

8ч. 02



Вещество + марганцовка.

Вещество

Кол-во вещества

Начало испарения

Конец испарения

Общее время

Вода

2 мл

20:52

03:32

5ч. 48

Спирт

2 мл

20:57

00:20

3ч. 23

Перекись водорода

2 мл

20:50

04:50

8ч.

Вывод: испарение вещества не зависит от содержащегося в нем перманганата калия или других солей.

Опыт №6

Зависимость испарения от слоя растительного масла на поверхности жидкости.


Вещество

Кол-во вещества

Начало испарения

Конец испарения

Общее время

Вода

2 мл

15:40

21:30

5ч. 50

Спирт

2 мл

15:45

19:20

3ч. 35

Перекись водорода

2 мл

15:13

23:15

8ч. 02

Вещество + растительное масло

Вещество

Кол-во вещества

Начало испарения

Конец испарения

Общее время

Вода

2 мл

21:40

11:45

14ч. 05

Спирт

2 мл

21:40

03:00

5ч. 20

Перекись водорода

2 мл

21:40

14:00

16ч. 20

Вывод: скорость испарения вещества при наличии растительного масла на поверхности снижается.

Опыт №7

Зависимость испарения влаги с поверхности почв от вида почвы


Почва

Кол-во воды

Начало испарения

Конец испарения

Общее время

Песок

25 cм3

12.02 21:00

13.02 16:00

19ч

Чернозем

25 cм3

12.02 21:00

13.02 21:00

24 ч.

Глина

25 cм3

12.02 12:20

14.02 07:15

44ч. 55

Вывод: испарение жидкости с поверхности песка происходит быстрее, чем с поверхности чернозема и глины.

Опыт №8

Зависимость испарения влаги с поверхности почв от метеорологических условий (ветер)


υ1= 0 м/с (в помещении)

Почва

Кол-во воды

Начало испарения

Конец испарения

Общее время

Песок

25 cм3

12.02 21:00

13.02 16:00

19ч

Чернозем

25 cм3

12.02 21:00

13.02 21:00

24 ч.

Глина

25 cм3

12.02 12:20

14.02 07:15

44ч. 55

υ2= 2 м/с (фен)

Почва

Кол-во воды

Начало испарения

Конец испарения

Общее время

Песок

25 cм3

12.02 12:20

12.02 22:10

9ч 50

Чернозем

25 cм3

12.02 12:20

13.02 02:10

13ч. 50

Глина

25 cм3

12.02 12:20

13.02 03:17

14ч. 57

Вывод: испарение жидкости с почв зависит от метеорологических условий, в частности от скорости ветра.

Опыт №9

Зависимость испарения влаги с поверхности почв от температуры почвы


t1= -19°

Почва

Кол-во воды

Начало испарения

Конец испарения

Общее время

Песок

25 cм3

12.02 21:00

13.02 16:00

19ч

Чернозем

25 cм3

12.02 21:00

13.02 21:00

24 ч.

Глина

25 cм3

12.02 12:20

14.02 07:15

44ч. 55

t2=+30°

Почва

Кол-во воды

Начало испарения

Конец испарения

Общее время

Песок

25 cм3

12.02 21:30

12.02 11:00

13ч 30

Чернозем

25 cм3

12.02 21:30

12.02 13:00

15ч 30

Глина

25 cм3

12.02 12:00

13.02 04:00

16ч

Вывод: испарение жидкости с почв зависит от метеорологических условий, в частности от температуры почвы.

Испарение. Пособие для лабораторных работ.











Похожие:

Научно-исследовательская работа по физике на тему: «Исследование процесса испарения» iconБековского района пензенской области исследовательская работа на научно-практическую конференцию «Старт в науку» на тему: Изготовление различных сортов мыла и исследование их качества
Исследовательская работа на научно-практическую конференцию «Старт в науку» на тему
Научно-исследовательская работа по физике на тему: «Исследование процесса испарения» iconНаучно-исследовательская работа по физике на тему: Альтернативные источники энергии
Постановка проблемы, методы решения поставленной проблемы, предмет исследования, цели и задачи, гипотеза
Научно-исследовательская работа по физике на тему: «Исследование процесса испарения» iconРабочая программа Научно-исследовательская работа в семестре направление ооп
Научно-исследовательская работа в семестре является обязательным подразделом (М 1) раздела «Практика и научно-исследовательская работа»...
Научно-исследовательская работа по физике на тему: «Исследование процесса испарения» iconНаучно-исследовательская работа по физике на тему: «Изучение техногенно измененного радиационного фона помещений»
Исследуемая проблема: изменение радиационного фона, связанная с радиоактивностью бытовых приборов
Научно-исследовательская работа по физике на тему: «Исследование процесса испарения» iconНаучно-исследовательская работа Научно-исследовательская работа проводилась с участием ппс и увп окю по договорам подряда на базе ООО «Электромехатронные системы»
Подготовка и защита диссертаций (технические и экономические науки)
Научно-исследовательская работа по физике на тему: «Исследование процесса испарения» iconНаучно-исследовательская работа по теме «Исследование коэффициента трения подошв школьной сменной обуви о различные поверхности»
Международная научно-практическая конференция школьников и педагогов «Первые шаги в науку»
Научно-исследовательская работа по физике на тему: «Исследование процесса испарения» iconБековского района пензенской области научно
Научно-исследовательская работа на Всероссийский конкурс исследовательских работ учащихся общеобразовательных учреждений, посвящённый...
Научно-исследовательская работа по физике на тему: «Исследование процесса испарения» iconИсследовательская работа на тему: “ Удивительная симметрия”
Районная научно-практическая конференция учебно-исследовательских работ старшеклассников
Научно-исследовательская работа по физике на тему: «Исследование процесса испарения» icon«Научно-исследовательская работа студентов»
Цели освоения дисциплины. Курс «Научно-исследовательская работа студентов»
Научно-исследовательская работа по физике на тему: «Исследование процесса испарения» iconИсследовательская работа на тему «Проблемы оптимизации двигательного режима гимназистов»
Научно-практическая конференция школьников «Первые шаги в науку» (Предметная область Экология)
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница