Испарение воды это химическое явление: Урок 5. Физические и химические явления.

Урок 5. Физические и химические явления.

1. Физические явления – это явления, при которых не образуются новые вещества.

2. Химические явления – это явления (реакции), в результате которых образуются одно или несколько новых веществ.

3. Закончите предложения:
1) Процесс испарения воды — это явление физическое, потому что меняется агрегатное состояние воды (жидкость — газ).
2) Засахаривание варения — это явление физическое, потому что изменяется агрегатное состояние вещества (сахар).
3) Распространение запаха духов — это явление физическое, потому что происходит переход из жидкого в газообразное состояние.
4) Горение свечи — это явление химическое, потому что образуются новые вещества (углекислый газ и вода).
5) Пожелтение листьев осенью — это явление химическое, потому что изменяется состав листа (поэтому изменяется цвет).
6) Испарение спирта — это явление физическое, потому что происходит переход из одного агрегатного состояния в другое.
7) Фотосинтез — это явление химическое, потому что образуются новые вещества.

4. Опишите химические реакции по плану: а) условия начала реакции, б) условия течения реакции, в) признаки реакции.
1) горение древесины
а) чтобы началась реакция, надо поджечь;
б) реакция идёт с выделением большого количества теплоты;
в) признаки: свет, тепло, новые вещества.

2) разложение воды под действием электрического тока
а) реакция начинается только под действием электрического тока;
б) в электролизере;
в) образуются 2 газа (кислород и водород).

3) реакция мрамора с соляной  кислотой
а) необходимо смешать реагенты;
б) при обычных условиях;
в) выделяется газ

4) пропускание углекислого газа через известковую воду
а) смешивание реагентов;
б) при обычных условиях;
в) выпадает осадок (известковая вода мутнеет).

5. Среди перечисленных явлений химические подчеркните одной чертой, а физические — двумя:
химические: 3) ржавление железа;  5) почернение серебряных изделий на воздухе; 7) дыхание растений;
физические:  1) плавление льда; 2) возгонка нафталина; 4) образование белого порошка при измельчении стекла в ступке; 6) высыхание дождевых луж; 8) ветер; 9) морские приливы и отливы.

6. В ряду явлений подчеркните «лишнее»:
1) горение свечи; 2) ржавление железа; 3) образование росы; 4) образование глюкозы в зеленом растении; 9) лесной пожар.

Про испарение и кипение: химия или физика

В нашем мире действует множество законов природы, большинство из них мы объясняем либо физическими или же химическими свойствами веществ и процессов. По характеру изменений мы можем определить, какое действие произошло с телом или субстанцией. Ученые задались вопросом, по каким характеристикам можно точно определить, кипение воды – это химическое или физическое явление?

Как различать характеристики процессов?

Главный параметром физических явлений всегда считали неизменность состава вещества, тела. Другими словами, все компоненты, участвующие в опыте, по окончанию имели первоначальный состав. Изменениям поддаются агрегатные свойства и форма вещества. Например, вода имеет одинаковый состав в виде жидкости, пара или кристаллов льда. Проводя опыты, мы можем получить воду изо льда и лед из жидкости, из пара — дистиллят (очищенную воду) и т.д.

При химическом явлении одни вещества необратимо трансформируется в другие, приобретают новые характеристики. Например, сжигая бумагу, мы получаем золу и некоторое количество углекислого газа, соды и влаги. Получить обратно из этих веществ бумагу невозможно. Химические реакции всегда протекают с выбросом энергии, появлением запаха, изменением цвета и т.д. Поэтому одна из ключевых задач химии как науки сводится к изучению строения веществ и особенностей их превращения во время реакций.

Что представляет собой испарение?

Испарение — это, по сути, процесс парообразования. Объясняется явление следующим образом: при ударном воздействии скорость молекул изменяется, что приводит к ослаблению их взаимного притяжения. В результате чего часть молекул отрываются от поверхности. Стоит отметить, что процесс испарения является постоянным.

Поднявшиеся над поверхностью молекулы, образуют скопления пара, которые разносит ветер. Поэтому на скорость парообразования также влияет и внешние факторы. Например, в закрытом помещении, интенсивность испарения резко падает.

Ученые задумались, к какому явлению относить процесс парообразования: физическому или химическому. Ведь состав вещества не меняется.

Также на скорость испарения влияют следующие факторы:

• Сила притяжения молекул в жидкости. Если она низкая, то испарение происходит интенсивнее.
• Чем больше площадь поверхности, тем быстрее испаряется вода.
• Высокая температура увеличивает интенсивность парообразования.

Что такое кипение?

Этот процесс также относят к физическому явлению, так как при образовании новых форм — пузырьков водорода и кислорода — состав жидкости не меняется. А вот если в пресную воду добавить соли, то физическое явление изменится, так как состав жидкости стал другим. Мы знаем, что соленая вода закипает быстрее из-за высокой плотности, а вот испаряется медленнее пресной.

Уважаемые читатели!
Спасибо, что читаете наш блог! Получайте самые интересные публикации раз в месяц оформив подписку. Новым читателям предлагаем попробовать нашу воду бесплатно, при первом заказе выберите 12 бутылок (2 упаковки) минеральной воды BioVita или питьевой воды Stelmas. Операторы свяжутся с Вами и уточнят детали. Тел. 8 (800) 100-15-15

* Акция для Москвы, МО, Санкт-петербурга, ЛО

Спасибо за подписку на нашу рассылку

1 К химическим относятся явления

ФИЗИЧЕСКИЕ
И ХИМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

1. К химическим относятся явления:

1.
горение свечи

2.
испарение воды

3.
растворение сахара в воде

4.
свечение лампы накаливания

2. К физическим относят явления:

1.
фотосинтез

2.
засахаривание варенья

3.
гниение

4.
ржавление железа

3. При горении парафиновой свечи
парафин вначале плавится и испаряется,
а потом горит. Какова сущность этих
явлений:

1.
физические

2.
химические

3.
сначала физические, потом химические

4.
сначала химические, потом физические

4. При кипячении воды в чайнике
образуется накипь, которую удаляют,
растворяя в кислоте. Этот процесс
сопровождается выделением газа. Какова
сущность этих явлений:

1.
физические

2.
химические

3.
сначала физические, потом химические

4.
сначала химические, потом физические

5. К химическим явлениям относят:

1.
приготовление порошка из куска мела

2.
возгорание спички

3.
образование инея на деревьях

4.
испарение воды из водоема

6. Какой из признаков не характерен
для химической реакции:

1.
выделение тепла

2.
образование осадка

3.
выделение газа

4.
измельчение вещества

7. К физическим явлениям относят:

1.
сгорание бензина в двигателе автомобиля

2.
скисание молока

3.
таяние снега

4.
выделение газа при взаимодействии
питьевой соды с уксусом

8. Какой из признаков характерен
для химической реакции:

1.
образование осадка

2.
изменение агрегатного состояния

3.
измельчение вещества

4.
слипание частиц вещества

9. К химическим явлениям относятся:

1.
горение угля

2.
свечение вольфрамовой нити в лапочке

3.
таяние снега

4.
испарение воды в водоемах

10. Какой из признаков характерен
для химических реакций:

1.
выделение теплоты

2.
изменение агрегатного состояния

3.
изменение формы тела

4.
измельчение вещества

11. Какое из природных явлений
сопровождается химическими реакциями:

1.
выпадение дождя

2.
извержение вулканов

3.
замерзание воды в лужах

4.
ледоход на реке

12. Какое из природных явлений
сопровождается химическими реакциями:

1.
гниение растительных остатков

2.
образование ветра

3.
испарение воды

4.
образование инея

13. Физические явление — это …

1.
только изменение формы вещества

2.
только изменение агрегатного состояния
вещества

3.
образование новых веществ

4.
изменение и формы и (или) агрегатного
состояния вещества

14. Химические явления — это…

1.
только изменение формы вещества

2.
только изменение агрегатного состояния
вещества

3.
образование новых веществ

4.
изменение и формы, и состояния вещества

15. Горение — это пример

1.
физического явления

2.
химического явления

3.
биологического явления

4.
микробиологического явления

16. Какой природный процесс
сопровождается физическими явлениями

1.
солнечное затмение

2.
горение древесины

3.
извержение вулкана

4.
гниение растительных остатков

17. Какой природный процесс
сопровождается химическими явлениями

1.
солнечное затмение

2.
горение древесины

3.
приливы и отливы

4.
образование града

18. Выберите среди перечисленных
физическое явление

1.
северное сияние

2.
фотосинтез

3.
скисание молока

4.
ржавление железа

19. Выберите химическое явление
неживой природы

1.
смены времен года

2.
образование озонового слоя

3.
образование тумана

4.
лунное затмение

20. Выберите из перечисленных
химическое явление

1.
фотосинтез растений

2.
диффузия веществ

3.
образование инея

4.
приливы и отливы

21. К химическим явлениям не
относится:

1)
плавление парафина

2)
горение свечи

3)
ржавление гвоздя

4)
скисание молока

22. Какие признаки подтверждают,
что пригорание масла во время приготовления
пищи — химическое явление?
1) появление
дыма

2)
выделение света

3)
образование осадка

4)
выделение теплоты

23. К химическим явлениям относится:

1) плавление парафина

2)
замерзание воды

3)
выпадение тумана

4)
гниение мусора

24. Какие признаки подтверждают,
что горение газовой горелки— химическое
явление?
1) появление дыма

2)
наличие звука

3)
образование осадка

4)
выделение теплоты и света

25. Выберите химическое явление:
1)
покраснение плодов осенью;
2) растворение
сахара в воде;
3) плавление свинца;
4)
испарение сухого льда.

26. Выберите физическое явление:
1)
горение магния;
2) «гашение» соды
уксусом;
3) растворение краски в воде;

4) подгорание пищи.

27. Выберите физическое явление:
1)
растворение цинка в кислоте;
2) горение
дров в костре;
3) таяние льда;
4)
разложение перманганата калия при
нагревании.

28. Выберите химическое явление:
1)
кипение воды;
2) разложение воды;
3)
замерзание воды;
4) испарение воды.

ТАБЛИЦА
ПРАВИЛЬНЫХ ОТВЕТОВ

Физические и химические явления. Признаки химических реакций

Различные изменения, происходящие с веществами, называются явлениями.

Пример. Испарение воды, плавление стекла, ржавление металлов — явления.

Явления делятся на физические и химические.

Физические явления — это явления, при которых не происходит превращения одних веществ в другие.

Пример. Изменение формы тела или агрегатного состояния вещества — физические явления.

Химические явления — это явления, в результате которых из одних веществ образуются другие, новые вещества с новыми химическими и физическими свойствами. Химические явления иначе ещё называются химическими реакциями или химическими превращениями.

Пример. Ржавление железа, горение веществ, разложение воды при высокой температуре на водород и кислород — химические явления.

О веществах, вступающих в химическую реакцию, говорят, что они реагируют, взаимодействуют между собой или одни вещества превращаются в другие.

Вещества, которые вступают в химическую реакцию, называются исходными веществами или реагентами. Новые вещества, которые образуются в результате химической реакции, называются продуктами реакции.

Пример. При взаимодействии натрия и воды образуются гидроксид натрия и водород. Натрий и вода — реагенты, а гидроксид натрия и водород — продукты реакции.

Признаки химических реакций

О том, что происходит химическая реакция можно узнать по внешним признакам. Возможные признаки протекания химических реакций:

• изменение цвета;
• образование или растворение осадка;
• выделение газа;
• появление или изменение запаха;
• выделение или поглощение теплоты;
• излучение света.

Пример. Горение веществ часто сопровождается излучением света, выделением запаха и теплоты.

Превращения веществ — ХИМИя и Я

Физические и химические явления. Признаки химических реакций

Цели: знать

1) особенности физических и химических явлений;

2) признаки химических реакций.

Уметь:

1) различать физические и химические явления;

2) по признакам распознавать химические
реакции.

Ход урока

I. Организационный момент

— Здравствуйте, дети, садитесь. Начинаем урок
химии.

II. Сообщение темы и цели урока

Тема нашего урока “Физические и химические
явления. Признаки химических реакций”
(записываем в тетради).

— Сегодня мы должны будем узнать о физических и
химических явлениях и о признаках химических
реакций. Это мы должны узнать.

— А что же мы должны будем с вами уметь? А уметь
мы должны будем различать химические явления от
физических и по признакам распознавать
химические реакции.

III. Изучение нового материала

— Итак, начинаем.

Учитель: В мире все находится в движении, все
изменяется. Изменения, происходящие с
веществами, называют явлениями. Например:
испарение воды, плавление железа, ржавление
металлов и т.д. Различают физические и химические
явления.

Физические явления сопровождаются изменением
формы, агрегатного состояния, объема,
температуры, степени измельчения вещества и т.д.,
но при этом не происходит превращения одних
веществ в другие. Состав вещества остается
неизменным.

Например, таяние льда или кипение воды – это
физические явления и здесь происходит изменение
агрегатного состояния вещества, а само вещество
– вода остается неизменным. В данном случае
происходит изменение физических свойств
вещества.

Кроме физических свойств каждое вещество
обладает определенными химическими свойствами.

Химические свойства вещества – это
способность данного вещества превращаться в
другие вещества. Химические свойства веществ
проявляются в химических явлениях.

Химические явления, которые называют
химическими реакциями, сопровождаются
превращением одних веществ в другие.

В результате химической реакции всегда
образуются новые вещества, которые отличаются от
исходных составом и свойствами.

Таким образом, при физических явлениях
качественный и количественный и количественный
состав веществ сохраняется, при химических
состав исходных веществ не сохраняется, они
превращаются в другие вещества.

На дом вам было предложено творческое задание -
составить рассказ о встрече с физическими и
химическими явлениями или нарисовать увиденное.
Итак, ребята, кто приготовился?

А пока будут звучать рассказы, все остальные
должны будут подумать, о каком явлении идет речь
о физическом или о химическом.

— Ребята, прошу вас.

1 учащийся: Пользуясь сведениями из биологии,
вы знаете, что в клубнях картофеля содержится
крахмал, который образуется в листьях на свету, а
затем откладываются в клубнях. Если взять
разрезать этот клубень и капнуть на срез
настойку йода, то бурый цвет йода превратится в
синий. Произошло это потому, что между крахмалом
и йодом произошла реакция, и образовалось новое
вещество синего цвета, (демонстрирует опыт).

— Хорошо, молодец, садись.

— Ребята, как вы думаете, о каком явлении
рассказал ученик?

Учащиеся: Речь шла о химическом явлении.

— А ты как думаешь?

— Правильно, это химическое явление.

Кто еще приготовился?

2 учащийся: Собрались мы как-то с мамой напечь
блинчиков. Для этого взяли молоко, муку, сахар,
соль. Мама насыпает в чайную ложку питьевую соду
и капают туда столовый уксус. И что мы наблюдаем?!
Эта смесь “закипает”! Это в результате реакции
выделяется углекислый газ. “ Зачем ты это
делаешь? — спросила я у мамы. Оказывается, если эта
смесь попадает в тесто, блинчики становятся
“воздушными” и вкусными. После урока могу
поделиться с вами своим фирменным рецептом.

— Молодец, хорошо, садись.

— Ребята, а о каком явлении здесь шла речь?

Учащиеся: Речь шла опять о химическом
явлении.

— Ещё кто как думает?

— Молодцы, хорошо ребята, правильно ответили.
Ещё послушаем ученика.

3 учащийся: А я, изучая литературу для юных
химиков, решил дома сделать такой эксперимент.
Взял стакан с мыльной водой, добавил несколько
капель столового уксуса и обнаружил, что вместо
пены в жидкости оказались светло- серые хлопья
осадка, посмотрим что получается, (демонстрирует
опыт).

— Молодец, хорошо, садись. О каком явлении нам
рассказывал Ученик?

Учащиеся: Здесь было рассказано о химическом
явлении. (А ещё кто скажет?)

— Правильно, дети, это химическое явление.

— Кто ещё подготовил выступление?

— Пожалуйста, слушаем.

4 учащийся: А я решил свои явления нарисовать.
Посмотрите, что у меня получилось и послушайте
мой рассказ.

Ясный знойный день (показывает рисунок). Вода
испаряется с Поверхности земли в виде пара,
который всегда находится в воздухе Чем дальше от
поверхности земли, тем температура ниже и
поэтому из пара образуются мельчайшие капельки
воды. Из таких капелек состоит туман. Облака — это
тот же туман, находящийся в воздухе высоко над
землей (меняет рисунок). Маленькие капельки, в
облаках сливаясь, друг с другом, постепенно
увеличиваются. Облако темнеет и становится
тучей. Тяжелые капли воды не могут держаться в
воздухе и падают на землю в виде дождя (меняет
рисунок). Зимой из пара образуются снежинки.
Водоемы зимой замерзают, покрываясь льдом. Вот
где веселая ребятня. Итак, ребята, какие явления я
вам представил?

Учащиеся: Здесь представлены физические
явления, а именно изменение агрегатного
состояния воды.

— Молодец, садись, хорошо подготовлена работа.

5 учащийся: Я изобразила процесс мытья рук.
Когда мы моем руки с мылом, мыло в воде
распадается на два вещества: щелочь и жирную
кислоту. Щелочь связывает жир, которым покрыта
наша кожа, а жирная кислота образует обильную
пену. Пена захватывает и вместе с водой уносит
все мельчайшие частички грязи, которые были на
нашей коже.

6 учащийся: На этом рисунке изображен процесс
приготовления теста. Замесив муку, добавляют
сахар, масло, дрожжи. Часть крахмала,
содержащегося в муке, превращается в сахар. На
этот сахар тут, же “набрасываются” дрожжи и
разлагают сахар на спирт и углекислый газ. В
тесте газ стремится вырваться наружу и при этом
он поднимается и разрыхляет тесто. Вот почему
тесто становится пористым, а хлеб или пирог
пронизан дырочками.

И здесь налицо ряд химических реакций.

— Хорошо, молодец, садись. Вы, верно, поняли
материал. Всем участникам творческой работы я
ставлю отметку “5” (шесть оценок).

— Итак, ребята, какие же явления называются
физическими?

Учащиеся: Физические явления — это явления,
которые сопровождаются изменениями формы,
агрегатного состояния, объема, температуры,
степени измельчения, при этом не происходит
превращения одних веществ, в другие. Состав
вещества остается неизменным.

— Хорошо, молодец, садись. А какие явления
называются химическими? Кто скажет?

Учащиеся: Химические явления — это явления,
которые сопровождаются превращением одних
веществ, в другие. При этом состав исходных
веществ не сохраняется, а в процесс химической
реакции они превращаются в другие вещества.

— Молодец, хорошо, правильно, садись.

— Итак, давай еще раз прокомментируем
выступление ваших одноклассников. (На доске) –

Реагирующие вещества Признак
химической реакции

По щелчку появляются сразу реагирующие
вещества, затем признаки этих реакций:

— Давайте откроем тетради и запишем признаки
химической реакции. Записали заголовок
“Признаки химических реакций”.

• Изменение цвета.
• Выделение газа.
• Выпадение осадка.

И тема нашего урока “Признаки химических
реакций”.

— Так по каким признакам распознаются
химические реакции? (Перечисляем).

— Но это ещё не все признаки, есть ещё ряд
признаков, о которых я вам сейчас расскажу.

— Внимание, дети, продолжаем изучать новую тему.
Сейчас я вам покажу опыты, которые
сопровождаются признаками, о которых мы с вами
уже говорили и те, о которых вы еще не знаете

(Демонстрирую опыты с признаками химических
реакций с диска “Школьный химический
эксперимент” 8 класс часть 1):

• выпадение осадка;
• растворение осадка;
• изменение цвета;
• звуковой эффект;
• выделение газа.

— Итак, по каким признакам распознаются
химические реакции.

Учащийся: Перечисляет признаки химических
реакций и записывают в тетрадь.

Кто повторит? Повторяет ещё один ученик.

— Хорошо, молодцы, а теперь дети, отдохнем! А то я
вижу — вы устали.

(Физминутка)

Итак, переходим к закреплению.

IV. Закрепление материала

Ребята, откройте учебники параграф 28 страница
97. Внимательно посмотрите, найдите:

— пример реакции, протекающей с изменением
цвета, и зачитайте. Кто нашел? Пожалуйста… А
какой мы с вами рассмотрели пример?

— Химическую реакцию, протекающую с
образованием осадка… А у нас на уроке какой был
пример?

— С выделением газа? А на уроке у нас какой опыт
был с таким признаком?

— С выделением теплоты.

— С изменением цвета.

— С появлением запаха.

— Так какие признаки характерны для химических
реакций?

— Внимание, переходим к следующей работе. В
качестве закрепления вы выполните тестовые
задания (Приложение 1) и сделаете
самооценку. На столах у вас лежат тестовые
задания. На каждый вопрос даны варианты ответа.
Вам нужно будет выбрать правильный ответ (один
или несколько) и обвести в кружочек. Но для начала
не забудьте написать на листке свою фамилию и
имя. Выполняем (5-7 минут).

— А теперь проверим, как вы поняли тему урока.
Обменяйтесь листами друг с другом и сделайте
проверку теста по ключу (вывожу на доску ключ с
правильными ответами). Посмотрите на доску и
сверьте свой ответ. Если вариант неправильный, то
зачеркнуть и обвести правильный. Если нет ошибок
— поставьте “5”. Если допущена 1-2 ошибки “4”. Если
больше 2 ошибок — “3”.

— Проверили? Честно скажите, кто получил “5”,
кто “4”, кто “3”.

— Молодцы, вы хорошо усвоили тему!

V. Итог

— Итак, ребята, что вы узнали на уроке?

Учащийся: Мы узнали, какие бывают признаки
химических реакций.

— Какую работу мы с вами выполнили?

Учащийся: Выполнили творческие задания,
демонстрацию опытов и рисунков, а так же смотрели
видеофрагменты “Признаки химических реакций”

— А чему мы научились?

Учащийся: Научились распознавать химические
реакции по признакам.

— А чему ещё?

Учащийся: Закрепили методику выполнения
тестов.

— Молодцы, ребята, хорошо.

— Итак, какие же признаки химических реакций вы
знаете? (ответы учащихся)

— Молодцы, ребята, хорошо усвоили новую тему.

VI. Задание на дом

А теперь задание на дом: параграф 28 изучить, №1,2
– обязательное для всех, а № 3 — для учащихся,
имеющих “4” и “5” по предмету.

Записали домашнее задание, урок окончен. До
свидания.

Литература:

• учебник “Химия. 8 класс”. И.И.Новошинский,
  Н.С.Новошинская;
• А.Храповский. Занимательные очерки по химии;
  И.Вольпер. Юным химикам.

Вода испарение — Справочник химика 21

    Химические явления с точки зрения атомно-молекулярной теории. Элементы входят в состав различных сложных веществ в форме отдельных атомов, но не целых молекул. Например, молекула воды хотя и содержит два атома водорода, но в ней нет ни одной молекулы этого вещества (газа водорода вода не содержит), точно так же, как нет ни одной молекулы газа водорода и в молекуле сахара, содержащей 22 атома водорода. При замерзании воды, испарении ее, конденсации паров в жидкую воду состав этого вещества не изменяется. Подобные явления относятся к разряду физических. Однако, если бросить на воду кусочек металлического натрия, наблюдается явление совсем иного рода атомы натрия вытесняют из молекул воды атомы водорода и сами становятся на их место. В результате образуются молекулы едкого натра, имеющие иной атомный состав, чем молекулы воды молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода, а молекула едкого натра содержит по одному атому натрия, водорода и кислорода. Действие натрия на воду—явление химическое. Следовательно  [c.33]









    Испарение воды прн нагревании пробы масла осуществляют в приборе Дина—Старка смесь обводненного масла с растворителем нагревают на песчаной бане, а сконденсировавшуюся воду собирают в ловушке. При этом методе возможны значительные ошибки, связанные с потерями части воды при анализе, а чувствительность составляет 0,025% (масс.) воды. Испарение воды осуществляют и при анализе масел с помощью лабораторного влагомера ВМЛ-2. Принцип его действия основан на измерении парциального давления паров воды, образующихся при нагреванип пробы масла, помещенной в испарительную камеру прибора. Давление паров передается через разделительную камеру на манометр, шкала которого градуирована в объемных процентах влажности. На таком же принципе основан зарубежный прибор [10], в котором для создания вакуума (с целью удаления растворенных в масле газов) и для компенсации теплового расширения масла прн нагревании применяют подвижный поршень. [c.36]

    Прочный незакрепленный слой полиамидного сорбента можно получить, если полиамид растворить в 75%-ной муравьиной кислоте при перемешивании. Полученный вязкий раствор (20 г полиамида в 100 мл кислоты) намазывают на пластинку слоем определенной толщины. Затем пластинку помещают в горизонтальном положении в камеру, насыщенную парами воды. Испарение кислоты продолжается в течение 48 ч при 26—29° С. После этого пластинку прогревают 15 мин при 100° С. Получаются прочные непористые слои, пригодные для длительного хранения. [c.138]

    После загрузки катализатора установку герметизируют и опрессовывают в атмосфере азота. Убедившись в герметичности установки, начинают нагревание катализатора. Удобно, если температура каждого следующего реактора выше, чем предыдущего, причем разница температур между первым и последним реакторами составляет 28 °С. Это предотвращает конденсацию воды, испаренной в предыдущих по ходу потока реакторах. После достижения температур 370—430 °С поток азота заменяют на водород высокой чистоты и начинают восстановление оксидной формы катализатора. [c.151]

    Первичная переработка нефти включает процессы ее очистки от солей и воды, испарения основных фракций в трубчатых печах и разделения на фракции в ректификационных колоннах. Наиболее часто крекингу подвергают фракции нефти, конденсирующиеся при 300—500 °С. Широко применяемый в крекинге алюмосиликатный катализатор (см. стр. 105) отравляется примесями, которые могут находиться в крекируемом нефтепродукте [19, 20, 21]. Сильное, но обратимое отравление алюмосиликатного катализатора происходит при наличии в сырье азотистых соединений. Необратимо отравляется катализатор соединениями щелочных металлов. Снижают активность катализатора соединения никеля, железа, ванадия и других тяжелых металлов. Нарущается работа катализатора при значительном содержании водяных паров. Для крекинга применяют дистиллаты нефти, не содержащей значительных количеств катализаторных ядов, или же подвергают нефть (или крекируемый дистиллат) очистке от сернистых соединений гидрированием. [c.15]

    Нет. При испарении воды с ней не происходит никаких химических изменений. Пары воды как химическое вещество представляют собой ту же самую воду. Испарение воды является чисто физическим процессом. [c.65]

    Абсорбция NHg серной кислотой Абсорбция паров HjO серной кислотой Испарение HjO Абсорбция Nh4 водой Испарение HjO То же [c.571]

    Нефтешламы, образующиеся при добыче нефти, представляют собой аномально устойчивые эмульсии, постоянно изменяющиеся под воздействием атмосферы и различных процессов, протекающих в них. С течением времени происходит естественное старение эмульсий за счет уплотнения и упрочнения бронирующих оболочек на каплях воды, испарения легких фракций, окисления и осмоления нефти, перехода асфальтенов и смол в другое качество, образования коллоидно-мицеллярных конгломератов, попадания дополнительных механических примесей неорганического происхождения. [c.7]

    Количество воды, испаренной в аппарате 2.6 1,16 1,15 1,20 2,12 2,0 1.0 1,00 [c.70]

    Исходное сырье с массовым содержанием н-бутиленов = 78% поступает в трубное пространство испарителя 1 и отбойника-перегревателя 2, обогреваемых горячей водой. Испарение происходит при 50 °С и избыточном давлении 0,5 МПа. Затем пары н-бутиленов поступают в первый змеевик трубчатой двухпоточной печи 3, где они перегреваются топливным газом до 430—440 °С. Во втором змеевике перегревается водяной пар до 750—780 °С. [c.40]

    Попавшая в воду океана нефть подвергается воздействию природных факторов (ветер, течения, приливы и отливы), происходят испарение, растворение, эмульгирование, усвоение живыми организмами, химические и фотохимические превращения. Скорость распространения нефти на поверхности моря составляет 60 % от скорости течения и 2-4 % от скорости ветра. При дрейфе нефтяного пятна загрязняются все новые порции воды. Испарение интенсивно в течение первого получаса после разлива, когда нефть можно поджечь, позже на поверхности моря остается мало летучих соединений. К концу 1 суток испаряется 50 % соединений с С13-С14, к концу 3-ей недели — 50 % соединений с С17. [c.625]

    По характеру выбросы можно разделить на организованные и неорганизованные. К организованным относятся выбросы, которые отводятся в атмосферу, водоемы и в почву с помощью специальных сооружений это — очистные сооружения, дымовые трубы и трубы газомоторных компрессоров, заводские факелы,, печи сжигания шламов и других отходов, патрубки вентиляционных систем, шламовые площадки и илонакопители и т. д. К неорганизованным относятся выбросы, которые невозможно-объединить и отвести в ту или иную среду. Например, утечки через неплотности в аппаратах и арматуре, испарение с поверхности сточной жидкости в системах канализации и очистки сточных вод, испарение продуктов из резервуаров и хранилищ, розливы и залповые выбросы нефтепродуктов при авариях и пожарах, а также выбросы нефтепродуктов в атмосферу при продувках и пропаривании аппаратов и при спусках нефтепродуктов в. канализацию перед проведением ремонтных работ и т. д. [c.14]

    Точно определить количество свободной и связанной воды невозможно. В одном из методов определения условно свободной считают воду, которая выделяется из осадка под действием силы тяжести при длительном его фильтровании. Другой метод определения количества свободной воды, тоже условный, заключается в сушке осадка при постоянной температуре. За свободную в этом методе принимают воду, испарение которой из осадка происходит с постоянной скоростью. Нагревание осадка приводит к разрушению коллоидных структур и частичному переходу коллоидно-связанной воды в свободную, поэтому при сушке совместно определяют количество свободной воды и часть коллоидно-связанной воды. [c.137]

    Воздух — вода (испарение) [c.426]

    Рис, VI1-7. Охлаждение воды испарением. [c.476]

    До температуры воздуха 100°С — температуры кипения воды — испарение последней с поверхности пластин может происходить только до его насыщения, после этого испарение воды прекращается. Чем выше температура воздуха, тем быстрее и больше испаряется влаги до его насыщения. Обычно параметр влажности воздуха дается относительной влажностью. Под относительной влажностью понимается отношение количества влаги в воздухе в данный момент при данной его температуре к количеству влаги, насыщающей воздух при этой же температуре. Если, к примеру, относительная влажность воздуха ф=20%, то это значит, что воздух сухой и сушка происходит быстро если ф = 90%, то воздух влажный и скорость сушки замедляется. При ф=100% влага не испаряется и сушка не происходит. [c.219]

    Следовательно, точки Р п 61 соответствуют тому же значению энтальпии. В действительности вода не подогревается даже до температуры I о пото му, что при этом отсутствовал бы перепад температур, необходимый для теплообмена. Вода можег нагреваться только до температуры по крайней мере на 2° ниже 01, т. е. до tN Это означает, что при возможно минимальной разности температур в скруббере, орошаемом водой при температуре газ достигнет состояния 8, отобрав от воды количество тепла ах = 1в—/л. Ввиду того что удельная энтальпия воды изменяется в зависимости от температуры почти линейно и количество воды, испаренной в скруббере, или количество водяного пара, сконденсировавшегося в предварительном холодильнике, невелико по сравнению с количеством циркулирующей воды, рабочие линии воды для этих аппаратов представляют собой прямые МЫ, параллельные друг другу. Количество циркулирующей воды (в кг,1нм поступающего сухого газа). можно приближенно вычислить по формуле [c.233]

    К физико-химическим способам относятся аэрация, экстрак-Ц ИЯ, адсорбция, отгонка с водяным паром, а также очистка сточных вод испарением с выделением примесей в осадок. [c.41]

    Однако вода не всегда доступна. Например, в районах с жарким климатом часто ощущается острый недостаток в воде. Стоимость воды резко сказывается на эксплуатационных расходах предприятия. Снижение расхода воды на холодильниках дает большую экономию, поэтому весьма целесообразно повторное использование отходящей с конденсатора воды, для чего ее нужно охладить. Охлаждают воду испарением. Интенсивное испарение, а значит и интенсивное охлаждение воды происходит при увеличении поверхности соприкосновения воды с воздухом и скорости циркуляции. [c.165]

    Сжигание фенольных вод путем инжектирования их в топки паровых котлов на многих заводах сняло с повестки дня проблему очистки сточных вод. Испарение сточных вод при высоких температурах в топочном пространстве происходит почти мгновенно и органические примеси сточных вод сгорают безостановочно. [c.439]

    Чтобы узнать растворимость или коэффициент ее, поступают различно. Или приготовляют заведомо (т.-е. с явным избытком растворяемого тела) насыщенный при данной температуре раствор и в нем определяют количество воды (испарением, сушением или другими способами) и растворенного тела, или, как эго делается для газов, берут определенные количества воды и избыток растворяющегося тела и определяют количество нерастворенного остатка. Растворимость, значит, определяется не иначе, как в присутствии избытка растворяемого вещества, т.-е. отвечает равновесию между раствором, взятым в определенном количестве (это одна фаза , или одно однородное вещество), и растворяющимся телом (другая фаза , как говорят ныне при рассмотрении равновесий соприкасающихся веществ). [c.386]

    При разрушении горных пород образуются растворимые соли, которые выносятся дождевой водой в реки, а оттуда — в моря и океаны. Вода океанов постепенно испаряется и содержание растворенных в ней солей увеличивается. Поэтому морская вода содержит наибольшее количество растворенных солей. Среднее содержание этих солей в морской воде составляет около 3,5 /о. В морях, в которых имеется особенно сильное испарение и недостаточно большой приток пресной речной воды, содержание солей превышает среднюю норму. Например, в Средиземном и Красном морях содержание различных солей больше, чем в воде океанов, оно достигает 4 /о. Вода же Балтийского и Белого морей содержит меньшее количество солей, так как все время опресняется речной водой испарение ее значительно меньше, чем в морях южных широт. [c.85]

    До температуры воздуха 100° С — температуры кипения воды — испарение последней с поверхности пластин может происходить только до его насыщения, после этого испарение воды прекращается. Чем выше температура воздуха, тем быстрее п больше испаряется влаги до его насыщения. Обычно параметр влажности воздуха дается относительной влажностью. Под относительной влажностью понимается отношение количества влаги в воздухе в данный момент при данной его температуре к коли- [c.224]

    Метод очистки воды испарением [c.122]

    Тепло, уносимое парами воды, испаренными из масла Q = 1040-656 = 683 ООО ккал ч, [c.197]

    Изменение концентрации раствора путем изотермического испарения воды. При удалении воды испарением при постоянной температуре относительное содержание соли в ненасыщенном растворе будет непрерывно увеличиваться и фигуративная точка М будет перемещаться вдоль абсциссы до тех пор,, пока не попадет на кривую насыщения в точке N1. [c.48]

    В связи с быстро возрастающим дефицитом воды во всем мире большое значение приобретает использование воздуха как хладагента. Теплофизические свойства воздуха неблагоприятны (малые теплоемкость, теплопроводность и плотность). Поэтому коэффициенты теплоотдачи к воздуху ниже, чем коэффициенты теплоотдачи к воде. Это приводит к увеличению поверхностей теплообмена и, как следствие, к возрастанию металлоемкости оборудования. Для устранения этого недостатка необходимо применять следующие меры повысить скорости движения воздуха, что вызывает увеличение коэффициента теплоотдачи оребрить трубы со стороны воздуха, что даст увеличение эффективной поверхности теплообмена распылять в воздух воду, испарение которой понизит температуру воздуха и увеличит за счет этого движущую силу процесса теплообмена. Во избежание отложения солей на поверхности теплообменника распыляемая вода должна быть чистой. Принципиальная схема воздушного холодильника приведена на рис. IV. 29. Холодильник представляет собой пучок труб 1 с наружным оребрением. Концы труб герметично укреплены в коллекторах 3 и б. Охлаждаемая среда подается в верхний коллектор через штуцер 4, проходит внутри труб и отводится через штуцеры 5. Движение воздуха с большой скоростью вдоль оребренной наружной поверхности труб обеспечивается с помощью осевого вентилятора 7, снабженного электродвигателем 8. В засасываемый вентилятором воздух форсунками 9 распыляется вода. Регулирование процесса осуществляется с помощью жалюзей 2, установленных снаружи. Угол наклона жалюзей регулируется с помощью приводного механизма. Поскольку количество отводимой теплоты пропорционально разности температур, применение атмосферного воздуха в качестве хладагента особенно целесообразно в тех случаях, когда не требуется охлаждения до ннзкой температуры, например в конденсаторах ректификационных установок. [c.364]

    Коллоидный раствор кремниевой кислоты в концентрации порядка 200—250 г/л (кремнезоль) применяется для нанесения защитных, а в смеси с молотым кварцевым стеклом, цирконом или другими минеральными зернами — огнеупорных покрытий на различные трубы, сталеразливочные изложнгщы и т. п. При нанесении их путем распыления воздух может загрязняться аэрозольными частицами, которые, после потери части воды испарением, превращаются в частицы, аналогичные силикагелю. [c.378]

    Добыча поваренной соли осуществляется главным образом тремя способами 1) горнопромышленной разработкой кажнной соли, 2) растворением каменной соли под землей и выпаривания полученного рассола, отчасти также выпариванием природных рассолов З) из морской воды испарением в так называемых соляных садках , а в условиях холодного климата — вымораживанием. [c.214]

    Из недавних исследований можно назвать работу Скрибнера и Котеки [302], в которой проводилась экстракция трифторацетил-ацетонатов двухвалентных металлов хлороформом, содержащим изобутиламин. Чистый хлороформ слабо экстрагирует трифтор-ацетилацетонаты №, 7п, С(1 и Со, поскольку они содержат гидрат-ную воду. Испарением экстрактов выделены соединения ZIlA2 B, РЬАг 4В и МАг 2В, где А — трифторацетилацетон, В — изобутиламин, а М = Си, №, Со, С(1. [c.102]

    Испытание на активность образцов катализаторов проводили на лабораторной установке (рис. 3) в проточном интегральном реакторе с неподвижным слоем катализатора. Установка включает электронагревательную печь с реактором из стали Х25Т, узлы дозирования сырья и воды, испарения воды и перегрева водяного пара, конденсации и охлаждения продуктов реакции [c.9]

    Пары воды из нижних досушивателей отводятся через патрубки 29, соединяющиеся в общую трубу 30, по которой пары поступают в один из бункеров над верхними досушивателями, т. е. внутрь кожуха сушилки, откуда и отводятся вместе с парами воды, испаренной на валках и в верхних досушивателях. При такой системе отвода паров воды из нижних досушивателей содержащаяся в этих парах пыль высушиваемого красителя оседает в кожухе сушилки и пары выходят из сушилки частично обеспыленными. [c.40]

    Для химической механики весьма важно отличить обратимые реакции от необратимых. Вещества, могущие реагировать друг на друга при данной температуре, дают такие тела, которые при той же температуре или могут, или не могут давать первоначальные вещества. Так, напр., соль растворяется в воде при обыкновенной температуре, но получающийся раствор может распадаться при той же температуре, оставляя соль и выделяя воду испарением. Сернистый углерод происходит из серы и угля при такой температуре, при которой может и обратно давать серу и уголь. Железо выделяет при некоторой температуре водород из воды, образуя окись железа, но она при той же температуре с водородом может давать железо и воду. Очевидно, что если тела А и В дают С и В реакция обратима (т.-е. С и 13 дают А и В), то, взяв определенную массу А и В, или им соответственную массу С и В, мы получим в обоих случаях все четыре тела, т.-е. наступит между реагирующими веществами химическое равновесие (или распределение). Увеличивая массу одного из веществ, получим новые условия равновесия, так что обратимые реакции доставляют возможность изучать влиявие массы на ход химических превращений. Примерами необратимых химических реакций могут служить многие из тех, которые происходят с очень сложными соединениями и смесями. Так, многие сложные вещества организмов (растений и животных) в жару распадаются, но ни при этой температуре, ни при других продукты распадения не дают сами по себе первоначального вещества. Порох, как смесь селитры, серы и угля, сгорая, дает газы и пороховой дым, которые ни при какой температуре обратно не дают начальных веществ. Чтобы их получить, необходим обходный путь — соединения по остаткам. Если А прямо ни при каких условиях не соединяется с В, то это еще не значит, что не может быть по.лучено соединение АВ. Часто А можно соеди- [c.45]

    Перемена направления течений, характерная для эстуарной циркуляции (протнвоэстуарная циркуляция), ведет к обеднению воды питательными веществами. Примером может служить Средиземное море, которое является наиболее обедненным из крупных водоемов. Проти-ваэстуарная циркуляция происходит в результате того, что в Средиземном море испарение превышает поступление пресной воды примерно на 4% [7]. Следовательно, значительно больший объем воды втекает через Гибралтарский пролив, чем требуется для замены потерь воды испарением. [c.26]

12.4: Испарение и конденсация — Chemistry LibreTexts

Цели обучения

• Объясните, как межмолекулярные силы влияют на скорость испарения, испарения и конденсации.

На крыше дома на картинке ниже есть устройство, известное как «болотный охладитель». Это оборудование восходит к древним египтянам, которые вешали мокрые одеяла на двери своих домов. Когда теплый воздух проходил через одеяла, вода испарялась и охлаждала воздух.\ text {o} \ text {F} \)) и низкой влажности (желательно менее \ (30 \% \)). Эти кулеры хорошо работают в пустынных районах, но не обеспечивают охлаждения во влажных районах страны.

Испарение

Лужа, оставленная нетронутой, со временем исчезает. Молекулы жидкости уходят в газовую фазу, становясь водяным паром. Испарение — это процесс превращения жидкости в газ. Испарение — это превращение жидкости в пар при температуре ниже температуры кипения жидкости.Если вместо этого вода будет храниться в закрытом контейнере, молекулы водяного пара не имеют возможности выйти в окружающую среду, и поэтому уровень воды не изменится. Когда некоторые молекулы воды становятся паром, такое же количество молекул водяного пара конденсируется обратно в жидкое состояние. Конденсация — это изменение состояния с газа на жидкость.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Испарение (A) и конденсация (B).

Чтобы молекула жидкости перешла в газовое состояние, молекула должна обладать достаточной кинетической энергией, чтобы преодолеть межмолекулярные силы притяжения в жидкости.Напомним, что в данном жидком образце будут молекулы с широким диапазоном кинетических энергий. Молекулы жидкости, обладающие определенной пороговой кинетической энергией, покидают поверхность и превращаются в пар. В результате оставшиеся молекулы жидкости имеют более низкую кинетическую энергию. По мере испарения температура оставшейся жидкости понижается. Вы наблюдали эффект испарительного охлаждения. В жаркий день молекулы воды в вашем поту поглощают тепло тела и испаряются с поверхности вашей кожи.В процессе испарения оставшийся пот становится более прохладным, что, в свою очередь, поглощает больше тепла от вашего тела.

Данная жидкость испаряется быстрее при нагревании. Это связано с тем, что процесс нагрева приводит к тому, что большая часть молекул жидкости имеет кинетическую энергию, необходимую для выхода с поверхности жидкости. На рисунке ниже показано распределение кинетической энергии молекул жидкости при двух температурах. Количество молекул, обладающих необходимой кинетической энергией для испарения, показано в заштрихованной области под кривой справа.Жидкость с более высокой температурой \ (\ left (T_2 \ right) \) имеет больше молекул, способных уходить в паровую фазу, чем жидкость с более низкой температурой \ (\ left (T_1 \ right) \).

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): кривые распределения кинетической энергии для жидкости при двух температурах \ (T_1 \) и \ (T_2 \). Заштрихованная область представляет молекулы с достаточной кинетической энергией, чтобы покинуть жидкость и стать паром.

На высоте 29 029 футов \ (\ left (8848 \: \ text {m} \ right) \) гора Эверест в Гималайском хребте на границе между Китаем и Непалом является самой высокой точкой на Земле.\ text {o} \ text {C} \). Из-за этой разницы очень сложно выпить приличную чашку чая (что определенно расстроило некоторых британских альпинистов).

Кипячение

По мере нагрева жидкости средняя кинетическая энергия ее частиц увеличивается. Скорость испарения увеличивается по мере того, как все больше и больше молекул могут уходить с поверхности жидкости в паровую фазу. В конце концов достигается точка, когда молекулы по всей жидкости обладают достаточной кинетической энергией для испарения .В этот момент жидкость закипает. Точка кипения — это температура, при которой давление пара жидкости равно внешнему давлению. На рисунке ниже показано кипение жидкости.

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Сравнение испарения и кипения.

На рисунке слева жидкость ниже точки кипения, но часть жидкости испаряется. Справа температура повышена до тех пор, пока в теле жидкости не начнут образовываться пузырьки.Когда давление пара внутри пузырька равно внешнему атмосферному давлению, пузырьки поднимаются на поверхность жидкости и лопаются. Температура, при которой происходит этот процесс, является точкой кипения жидкости.

Нормальная точка кипения — это температура, при которой давление пара жидкости равно стандартному давлению. Поскольку атмосферное давление может меняться в зависимости от местоположения, точка кипения жидкости изменяется в зависимости от внешнего давления. Нормальная точка кипения является постоянной, поскольку она определяется относительно стандартного атмосферного давления \ (760 \: \ text {мм} \: \ ce {Hg} \) (или \ (1 \: \ text {atm} \ ) или \ (101.3 \: \ text {кПа} \)).

Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): Влияние высоты на температуру кипения воды.

Сводка

• Точка кипения — это температура, при которой давление пара жидкости равно внешнему давлению.
• С увеличением высоты температура кипения снижается.
• Испарение — это превращение жидкости в пар при температуре ниже температуры кипения жидкости.
• Конденсация — это изменение состояния из газа в жидкость.
• При повышении температуры скорость испарения увеличивается.

Материалы и авторство

Эта страница была создана на основе содержимого следующими участниками и отредактирована (тематически или всесторонне) командой разработчиков LibreTexts в соответствии со стилем, представлением и качеством платформы:

ресурсов для преподавания науки | Физические изменения материи

Введение

Многие упражнения в этой теме сосредоточены на противоречивых эффектах или, по крайней мере, на эффектах, которые имеют элемент неожиданности и очарования.Иногда это обычные явления, но студентам предлагается взглянуть на них по-новому. Плавление, испарение и конденсация являются примерами физического изменения или изменения состояния и отличаются от изменений, которые вызывают образование новых материалов в результате химической реакции. Различить физические и химические изменения не всегда легко, особенно если у вас нет доступа к концепции атомов и молекул. В некоторых учебных программах говорится, что физические изменения обратимы, а химические изменения необратимы.Примерами необратимых химических изменений могут быть горение дерева или свечи или реакция уксуса и пищевой соды с образованием углекислого газа, воды и соли. Однако, хотя понятие обратимости важно при обсуждении изменений состояния (твердое в жидкое, из жидкого в газообразное и наоборот), некоторые физические изменения необратимы (например, разделение масла на его различные составляющие при нагревании или физическое изменение автомобиля в результате аварии), а некоторые химические изменения обратимы (хотя обычно для их выполнения требуется профессиональный химик).

Ключевые концепции физических изменений материи

Упражнения в этом разделе предназначены для изучения следующих ключевых понятий:

Ранние годы

• Вещества могут быть твердыми, жидкими или газообразными, а также их смесями.
• Твердые тела сохраняют свою форму, жидкости текут и оседают в контейнерах, газы занимают место в контейнерах.
• При плавлении происходит превращение твердого вещества в жидкость в результате нагревания.
• Для чистого вещества, такого как воск или лед, плавление обратимо.
• Некоторые вещества при нагревании горят, а не тают, или плавятся, но не могут быть возвращены обратно (например, молочные продукты).
• Плавление отличается от смешивания или растворения, которые включают добавление жидкости.
• Вода, когда она закипает и испаряется, превращается в пар.
• Вода при обычных температурах испаряется, попадая в воздух в виде пара (газа).

Средние годы

• Жидкости различаются по ряду свойств, включая вязкость (текучесть), плотность и прозрачность.
• Вещества имеют свойство плавиться при определенных температурах. Для чистых веществ температура хорошо определена. Для веществ, которые являются смесями, переход может происходить в диапазоне температур.
• При испарении происходит переход из жидкого состояния в газообразное, а при конденсации происходит обратное.
• Туман или вода, появляющиеся на холодных поверхностях, возникают из-за конденсации водяного пара из воздуха.
• Когда вещества растворяются в жидкости, их молекулы чередуются с молекулами жидкости.
• Различные вещества растворяются в разных жидкостях.
• Когда вещества образуют смесь в жидкости, а не растворяются, они могут оставаться в виде мелких твердых частиц (например, пыли).
• Формы, которые могут принимать вещества, сложны и разнообразны, включая суспензии и коллоиды, смеси и т. Д. Как таковые, их трудно классифицировать.

Альтернативные представления студентов о физических изменениях материи

На представления об изменениях в материи влияют довольно фундаментальные взгляды на ее природу.Представления студентов о «материи» могут сильно отличаться от взглядов взрослых. Маленькие дети, например, не будут очень привержены идее о том, что материя продолжает существовать во время изменений, и будут с радостью говорить о «высыхании» одежды, не очень интересуясь тем, что в этом случае произошло с водой. Они больше настроены на эффекты, чем на отображение изменений материи, сопровождающих эти эффекты. Точно так же они отнесут такие объекты, как тепло, или такие свойства, как холод, к той же категории, что и сырость или туман.Они могут сказать такие вещи, как «холод превратился в туман», что позволяет избежать необходимости учитывать, откуда мог взяться материал, из которого состоит туман.

Таким образом, задача взрослого в привлечении учеников к этим занятиям состоит в том, чтобы научиться прислушиваться к этой двусмысленности в языке и задавать вопросы, которые побуждают детей сосредоточиться на том, что происходит в плане изменений материи и смоделируйте через обсуждение язык этих изменений.

Исследование представлений студентов по этой теме позволило выявить следующие ненаучные концепции:

• Только объекты, которые являются «твердыми» и не могут быть изменены по форме, являются твердыми.
• Вещества могут исчезать или быть взаимозаменяемыми с такими сущностями, как тепло.
• При плавлении вещества превращаются в воду.
• Неправильно смешивают плавление и смешивание с водой.
• Вода может просто «высохнуть» на солнце, или ее можно «побороть силой тепла».
• Вода в лужах испаряется на солнце.
• Вода, появляющаяся на холодных бутылках, — это просто холод, переходящий в туман, или это может быть промывка воды.
• Запах жидкостей, таких как духи, не связан с любым физическим веществом.
• Растворение путают с плавлением.

Посмотреть внешние ссылки по этой теме

Как конденсация и испарение формируют нашу погоду

Конденсация и испарение — два термина, которые появляются на ранней стадии и часто при изучении погодных процессов. Они необходимы для понимания того, как ведет себя вода, которая всегда присутствует (в той или иной форме) в атмосфере.

Определение конденсации

Конденсация — это процесс, при котором вода, находящаяся в воздухе, превращается из водяного пара (газа) в жидкую воду.Это происходит, когда водяной пар охлаждается до температуры точки росы, что приводит к насыщению.

Каждый раз, когда теплый воздух поднимается в атмосферу, вы можете ожидать, что в конечном итоге произойдет конденсация. В нашей повседневной жизни также есть много примеров конденсации, таких как образование капель воды на внешней стороне холодного напитка. (Когда холодный напиток остается на столе, влага (водяной пар) в воздухе комнаты контактирует с холодной бутылкой или стаканом, охлаждается и конденсируется на внешней стороне напитка.)

Конденсация: процесс нагревания

Вы часто слышите конденсацию, называемую «процессом нагревания», что может сбивать с толку, поскольку конденсация связана с охлаждением. Хотя конденсация действительно охлаждает воздух внутри воздушной посылки, для того, чтобы это охлаждение произошло, эта посылка должна отдавать тепло в окружающую среду. Таким образом, говоря о влиянии конденсации на атмосферу в целом, она согревает ее. Вот как это работает:
Помните из уроков химии, что молекулы в газе обладают энергией и движутся очень быстро, в то время как молекулы в жидкости движутся медленнее.Чтобы произошла конденсация, молекулы водяного пара должны выделять энергию, чтобы замедлить свое движение. (Эта энергия скрыта и поэтому называется скрытым теплом.)

Благодарю конденсацию за такую ​​погоду …

Конденсация вызывает ряд известных погодных явлений, в том числе:

Определение испарения

Противоположность конденсации — испарение. Испарение — это процесс превращения жидкой воды в водяной пар (газ).Он переносит воду с поверхности Земли в атмосферу.

(Следует отметить, что твердые вещества, такие как лед, также могут испаряться или превращаться непосредственно в газ, не превращаясь сначала в жидкость. В метеорологии это называется сублимацией , .)

Испарение: процесс охлаждения

Чтобы молекулы воды перешли из жидкого в возбужденное газообразное состояние, они должны сначала поглотить тепловую энергию. Они делают это, сталкиваясь с другими молекулами воды.

Испарение называется «процессом охлаждения», потому что оно отводит тепло из окружающего воздуха. Испарение в атмосфере — важный шаг в круговороте воды. Вода на поверхности Земли будет испаряться в атмосферу, поскольку энергия поглощается жидкой водой. Молекулы воды, которые существуют в жидкой фазе, свободно текут и не находятся в каком-либо фиксированном положении. Как только энергия добавляется к воде за счет тепла от солнца, связи между молекулами воды приобретают кинетическую энергию или энергию в движении.Затем они покидают поверхность жидкости и превращаются в газ (водяной пар), который затем поднимается в атмосферу.

Этот процесс испарения воды с поверхности Земли происходит постоянно и постоянно переносит водяной пар в воздух. Скорость испарения зависит от температуры воздуха, скорости ветра, облачности.

Испарение является причиной нескольких погодных явлений, включая влажность и облака.

Интерактивное: Конденсация и испарение

Попросите студентов прочитать строки из стихотворения Кольриджа.Спросите их, видели ли они когда-нибудь фильм или читали книгу, в которой герои были в море и нуждались в пресной воде. Что герои пытались сделать, чтобы получить пресную воду?

(Некоторые студенты, возможно, читали роман или видели фильм «Жизнь Пи», в котором главный герой извлекает пресную воду из испарившейся морской воды с помощью плавающего «солнечного статора».)

:

На трех иллюстрациях с частицами показан воздух, в котором много водяного пара. Когда концентрация водяного пара в воздухе становится достаточно высокой (относительно температуры — он должен быть достаточно холодным), молекулы воды слипаются в жидкие капли.Этот переход от газа к жидкости называется конденсацией. По мере того, как конденсируется больше воды, капли объединяются в более крупные капли и могут выпадать в виде дождя.

Диаграмма круговорота воды показывает процессы испарения и конденсации в массовом масштабе в круговороте воды.

Попросите учащихся обсудить роль температуры в этом процессе.

:

• Обычно более низкие температуры с высокой концентрацией водяного пара в воздухе способствуют конденсации.Более высокие температуры и более низкая концентрация водяного пара работают против концентрации.

:

На этой иллюстрации лабораторного оборудования показано, как мы можем воспроизвести процесс дистилляции, наблюдаемый в круговороте воды.

Подчеркните для студентов, что холодная вода, циркулирующая в конденсаторе и из него, предназначена только для отвода тепла от пара. Эта холодная вода не попадает в трубку, где находится пар. Вся вода, которая капает в колбу для сбора, представляет собой конденсированный пар из исходной соленой воды.

Попросите учащихся маркировать оборудование соответствующими природными явлениями.

:

• Горелка Бунзена — солнце
• соленая вода — океан

Конденсатор

• — образование облаков
• капает конденсат — дождь
• собранная пресная вода — реки и озера

2.2 Вода — Концепции биологии — 1-е канадское издание

К концу этого раздела вы сможете:

• Опишите свойства воды, которые имеют решающее значение для поддержания жизни

Посмотрите видео о том, зачем нам кислород и как он вызывает проблемы для живых существ.

Вы когда-нибудь задумывались, почему ученые тратят время на поиски воды на других планетах? Это потому, что вода необходима для жизни; даже мельчайшие его следы на другой планете могут указывать на то, что жизнь могла существовать или существовала на этой планете. Вода — одна из наиболее распространенных молекул в живых клетках и наиболее важная для жизни, какой мы ее знаем. Примерно 60–70 процентов вашего тела состоит из воды. Без него жизни просто не было бы.

Атомы водорода и кислорода в молекулах воды образуют полярные ковалентные связи.Общие электроны проводят больше времени, связанного с атомом кислорода, чем с атомами водорода. У молекулы воды нет общего заряда, но есть небольшой положительный заряд на каждом атоме водорода и небольшой отрицательный заряд на атоме кислорода. Из-за этих зарядов слегка положительные атомы водорода отталкиваются друг от друга и образуют уникальную форму. Каждая молекула воды притягивает другие молекулы воды из-за положительных и отрицательных зарядов в разных частях молекулы.Вода также притягивает другие полярные молекулы (например, сахара), образуя водородные связи. Когда вещество легко образует водородные связи с водой, оно может растворяться в воде и обозначается как гидрофильный («любящий воду»). Водородные связи не образуются легко с неполярными веществами, такими как масла и жиры. Эти неполярные соединения гидрофобны, («водобоязненные») и не растворяются в воде.

Рис. 2.7. Как показывает это макроскопическое изображение нефти и воды, нефть является неполярным соединением и, следовательно, не растворяется в воде.Масло и вода не смешиваются.

Водородные связи в воде позволяют ей поглощать и отдавать тепловую энергию медленнее, чем многие другие вещества. Температура — это мера движения (кинетической энергии) молекул. По мере увеличения движения увеличивается энергия и, следовательно, выше температура. Вода поглощает много энергии, прежде чем ее температура повышается. Повышенная энергия разрушает водородные связи между молекулами воды. Поскольку эти связи могут создаваться и быстро разрушаться, вода поглощает увеличение энергии, а температура изменяется лишь минимально.Это означает, что вода смягчает изменения температуры внутри организмов и окружающей их среды. По мере того, как подвод энергии продолжается, баланс между образованием и разрушением водородных связей смещается в сторону разрушения. Связей разорвано больше, чем образовано. Этот процесс приводит к высвобождению отдельных молекул воды на поверхности жидкости (например, в водоеме, листьях растений или коже организма) в процессе, называемом испарением . Испарение пота, который на 90 процентов состоит из воды, позволяет охладить организм, потому что разрыв водородных связей требует затрат энергии и отводит тепло от тела.

И наоборот, по мере того, как движение молекул уменьшается и температура падает, требуется меньше энергии для разрыва водородных связей между молекулами воды. Эти связи остаются неповрежденными и начинают образовывать жесткую решетчатую структуру (например, лед) (рис. 2.8 a ). В замороженном состоянии лед менее плотен, чем жидкая вода (молекулы находятся дальше друг от друга). Это означает, что лед плавает на поверхности водоема (рис. 2.8 b ). В озерах, прудах и океанах на поверхности воды образуется лед, создавая изолирующий барьер для защиты животных и растений под ними от замерзания в воде.Если бы этого не произошло, растения и животные, живущие в воде, замерзли бы в глыбе льда и не могли бы свободно передвигаться, что сделало бы жизнь при низких температурах трудной или невозможной.

Рис. 2.8 (а) Решетка льда делает его менее плотным, чем свободно текущие молекулы жидкой воды. Меньшая плотность льда позволяет ему (б) плавать по воде. (кредит а: модификация работы Джейн Уитни; кредит б: модификация работы Карлоса Понте)

Поскольку вода является полярной, с небольшими положительными и отрицательными зарядами, ионные соединения и полярные молекулы могут легко растворяться в ней.Таким образом, вода является так называемым растворителем — веществом, способным растворять другое вещество. Заряженные частицы образуют водородные связи с окружающим слоем молекул воды. Это называется сферой гидратации и служит для отделения или диспергирования частиц в воде. В случае поваренной соли (NaCl), смешанной с водой, ионы натрия и хлора разделяются или диссоциируют в воде, и вокруг ионов образуются сферы гидратации. Положительно заряженный ион натрия окружен частично отрицательными зарядами атомов кислорода в молекулах воды.Отрицательно заряженный хлорид-ион окружен частично положительными зарядами атомов водорода в молекулах воды. Эти сферы гидратации также называют гидратными оболочками. Полярность молекулы воды делает ее эффективным растворителем и играет важную роль в живых системах.

Рис. 2.9. Когда поваренная соль (NaCl) смешивается с водой, вокруг ионов образуются сферы гидратации.

Вы когда-нибудь наполняли стакан воды до самого верха, а затем медленно добавляли еще несколько капель? Прежде чем переливаться через край, вода фактически приобретает куполообразную форму над краем стакана.Эта вода может оставаться над стеклом благодаря свойству сцепления . В когезии молекулы воды притягиваются друг к другу (из-за водородных связей), удерживая молекулы вместе на границе раздела жидкость-воздух (газ), хотя в стекле больше нет места. Когезия приводит к поверхностному натяжению , способности вещества выдерживать разрыв при воздействии на него напряжения или напряжения. Когда вы роняете небольшой клочок бумаги на каплю воды, бумага плавает поверх капли, хотя объект плотнее (тяжелее) воды.Это происходит из-за поверхностного натяжения, создаваемого молекулами воды. Сплоченность и поверхностное натяжение сохраняют молекулы воды нетронутыми, а предмет — плавающим наверху. Можно даже «поплавать» стальную иглу над стаканом с водой, если поместить ее осторожно, не нарушая поверхностного натяжения.

Рисунок 2.10 Вес иглы на поверхности воды понижает поверхностное натяжение; в то же время поверхностное натяжение воды тянет ее вверх, удерживая иглу на поверхности воды и не давая ей утонуть.Обратите внимание на углубление в воде вокруг иглы.

Эти силы сцепления также связаны со свойством воды адгезия или притяжением между молекулами воды и другими молекулами. Это наблюдается, когда вода «поднимается» по соломке, помещенной в стакан с водой. Вы заметите, что вода кажется выше по бокам соломинки, чем в середине. Это связано с тем, что молекулы воды притягиваются к соломке и, следовательно, прилипают к ней.

Силы сцепления и сцепления важны для поддержания жизни.Например, из-за этих сил вода может течь вверх от корней к верхушкам растений, чтобы прокормить растение.

Концепция в действии

Чтобы узнать больше о воде, посетите сайт Геологической службы США «Наука о воде для школ: все о воде!» Веб-сайт.

pH раствора является мерой его кислотности или щелочности. Вы, вероятно, использовали лакмусовую бумагу , бумагу, обработанную натуральным водорастворимым красителем, чтобы ее можно было использовать в качестве индикатора pH, чтобы проверить, сколько кислоты или основания (щелочности) существует в растворе.Возможно, вы даже использовали их, чтобы убедиться, что вода в открытом бассейне очищена должным образом. В обоих случаях этот тест pH измеряет количество ионов водорода, которые существуют в данном растворе. Высокие концентрации ионов водорода приводят к низкому pH, тогда как низкие уровни ионов водорода приводят к высокому pH. Общая концентрация ионов водорода обратно пропорциональна его pH и может быть измерена по шкале pH (рис. 2.11). Следовательно, чем больше присутствует ионов водорода, тем ниже pH; и наоборот, чем меньше ионов водорода, тем выше pH.

Шкала pH находится в диапазоне от 0 до 14. Изменение на одну единицу шкалы pH представляет собой изменение концентрации ионов водорода в 10 раз, изменение на две единицы представляет собой изменение концентрации ионов водорода на величину коэффициент 100. Таким образом, небольшие изменения pH представляют собой большие изменения концентрации ионов водорода. Чистая вода нейтральна. Он не является ни кислым, ни основным, и его pH составляет 7,0. Все, что ниже 7,0 (от 0,0 до 6,9), является кислотным, а все, что выше 7.0 (от 7,1 до 14,0) — щелочной. Кровь в ваших венах слегка щелочная (pH = 7,4). Среда в желудке очень кислая (pH от 1 до 2). Апельсиновый сок имеет умеренную кислотность (pH = приблизительно 3,5), тогда как пищевая сода является щелочной (pH = 9,0).

Рисунок 2.11 Шкала pH измеряет количество ионов водорода (H +) в веществе.

Кислоты — это вещества, которые обеспечивают ионы водорода (H ⁺ ) и понижают pH, тогда как основания обеспечивают ионы гидроксида (OH ^— ) и повышают pH.Чем сильнее кислота, тем легче она отдает H ⁺ . Например, соляная кислота и лимонный сок очень кислые и легко выделяют H ⁺ при добавлении в воду. И наоборот, основания — это те вещества, которые легко отдают OH ^— . Ионы OH ^— соединяются с H ⁺ с образованием воды, которая повышает pH вещества. Гидроксид натрия и многие бытовые чистящие средства очень щелочные и быстро выделяют OH ^— при помещении в воду, тем самым повышая pH.

Большинство клеток нашего тела работают в очень узком диапазоне шкалы pH, обычно в пределах от 7,2 до 7,6. Если pH тела выходит за пределы этого диапазона, дыхательная система не работает, как и другие органы тела. Клетки больше не функционируют должным образом, и белки будут разрушаться. Отклонение от диапазона pH может вызвать кому или даже смерть.

Так как же мы можем проглотить или вдохнуть кислые или основные вещества и не умереть? Буферы — это ключ. Буферы легко абсорбируют избыток H ⁺ или OH ^— , тщательно поддерживая pH тела в вышеупомянутом узком диапазоне. Двуокись углерода является частью заметной буферной системы в организме человека; он поддерживает pH в нужном диапазоне. Эта буферная система включает анион угольной кислоты (H ₂ CO ₃ ) и бикарбонат (HCO ₃ ^—). Если слишком много H ⁺ попадает в организм, бикарбонат соединяется с H ⁺ , образуя угольную кислоту и ограничивая снижение pH.Аналогичным образом, если в систему вводится слишком много OH ^—, угольная кислота быстро диссоциирует на ионы бикарбоната и H ⁺ . Ионы H ⁺ могут объединяться с ионами OH ^—, ограничивая увеличение pH. Хотя угольная кислота является важным продуктом этой реакции, ее присутствие мимолетно, поскольку углекислота выделяется из организма в виде углекислого газа каждый раз, когда мы дышим. Без этой буферной системы pH в нашем организме будет слишком сильно колебаться, и мы не сможем выжить.

Вода обладает многими свойствами, которые имеют решающее значение для поддержания жизни. Он полярный, что позволяет образовывать водородные связи, которые позволяют ионам и другим полярным молекулам растворяться в воде. Поэтому вода — отличный растворитель. Водородные связи между молекулами воды дают воде способность удерживать тепло лучше, чем многие другие вещества. По мере повышения температуры водородные связи между водой непрерывно разрываются и преобразуются, позволяя общей температуре оставаться стабильной, хотя в систему добавляется повышенная энергия.Силы сцепления воды учитывают свойство поверхностного натяжения. Все эти уникальные свойства воды важны для химии живых организмов.

pH раствора является мерой концентрации ионов водорода в растворе. Раствор с большим количеством ионов водорода кислый и имеет низкое значение pH. Раствор с большим количеством гидроксид-ионов является основным и имеет высокое значение pH. Шкала pH находится в диапазоне от 0 до 14, при этом pH 7 является нейтральным. Буферы — это растворы, которые замедляют изменение pH при добавлении кислоты или основания в буферную систему.Буферы важны в биологических системах из-за их способности поддерживать постоянный уровень pH.

кислота: вещество, которое отдает ионы водорода и, следовательно, снижает pH

.

адгезия: притяжение между молекулами воды и молекулами другого вещества

основание: вещество, поглощающее ионы водорода и, следовательно, повышающее pH

.

буфер: раствор, который сопротивляется изменению pH за счет поглощения или высвобождения ионов водорода или гидроксида

когезия: межмолекулярные силы между молекулами воды, вызванные полярной природой воды; создает поверхностное натяжение

испарение: высвобождение молекул воды из жидкой воды с образованием водяного пара

гидрофильный: описывает вещество, растворяющееся в воде; водолюбивый

гидрофобный: описывает вещество, не растворяющееся в воде; водобоязненный

Лакмусовая бумага : фильтровальная бумага , обработанная натуральным водорастворимым красителем, поэтому ее можно использовать в качестве индикатора pH.

Шкала pH: шкала от 0 до 14, которая измеряет приблизительную концентрацию ионов водорода в веществе

растворитель: вещество, способное растворять другое вещество

поверхностное натяжение: сила сцепления на поверхности жидкого тела, которая препятствует разделению молекул

температура: мера молекулярного движения

Список литературы

Хамфри, W., Далке, А. и Шультен, К., «VMD — визуальная молекулярная динамика», J. Molec. Графика , 1996, т. 14. С. 33-38. http://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/

Атрибуция в СМИ

• Рисунок 2.7, Гаутам Догра
• Рисунок 2.8
  • ледяная решетка от Джейн Уитни
  • (b) Карлос Понте
• Рисунок 2.10 Кори Занкер
• Рисунок 2.11 Эдварда Стивенса

Изменение состояния — Конденсация | Глава 2: Состояния материи

Сохранение вещества и массы

Идея этого фокуса исследована через:

Противопоставление взглядов студентов и ученых

Ежедневный опыт студентов

Для многих студентов идея о сохранении материи не является естественной. Они наблюдают, что сахар исчезает при смешивании с водой, большое бревно сгорает до небольшого количества золы, появляются ржавчины автомобилей и большие ямы, вода выкипает, из ниоткуда появляются иней и конденсат, а деревья растут, по-видимому, только из почвы.

Студентам может показаться, что материя исчезает или появляется во время таких процессов, как растворение, горение, испарение, кипение, гниение, дыхание, ржавление, конденсация и рост растений. Невидимые газы участвуют во многих из этих процессов, что приводит ко многим из этих альтернативных концепций студентов.

Исследования: Драйвер (1985), Рассел, Харлен и Ватт (1989)

Студенты также часто считают, что материя обменивается или преобразуется в энергию (например, они считают, что древесина превращается в тепло во время горения, а пища превращается в энергию, когда мы метаболизируем его), или они путают энергию пищи (указанную на пакетах как килоджоули) с весом перечисленных ингредиентов.Студенты также часто считают, что солнечная энергия превращается в растительную материю в процессе фотосинтеза.

Процесс испарения также может бросить вызов представлениям студентов, поскольку многие студенты считают, что вещества становятся легче, если они переходят в газообразное состояние. Если жидкость испаряется внутри герметичного контейнера, они считают, что общий вес контейнера и жидкости будет уменьшен за счет веса жидкости, поскольку она, по-видимому, исчезла.

Исследование: Stavy (1990)

Хотя на этом уровне большинство студентов будут иметь представление о природе атомов в виде частиц, для многих количество атомов не сохраняется во время химических реакций.Например, кажется, что количество атомов в коре деревьев растет, а их количество падает во время таких процессов, как горение или распад, и увеличивается во время фотосинтеза.

Научная точка зрения

Идея неделимых атомов помогает объяснить сохранение материи. Если количество атомов остается неизменным, независимо от того, как они перестраиваются, то их общий вес остается неизменным.

При всех физических и химических изменениях общее количество атомов остается неизменным, следовательно, когда вещества взаимодействуют друг с другом, объединяются или распадаются, общий вес системы остается неизменным.

Растущие растения получают новый углерод (большую часть своей сухой массы) из углекислого газа, то есть из воздуха. Когда мы худеем с помощью диеты или упражнений, большая часть потери приходится на выдыхание атомов углерода, которые метаболизируются из нашего жира в виде углекислого газа. Когда жидкость испаряется в запечатанном контейнере, вес остается прежним; на частицы газа действует сила тяжести так же, как и на теннисные мячи, и, следовательно, они ударяются о нижнюю поверхность контейнера с большей силой, чем при ударе о верх.

Предсказание Альберта Эйнштейна о том, что масса может быть преобразована в энергию, было экспериментально подтверждено многочисленными ядерными экспериментами. Следствием этого является то, что утверждение «общий вес системы остается неизменным» является более правильным только очень хорошим приближением для всех неядерных изменений.

Критические идеи обучения

В физических и химических изменениях:

• частиц просто не исчезают и не создаются, скорее их расположение меняется
• при любом изменении, связанном с материей, все материя должны быть учтены.Материя не превращается в энергию и не появляется из нее.
• частиц перестраиваются, чтобы создать вещества, отличные от исходных

.

• нет никакого изменения веса, когда вещества входят и выходят из газового состояния.

Изучите взаимосвязь между идеями о сохранении массы в
Карты развития концепции — (Сохранение материи, состояния материи, потока материи в экосистемах)

В вашем обучении сохранению материи и, следовательно, веса, учащихся необходимо поощрять менять свои взгляды с взглядов, основанных на их повседневном опыте, на более широкие. научные взгляды, такие как идея о том, что в мире есть только фиксированное количество частиц, и эти строительные блоки постоянно перестраиваются в новые вещи.

Это сложная абстрактная идея, и мы можем использовать аналогии, чтобы помочь учащимся ее понять. Например: «Это немного похоже на ведро Lego: вы можете строить много разных вещей, но у вас есть только определенное количество частей Lego, из которых можно это делать». Одна из трудностей заключается в том, что закрытые системы, включающие такие изменения, как горение и дыхание, практически невозможно настроить и взвесить в классе. Вы можете экспериментально опровергнуть лишь некоторые из распространенных альтернативных концепций в этой области.

Исследования: Loughran, Milroy, Berry, Gunstone & Mulhall (2001)

Важно обсудить различные ситуации изменений, которые, как представляется, связаны с несохранением материи, и вернуться к этому вопросу в других темах, таких как экосистемы, продукты питания. и диета, и источники энергии. Студентов следует поощрять делать прогнозы об этих процессах в благоприятной классной среде, где им могут помочь разработать новые теории, критически проанализировать свое понимание и понимание других и сравнить их с научными взглядами, представленными учителем.Легче попытаться исключить альтернативные концепции, которые могут быть сначала проверены экспериментально, а затем студенты придут к пониманию научной модели как той, которая может лучше всего объяснить широкий спектр явлений.

Обсуждение учащимися того, как изменились их взгляды, будет ценным компонентом достижения долгосрочных концептуальных изменений у учащихся и понимания научных объяснений.

Исследования: Лофран, Милрой, Берри, Гунстоун и Малхолл (2001)

Учебная деятельность

Учащиеся должны как обсуждать, так и наблюдать явления, при которых наблюдается явное изменение веса, и поощряться к поиску альтернативных объяснений.

Содействовать осмыслению и разъяснению существующих идей и позволить учащимся увидеть, как изменились их идеи

Попросите учащихся записать и сохранить свои взгляды на ряд ситуаций, например:

• Свежий труп запечатан в герметичное подземелье. 100 лет спустя труп превратился в скелет. Общая масса подземелья, трупа и прочего содержимого увеличивается, уменьшается или остается неизменной? Куда девается плоть?
• Представьте себе горящую кучу дров в закрытой комнате.Увеличивается ли общая масса комнаты и ее изделий, уменьшается или остается неизменной? (См. Дерево, растущее в коробке, ниже).

Начать обсуждение посредством обмена опытом и способствовать размышлению и прояснению существующих идей

Действия POE (Predict -Observe-Explain) могут быть полезны как для выявления предшествующих взглядов учащихся, так и для переосмысления этих концепций.

Попросите учащихся предсказать, что произойдет, если материалы (например, стальная вата или магний) будут сожжены.Затем учащиеся должны взвесить материалы до и после сжигания, убедившись, что все продукты горения сохраняются. Обратите внимание, что эти эксперименты не доказывают, что общий вес сохраняется в закрытой системе. В этом случае система открыта, и общий вес стальной ваты / магния увеличивается, поскольку они соединяются с кислородом воздуха. Эти эксперименты убедительно показывают, что при сгорании не всегда теряется вес, и, следовательно, представление о превращении материи в тепло не является жизнеспособным.

Аналогичным образом исследуем, что происходит при испарении. Взвесьте плотно закупоренную колбу, содержащую 1-2 мл ацетона, медленно нагрейте и снова взвесьте. (Студенты часто предсказывают, что вес колбы уменьшился, потому что газы легче жидкостей или молекулы больше не сидят на дне.)

Содействовать размышлению и разъяснению существующих идей

Устные обсуждения (когда учитель откладывает оценку «неправильные» комментарии) могут позволить учащимся рассмотреть и переосмыслить свои взгляды (после просмотра приведенных выше изменений и многих других, которые можно придумать).

Разъяснение и объединение идей для / путем общения с другими

На основе описанных выше действий небольшие группы студентов могут сделать плакаты и представить их классу, чтобы поделиться своими идеями и объяснениями.

Начать обсуждение посредством обмена опытом и способствовать размышлению и разъяснению существующих идей

Студент может взвесить несколько таблеток антацида и небольшую бутылку безалкогольного напитка, наполненную водой, по отдельности, чтобы определить их общий вес.Затем таблетки добавляют в воду, флакон быстро закрывают и повторно взвешивают после того, как таблетки полностью растворятся. Вес «до» и «после» должен быть одинаковым, даже если таблетки полностью исчезли и образовался газ. Предложите студентам обсудить результаты и высказать свое мнение о том, насколько эти результаты согласуются с их взглядами на сохранение материи или оспаривают их.

Содействовать осмыслению и разъяснению существующих идей

Другая проблема, которая проверяет понимание студентами теории сохранения материи, заключается в следующем: внутри большого запечатанного стеклянного ящика много влажной почвы, резервуар для воды с капельным орошением и семя быстрорастущего дерева.Ящик помещается на солнце на год, и внутри ящика растет дерево. Учащимся задают вопрос, будет ли общий вес коробки и ее содержимое увеличиваться, уменьшаться или оставаться неизменными в течение года роста дерева.

Еще один вариант, который следует рассмотреть: не открывая коробку, дерево поджигается. После сжигания изменится ли вес ящика? Что произойдет с количеством атомов до и после обоих этих изменений?

Разъяснение и объединение идей для / путем общения с другими

Попросите студентов рассмотреть следующую ситуацию: ваша рука состоит из атомов углерода (содержащихся в молекулах белка). Рассмотрим один из этих атомов углерода, назовем его «Гилберт».Предположим, что миллион лет назад Гилберт был в травинке. Напишите возможную историю Гилберта за последний миллион лет. В своем ответе укажите как можно больше процессов.

Представляя это задание, предупредите учащихся, что они, скорее всего, вернутся к своим предыдущим представлениям. (Очень немногим ученикам удается написать эту историю, не опираясь на свои предыдущие взгляды и не записывая то, что противоречит тому, чему их только что научили. Распространенная ошибка — вернуться к убеждению, что растения черпают большую часть материала, необходимого для роста, из растений. почва, причем Гилберта неоднократно возвращали в почву в результате разложения мертвого органического материала, а затем извлекали из почвы другим растением).Для студентов, которые возвращаются с рассказами, демонстрирующими очень мало знаний о том, что они только что узнали, попробуйте объяснить, почему они написали рассказы таким образом.

Поощряйте размышления о том, как изменились идеи учащихся.

Попросите учащихся еще раз взглянуть на свои взгляды на сценарии, связанные с распадом и возгоранием, и подумать, изменили ли они свои взгляды. Если да, спросите их, как бы они изменили свои ответы на ситуации и почему они бы изменили их. (Никогда не оценивайте их первоначальные ответы, но можно оценить рефлексивные ответы во второй раз).

Студенты также могли сформулировать свои собственные гипотезы об изменениях веса при сжигании, дыхании и фотосинтезе и провести исследования, чтобы подтвердить или опровергнуть их.