Опыт с испарением воды

  • Что такое испарение?
  • Испарение на молекулярном уровне
  • Испарение и кипение: в чем отличие?
  • Факторы, влияющие на скорость испарения
  • Роль испарения
  • Испарение в организме человека, в животных и растениях
  • Испарение в природе и окружающей среде
  • Испарение в промышленности и быту
  • Испарение, видео
  • Испарением в физике (впрочем, и не только в ней) называют фазовый переход любой жидкости в парообразное или газообразное состояние. Простейший пример, с которым сталкивается каждый человек – испарение воды, когда мы ее сильно нагреваем, к примеру, делая себе чай, из нее идет пар. Пар этот и есть та самая вода, которая из жидкого состояния перешла в парообразное. Особенности процесса испарения разных жидкостей хорошо изучены физиками, а само испарение широко применяется в промышленности и в быту, встречается также и в природе.

    Классическое определение звучит так: испарение – это переход из жидкости в газ. При этом это термодинамический процесс, то есть такой, который происходит под воздействием температурных колебаний. Именно вследствие испарения количество любой жидкости в любой незакрытой емкости будет постепенно уменьшаться.

    Какие же причины испарения? Физика объясняет это явление разницей температур на грани фазового перехода: жидкость обычно несколько холоднее окружающего воздуха.

    Что такое испарение и как оно происходит?

    Если нет каких-то внешних влияний, испарение жидкостей происходит крайне медленно. Молекулы покидают жидкость вследствие диффузии, они переходят через полупроницаемую для жидкостей, но непроницаемую для газовых веществ поверхность раздела фаз массового потока.

    Важно знать, что испарение всегда происходит только с поверхности жидкости, в этом основное отличие испарения от других форм парообразования. Атомы и молекулы испаряются не все сразу, а небольшими слоями, постепенно. Но, разумеется, со временем они могут испариться полностью.

    Еще одной интересной особенностью испарения является тот факт, что оно может иметь разную направленность тепловых потоков. Они могут идти:

    • из глубины жидкости к поверхности, а затем в воздух,
    • только из жидкости к поверхности,
    • к поверхности из воды и газовой среды одновременно,
    • к площади поверхности только от воздуха.

    Направленность тепловых потоков при испарении зависит от характера жидкости, температуры окружающего воздуха и фазового раздела. Эти три величины и их соотношение формируют формулу испарения.

    В жидкостях молекулы, хотя и расположены близко друг к другу, тем не менее, они не имеют твердой связи между собой, как в твердых телах. Поэтому они находятся в непрерывном движении, в ходе которого часто сталкиваются друг с другом, меняют свое направление и скорость своего движения. Часть молекул, которые оказались близко к поверхности могут и вовсе покинуть жидкость, если проникнут через зону фазового перехода. И тогда произойдет испарение. Как видите, обязательным условием для этого физического процесса является непрерывное движение молекул в жидкости. Если движущаяся молекула обладает достаточной кинетической энергией и скоростью, то она может преодолеть притяжение соседних частиц и вылететь на поверхность.

    Почему же испарение усиливается при нагревании жидкости? При нагревании движение молекул в воде, или другой жидкости заметно ускоряется, и все больше молекул начинают гонять аки «Шумахеры», в результате вылетая на поверхность.

    При этом в какой-то момент может произойти такое явление как «испарительное охлаждение жидкости», когда нагретую жидкость уже покинули все самые быстрые молекулы и происходит снижении температуры самой жидкости. В частности это явление объясняет, почему человеку, даже облитому теплой водой постепенно будет становиться холодно – все быстрые молекулы этой теплой воды испарятся, а оставшаяся вода быстро охладится без своих «молекул-гонщиков».

    Кипение гейзеров, отличный пример испарения в природе.

    В начале статьи мы писали, что испарение особенно заметно при кипении воды, когда мы, к примеру, делаем себе чай. На самом деле испарение может происходить и без кипения, просто тогда оно не будет для нас заметно. Например, вода в речке или озере непрерывно испаряется, хотя мы этого и не замечаем. Что же касается кипения, то оно является, по сути, катализированным испарением, когда сам процесс становится заметным невооруженным глазом и во много раз ускоренным.

    Но кипение происходит только при определенных температурах, причем в разных жидкостях разные температуры кипения (например, у воды температура кипения 100 °C), в то же время испарение происходит всегда, независимо от температуры жидкости. В этом и заключается их отличие.

    Учеными выделены такие основные факторы, которые имеют влияние на скорость испарения:

    • Химические и физические свойства жидкости, характер связей между молекулами, плотность вещества. Чем ближе друг к другу расположены молекулы жидкости, тем им труднее набрать нужную скорость, чтобы вылететь и тем ниже скорость испарения, и тем больше температура кипения. К слову спирты и алкоголь улетучиваются гораздо быстрее, нежели просто вода.
    • Температура. В отличии от явления кипения, испарение жидкости может происходить даже при минусовых температурах жидкости. Но все равно при понижении температуры скорость движения частиц уменьшается, и как следствие уменьшается скорость испарения.
    • Размер поверхности. Тут все просто, чем больше площадь испарения, то есть площадь соприкосновения жидкости с воздухом, тем большей будет скорость испарения.
    • Скорость ветра также может влиять на скорость испарения в природных условиях, так как быстрое движение воздуха «сдувает» молекулы с поверхности, увеличивая их скорость и кинетическую энергию.
    • Атмосферное давление, чем оно ниже, тем быстрее испаряется любая жидкость.

    И испарение, и кипение распространенные физические явления в нашей жизни. Мы постоянно сталкиваемся с ними в нашем быту, испарение активно используется в промышленности и природных условиях, как именно, читайте далее.

    Испарение играет важную роль процессе саморегуляции температуры тела человека, как впрочем, и почти всех млекопитающих. Так как чрезмерный перегрев тела вредный, а порой и смертельный (так при температуре тела более 42,2 °C в крови человека происходит свертывание белка, что приводит к смерти) организм имеет защитный механизм для предотвращения перегрева – потоотделение. Например, когда мы болеем и имеем высокую температуру, а потом она падает, мы обильно потеем. Также мы потеем при тяжелом физическом труде, при перегреве на Солнце. Пот выделяется через поры кожи, а затем испаряется, все это позволяет нашему организму быстро избавиться от лишней энергии, охладить тело и нормализировать температуру.

    Аналогично это работает и у животных, а некоторые порой даже стремятся ускорить процесс испарения. Так, например собаки для этой цели в жаркую погоду открывают рот и высовывают язык. Именно гортань и язык собаки наиболее подходят для испарения влаги и охлаждения тела животного.

    Что же касается растений, то и они обладают схожим механизмом. Во избежание перегрева на Солнце они запускают процесс испарения ранее поглощенной воды, таким образом, охлаждаясь. Именно поэтому очень важно в жаркую погоду усиленно поливать культурные растения, предотвращая их выгорание или засыхание, ведь в такие дни влага особенно нужна растениями не только для питания, но и для охлаждения.

    Роль испарения в природе просто огромна, так как без этого физического явления была бы невозможна сама Жизнь на нашей планете. Именно испарение лежит в основе естественного круговорота воды, который обеспечивает экосистему Земли необходимыми питательными элементами и разносит жизненно важную влагу по всему миру. Испарение воды с поверхности рек, озер, морей и океанов создает дождевые тучи, которые затем, проливаясь дождем, питают растения и деревья.

    Именно благодаря испарению на Земле идут дожди, а о том, как они важны и как трудно без них приходится порой, спросите об этом жителей Северной Африки или Центральной Индии, которые часто страдают от засухи.

    Вот лишь несколько примеров использования испарения в промышленности.

    • Испарения применятся при создании охладителей для двигателей и ядерных реакторов.
    • При сушке различных вещей: от одежды до промышленного сырья.
    • При кондиционировании и очищении воздуха.
    • При очистке разных веществ на молекулярном уровне.
    • Во время готовке на пару в кулинарии.
    • При охлаждении воды.

    Промышленная техника, работающая на основе процессов испарения, конструируется по одному и тому же принципу: в ней всегда максимально увеличена площадь поверхности жидкости, чем обеспечивается наиболее оптимальный теплообмен с газовой средой.

    И в завершение образовательное видео по теме нашей статьи.

    Круговорот воды в природе — это непрерывный процесс постоянного перемещения воды на Земле. Состоит он из испарения воды, конденсации, атмосферных осадков и переноса воды в реках и других водоёмах, а потом снова испарение. И так весь цикл начинается сначала.

    Без круговорота воды в природе не было бы дождевых туч и снега, реки бы со временем пересохли, а все живое на Земле страдало бы от обезвоживания. И совершенно очевидно, что ваш маленький «почемучка» однажды может спросить о любом процессе, связаным с водой. Чтобы такой вопрос не застал вас в расплох, сыграйте на опережение и сами расскажите ребенку про круговорот воды в природе и проведите дома научный эксперимент с пакетом, который доступно покажет, как все это работает.

    Такой наглядный эксперимент для ребенка станет также отличным помошником школьнику для закрепления его знаний или просто интересным и полезным развлечением для детей, которые любят устраивать домашнюю лабораторию с опытами. Но прежде чем переходить к эксперименту, расскажите ребенку про каждую из стадий круговорота воды в природе, тогда понимать происходящее в пакете будет еще проще.

    Круговорот воды в природе: картинка-подсказка для детей

    Вода — невероятный природный ресурс, который покрывает 70% поверхности Земли и необходим для жизни всего живого. Это единственное вещество, которое присутствует в трех физических состояниях — газ (водяной пар), жидкость (вода) и твердое тело (снег, лед). Большинство других веществ имеют только одно естественное состояние.

    Во время полного цикла круговорота в природе, состояние воды постоянно меняется, поглощая или выделяя при этом тепловую энергию. Так, вода в круговороте проходит четыре стадии:

    Испарение — процесс, когда вода на поверхности при нагревании превращается в пар и уходит в воздух. Происходит всюду, где есть вода: на поверхности океана, рек или озер, когда потеем мы или животные и когда на растениях проступает роса. Теплая вода испаряется быстрее и проверить это можно, закипятив воду на плите. Но даже когда мы не видим пар, испарение все равно происходит, но гораздо медленнее.

    Конденсация. Когда водные пары в воздухе поднимаются и достигают верхних слоев атмосферы, холодная температура заставляет их выделять тепло и снова превращаться в жидкость. Эти мелкие капельки воды висят на частицах пыли в воздухе, образуя облака.

    Осадки. Капли воды в облаках тоже сталкиваются и конденсируются вместе, и тогда они становятся больше и тяжелее. Если скорость падения капель воды превышает скорость восходящего облака и они не успевают испарится, тогда они выпадают осадками в виде дождя, мокрого снега, снега или града.

    Перенос воды. В виде осадков вода снова попадает на поверхность Земли. Какая-то часть воды стекает вниз и попадает в море, озера или реки. Другая — впитывается в землю и становится грунтовыми водами, которые питают растения или проходят через почву, достигая океана. Еще часть воды достается и поглощается животными. Отсюда круговорот воды начинается снова.

    Запиши в словарик: состояние, испарение, круговорот.

    Главное — хорошо зафиксировать.

  • Когда вода начнет испаряться, ребенок увидит, как вверху пакета начнет собираться конденсат.
  • Через какое-то время капельки воды появятся внутри пакета. Когда они станут очень большими и тяжелыми, они, в конце концов, сползут вниз. Это стадия возвращения воды обратно в море.
  • Если вода все еще теплая или если пакет висит на солнечной стороне, цикличность круговорота воды в нем будет продолжаться.
  • Свойства воды способны влиять на нашу среду обитания, поэтому знания и эксперименты, связанные с ней, очень полезны. Благодаря такому простому наглядному эксперименту с водой ребенок сможет сам увидеть и понять, как происходит круговорот воды в природе на примере маленького пакета с жидкостью.

    Читай также:Как вырастить леденцы на палочке собственными руками: выращиваем сахарные кристаллы

    Читай также:3 по-настоящему крутых научных эксперимента с яйцом для детей

    Читай также:10 увлекательных YouTube-каналов с научными экспериментами для детей и взрослых

    Испаре́ние — процесс фазового перехода вещества из жидкого состояния в парообразное или газообразное, происходящий на поверхности вещества. Процесс испарения является обратным процессу конденсации (переход из парообразного состояния в жидкое). При испарении с поверхности жидкости или твёрдого тела вылетают (отрываются) частицы (молекулы, атомы), при этом их кинетическая энергия должна быть достаточна для совершения работы, необходимой для преодоления сил притяжения со стороны других молекул жидкости.

    Записать в словарик слова: состояние, испарение, круговорот

    Что же случилось? Куда делась вода?

    Оказывается, нагревшись до+100°С, вода начинает кипеть. При кипении движение молекул воды увеличивается. Некоторые из них приобретают такую скорость, которая помогаем им оторваться от поверхности жидкости. Силы притяжения молекул ослабевают, и выпрыгнувшие частицы переходят в состояние пара. Вода, отдавая такие скоростные молекулы, пытается остыть, поэтому процесс испарения при кипении не мгновенный.

    В природе процесс испарения жидкости зависит от

    — температурного режима (чем жарче, тем испарение активней),

    — потоков ветра (при увеличении силы ветра, испарение также происходит быстрей)

    — влажности (воздух, насыщенный водяными каплями имеет высокую влажность, а значит, испарение будет замедленным, поскольку атмосфера уже насыщена жидкостью).

    Кроме привычного процесса испарения жидкости существует «сухое» испарение (возгонка).

    Это явление ты можешь наблюдать зимой, когда на улицу вывешивают белье. Казалось бы, как высушить его на морозе? Оно же просто замерзнет?! Оно действительно замерзает, превращаясь в твердое несгибаемое полотно. Но в таком состоянии белье тоже сохнет. Процесс испарения продолжается, но не с поверхности жидкости, а с поверхности льда. При этом не происходит плавление льда.

    Минуя это состояние, молекулы сразу преобразуются в парообразное состояние. Ты самостоятельно можешь изучить процесс испарения на простом опыте.

    СОВМЕСТИТЕ ПОЛЕЗНОЕ С ПРИЯТНЫМ!

    Цель

    Что происходит с жидкостью после каждой проверки? Какая жидкость испаряется быстрее? Какие еще жидкости можно использовать в опыте «Испарение воды»? Что произошло, если бы Вы использовали сок или газировку?

    Материалы

    • Четыре стакана одинакового размера.
    • Обычная вода.
    • Соленая вода.
    • Уксус.
    • Медицинский спирт.
    • Линейка.
    • Место, где много солнечного света.
    • Ручка.
    • Тетрадь.

    Время на проведение эксперимента: Несколько дней.

    Ход работы

    1. Налей одинаковое количество жидкостей в каждый стаканчик. У тебя получится один стакан с обычной водой, второй стакан с соленой водой, третий стакан с уксусом и четвертый со спиртом.

    1. Поместите все четыре стаканчика с жидкостями в солнечное место. Измерьте линейкой глубину жидкостей и запишите результат в тетрадь.
    2. Примерно через два часа снова измерьте жидкости и запишите результат.
    3. Измеряйте глубину жидкостей каждые три часа и обязательно записывайте результат после каждого измерения.
    4. Что останется в ваших стаканчиках через несколько дней?

    Примечание:

    Ты можешь заменить медицинский спирт на метиловый.

    Обрати внимание, что если ты используешь метиловый спирт, то у тебя есть разрешение взрослого и его контроль. Ни в коем случае не пробуйте спирт!

    Результат:

    Жидкости испаряются или превращаются в газ, когда они нагреваются. Через несколько дней, в теплом месте, твои жидкости испарятся. Ты должен был заметить, что каждая жидкость испаряется по-разному. Что останется в стаканчиках, если вся жидкость испарится? Соленая вода не испарилась, почему? потому что там находится соль, которая не дает ей превратиться в газ.

    Испарение воды листьями

    Ты самостоятельно можешь изучить процесс испарения на простом опыте.

    Для этого тебе понадобятся листья любого растения и колба или любой другой сосуд. Размести листья в сосуде, закрепив его в горизонтальном положении.

    Горлышко сосуда необходимо прикрыть, для этого воспользуйся кусочком ваты или крышкой.

    Через некоторое время ты заметишь на внутренней стороне сосуда капельки воды.

    Это листочки растения выделяют теплые водяные пары, которые превращаются в конденсат.

    Ты даже можешь отметить, на какой стороне листьев активней происходит испарение.

    Цель

    • доказать, что растения испаряют листьями воду
    • научиться определять количество испаряемой листьями воды.

    Ты можешь самостоятельно провести опыт в онлайне, все что тебе нужно, так это следовать инструкциям в игре. Управляй мышкой.

    Желаю удачи в проведении опыта.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *