Sans aucun doute, la physique est l'un des domaines les plus sciences intéressantes. Même les expériences les plus inutiles peuvent s’avérer en même temps très excitantes. Par exemple, l’ébullition d’un liquide lorsqu’il est refroidi d’un côté semble incroyable. Après tout, pour liquide Une fois à ébullition, il faut le réchauffer, mais pas le refroidir, comme on le pensait. Mais tout est possible. Pour une telle expérience, vous n'avez besoin d'aucun liquide, de l'eau ordinaire fera l'affaire, il vous suffit de créer des conditions particulières.

Tu auras besoin de

• Flacon, eau, brûleur à gaz, trépied.

Instructions

Versez de l’eau du robinet ordinaire dans le flacon et remplissez-le jusqu’à environ la moitié du niveau. Après cela, placez le ballon sur un brûleur à gaz et faites chauffer l'eau jusqu'à ébullition.

Lorsque l'eau dans le ballon bout, éteignez le feu et attendez que l'ébullition s'arrête. Fermez hermétiquement le flacon avec un bouchon en caoutchouc et fixez-le dans le support de trépied en le retournant.

Ensuite, commencez à verser de l’eau froide sur le fond du flacon. Pour mieux refroidir navire, plus l'expérience sera vivante. Des bulles remonteront à la surface de l’eau et l’eau dans le ballon bouillira en refroidissant. Ceci peut s'expliquer par le fait que la vapeur d'eau située à l'intérieur navire et en refroidissant, ils commencent à se condenser sur les parois du ballon. De ce fait, la pression de la vapeur d’eau à l’intérieur du ballon commence à diminuer. À pression réduite, l'eau commence à bouillir non pas à cent degrés Celsius, mais à une température plus basse. Comme l'eau n'est pas encore complètement refroidie et que la pression est navire e est tombé, c'est pourquoi l'ébullition se produit lors du refroidissement.

note

Il est préférable d'utiliser un flacon en verre résistant à la chaleur pour cette expérience. Lors du refroidissement d'un récipient chaud avec de l'eau froide, le verre ordinaire peut se fissurer en raison d'un changement brusque de température et l'expérience n'aura pas lieu.

La physique est sans aucun doute l’une des sciences les plus intéressantes. Même les expériences les plus inutiles peuvent s’avérer en même temps très excitantes. Par exemple, l’ébullition d’un liquide lorsqu’il est refroidi d’un côté semble incroyable. Après tout, pour liquide Une fois à ébullition, il faut le réchauffer, mais pas le refroidir, comme on le pensait. Mais tout est possible. Pour une telle expérience, vous n'avez besoin d'aucun liquide, de l'eau ordinaire fera l'affaire, il vous suffit de créer des conditions particulières.

Tu auras besoin de

• Flacon, eau, brûleur à gaz, trépied.

Instructions

Versez de l’eau du robinet ordinaire dans le flacon et remplissez-le jusqu’à environ la moitié du niveau. Après cela, placez le ballon sur un brûleur à gaz et faites chauffer l'eau jusqu'à ébullition.

Lorsque l'eau dans le ballon bout, éteignez le feu et attendez que l'ébullition s'arrête. Fermez hermétiquement le flacon avec un bouchon en caoutchouc et fixez-le dans le support de trépied en le retournant.

Ensuite, commencez à verser de l’eau froide sur le fond du flacon. Pour mieux refroidir navire, plus l'expérience sera vivante. Des bulles remonteront à la surface de l’eau et l’eau dans le ballon bouillira en refroidissant. Ceci peut s'expliquer par le fait que la vapeur d'eau située à l'intérieur navire et en refroidissant, ils commencent à se condenser sur les parois du ballon. De ce fait, la pression de la vapeur d’eau à l’intérieur du ballon commence à diminuer. À pression réduite, l'eau commence à bouillir non pas à cent degrés Celsius, mais à une température plus basse. Comme l'eau n'est pas encore complètement refroidie et que la pression est navire e est tombé, c'est pourquoi l'ébullition se produit lors du refroidissement.

note

Il est préférable d'utiliser un flacon en verre résistant à la chaleur pour cette expérience. Lors du refroidissement d'un récipient chaud avec de l'eau froide, le verre ordinaire peut se fissurer en raison d'un changement brusque de température et l'expérience n'aura pas lieu.

Attention, AUJOURD'HUI seulement !

Tout est intéressant

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Pour la plupart des enfants à l'école, les cours de physique ne présentent pas un intérêt particulier : le mot « physique » est associé à des problèmes et à des formules complexes. Et les connaissances acquises en classe sont assez difficiles à appliquer dans la pratique, ce qui donne lieu à un malentendu sur le sens de l'étude du sujet. Comme solution à ce problème, ainsi que dans le but de développer une pensée et une analyse logiques, nous pouvons proposer un ensemble de « tâches inventives ». Habituellement, nous les donnions soit à la fin du cours, soit dans les « cinq minutes restantes », ou peu importe. devoirs. Par exemple, dans les 5 à 7 minutes restantes d'une leçon en 10e année, vous pouvez résoudre un ou deux problèmes.

Puisque tout travail doit avoir un sens, l’intérêt des enfants peut être stimulé par l’évaluation. Si le problème a été assigné à la maison, alors pour cinq solutions différentes au problème - un score de « 5 », pour deux solutions supplémentaires – un autre score de « 5 ». Si la tâche était confiée en classe, les élèves les plus actifs étaient notés.

– Couvrir le récipient avec un couvercle 2 . Augmentant ainsi la pression, et donc le point d’ébullition de l’eau qui s’y trouve.

– Saler l’eau du récipient 2 – le point d'ébullition augmentera également.

– Faire bouillir de l’eau dans un récipient 2 plusieurs fois, en laissant refroidir entre les ébullitions. De cette façon, nous éliminerons les impuretés de l’eau (elles vont précipiter), et donc les centres de vaporisation, et donc, nous augmenterons le point d’ébullition de l’eau.

– Placer au fond du récipient 2 générateur d'ultrasons.

– Placer une tige de cuivre dans l’eau afin qu’elle repose sur le fond des deux récipients. Dans ce cas, nous obtenons un conducteur thermique.

– Attendez que l’eau soit dans le récipient 2 va bouillir.

– Verser dans un récipient 2 liquide bouillant à des températures supérieures à 100 °C.

– Chauffer l'aimant. Ainsi, nous orientons mal les domaines de l’aimant.

- Chauffer l'ongle. Ainsi, nous désorienterons les domaines dans
clou.

– Utilisez un levier en bois ou en métal non magnétique.

– Enroulez le fil autour du clou et faites passer le courant. Transformant ainsi le clou en un aimant de même polarité que les extrémités du fer à cheval.

- Tirez fortement sur l'ongle.

– Placer la tige de fer au dessus du clou. Ainsi, on va « court-circuiter » les lignes d’induction magnétique et affaiblir le champ magnétique aux extrémités de l’aimant.

– Appuyez sur l'aimant. La déformation entraînera une perturbation de l'orientation ordonnée des domaines dans l'aimant.

– Pomper de l’air dans le ballon. Comme vous le savez, une arche se brise facilement si on appuie de l’intérieur.

– Placer l’ensemble du système sous la cloche en bouchant le tube et pomper l’air de la cloche. Ainsi, on va créer une surpression dans le ballon, et il va éclater, comme dans le cas précédent.

– Versez de l'eau dans le flacon et congelez. Le flacon va éclater parce que L'eau se dilate lorsqu'elle est refroidie.

– Chauffer le ballon de manière inégale. Refroidissez la moitié du ballon et chauffez l'autre moitié. L'ampoule se fissurera en raison de la différence de dilatation thermique.

– Diriger une onde sonore vers le flacon. Le son fera vibrer les parois du flacon et, à la résonance, le flacon éclatera.

– Placez quelques briques supplémentaires dessus.

- Frappez la brique.

– Attendez que l’eau s’évapore.

– Faites chauffer le mug pour accélérer l’évaporation.

– Trempez une cuillère dans une tasse et congelez. Sortez ensuite la cuillère avec la glace.

Note. Immédiatement après la congélation, il est impossible d'obtenir une cuillère, les bords de la tasse devront donc être légèrement chauffés.

- Placez une éponge dans le verre.

– Placez une paille à cocktail dans le mug et aspirez l'eau.

– Placez l'extrémité d'un long tube en caoutchouc dans la tasse, abaissez son autre extrémité sous le niveau de la surface du liquide et aspirez l'air du tube - l'eau s'écoulera.

– Placer dans le mug un tube dont l'autre extrémité est placée dans un récipient à basse pression. La pression atmosphérique forcera l'eau dans un autre récipient.

– Déplacez les verres les uns par rapport aux autres en les tournant l'un par rapport à l'autre.

- Attendez un peu. Le système n’est pas complètement étanche et l’air pénètre toujours à travers le joint.

– Augmentez la température des verres, versez par exemple de l’eau bouillante dessus. La pression du gaz dans les verres va augmenter.

– Placer le système sous la cloche et évacuer l'air. La pression à l’intérieur des verres sera plus forte qu’à l’extérieur.

• Comment diviser un glaçon en deux parties égales ?

- Sciage.

– Réduire en miettes et diviser.

– Couper avec un couteau chaud.

- Faites-en chauffer la moitié.

– Faire fondre le cube, diviser l'eau en deux, congeler les moitiés obtenues.

- Mettre en place un support.

– Clouez les jambes au sol.

– Choisir expérimentalement l’angle d’inclinaison pour que l’équilibre s’établisse. Coupez les pieds de la chaise à cet angle pour augmenter la zone de support.

– Découpez des évidements dans le sol en biais et insérez-y les pieds de chaise.

- Collez la chaise.

• Comment faire osciller un tapis mathématique dans un seul plan ?

– Faites tourner la charge autour de son axe. En conséquence, nous obtiendrons un gyroscope et, comme vous le savez, le plan de rotation d'un gyroscope ne change pas de position dans l'espace.

– Faites balancer un poids de fer dans un champ magnétique.

– Construire une structure de guidage (deux plaques).

– Faites balancer un poids métallique dans un champ électrique statique (par exemple entre deux balles chargées).

– Affiner le réglage au démarrage.

• Comment refroidir l’eau en bouteille ?

– Mettez la bouteille au réfrigérateur.

- Mettre sous glace.

– Enveloppez le flacon dans un chiffon humide et placez-le dans le courant d’air. Au fur et à mesure que l’eau s’évapore de la surface du chiffon, celui-ci va refroidir, absorbant la chaleur de la bouteille d’eau.

– Enveloppez le flacon dans un chiffon humide, placez-le sous la cloche et pompez l'air. On va ainsi baisser la pression, accélérant ainsi l'évaporation.

– Placez la bouteille dans un récipient contenant de l'eau plus froide, comme de la glace.

– Chimiquement frais.

• Comment relier deux plaques métalliques ?

– Utilisez un boulon et un écrou.

– Utilisez des rivets.

- Collez-le ensemble.

- Soudure.

- Bouillir. (Tous les métaux ne peuvent pas être soudés. – Éd.)

– Utiliser le soudage par points électrique.

– Nettoyer et poncer les deux surfaces à assembler et bien les presser. (C’est ainsi que se fait le soudage à froid dans l’espace. – Éd.)

• Comment chauffer une boule de métal ?

- Mettez-le dans la four.

- Frapper.

- Frottez longuement.

– Déformer.

– Faire passer le courant électrique.

• Comment accélérer le séchage d'un chiffon humide ?

– Accrochez-vous à une corde dans une pièce sèche et chaude.

- Développez-le autant que possible.

– Placer sous un courant d’air sec.

– Placer entre des chiffons secs (journaux) et les changer périodiquement.

– Saupoudrez un chiffon de sable sec (sciure de bois), secouez-le périodiquement et saupoudrez-le à nouveau d'une nouvelle portion de sable. Le sable absorbe l'humidité.

– Placez-le à proximité d’une puissante source de rayonnement électromagnétique haute fréquence. Sous l'action des courants de Foucault, le liquide va s'échauffer.

• Comment enlever l’excès de calcul ?

– Écailler à l'aide d'un burin et d'un marteau.

- Effacer.

– Chauffer la pierre et la refroidir brusquement. À la suite d'un changement brusque de température dû à la dilatation thermique, la pierre se fissurera.

– Refroidir et réchauffer rapidement.

- Scier.

- Fondre.

• Comment remplir un seau plus rapidement sous la pluie ?

– Placez un seau sous le drain près du toit de la maison. Là, l’eau s’accumule sur une grande surface du toit.

– Placez l'entonnoir sur le seau.

– Descendez un morceau de tissu dans un seau avec une extrémité et suspendez l’autre extrémité. L'eau s'écoulera du tissu dans le seau (la zone à partir de laquelle l'eau s'accumule augmentera).

– Placer le seau à un angle de 45° par rapport à la direction de chute des gouttes. (Ce sera pire. – Éd.)

– Placez plusieurs charges du même nom au centre du seau. En conséquence, la trajectoire des gouttelettes va changer.

• Comment faire monter le niveau d'eau dans le coude d'un tube en U par rapport à l'autre ?

– Pomper l'air d'un coude et fermer ce coude avec un bouchon.

– Gonflez de l'air dans un coude et fermez ce coude avec un bouchon.

– Versez un liquide plus léger (par exemple du kérosène) dans un coude.

– Placer une cloison (piston) entre les genoux et la déplacer, par exemple, sur un fil.

– Utiliser le phénomène d’osmose.

• Comment faire parcourir une plus grande distance à une voiture roulant sur une bosse par inertie ?

- Pousser.

- Chargez la voiture.

– Lubrifier les rails avec de l'huile, réduisant ainsi le coefficient de frottement.

– Refroidir les rails. Il y a toujours de la vapeur d'eau dans l'atmosphère, de la condensation apparaîtra sur les rails refroidis, ce qui réduira les frottements.

• Comment s'assurer de la présence de molécules d'eau à une hauteur de 1 cm au-dessus de la surface de l'eau dans un récipient ?

– Placez la mèche dans l’eau. Les molécules d'eau monteront à travers les capillaires.

– Jetez de la glace dans l’eau : elle flotte dans l’eau, vous pouvez donc en ramasser un morceau qui s’élèvera à 1 cm au-dessus de la surface, et la glace c’est aussi de l’eau.

- Abaissez l'éponge. L'eau, comme dans le cas de la mèche, va monter.

- Faites chauffer l'eau.

- Rien à faire. L'eau s'évapore à n'importe quelle température, donc au-dessus de la surface, à n'importe quelle hauteur ou presque, il y a au moins une molécule de H 2 O.

• Comment éclairer un petit espace ?

– Allumer une allumette (bougie, torche).

- Allumez-le avec une lampe de poche.

– Allumez la décharge électrique.

– Excite la luminescence.

– Exciter la lueur Cherenkov (lueur de l’eau lorsque des particules la traversent à une vitesse supérieure à la vitesse de la lumière dans l’eau).

• Comment accélérer l'ébullition d'un liquide dans une bouilloire ?

– Augmenter la puissance du chauffage.

– Versez dans la bouilloire non pas de l'eau, mais un liquide plus facilement bouillant (par exemple de l'acétone).

– Isolez la bouilloire, par exemple en l'enveloppant dans un tissu épais et une couverture en coton.

– Placer la bouilloire dans une zone basse pression.

– Frappez constamment sur la bouilloire pour remuer l’eau.

• Comment arrêter le mouvement d’une montre à ressort sans endommager sa coque extérieure ?

– Ne touchez pas la montre pendant une longue période, elle s'arrêtera d'elle-même.

- Secouez-le fort, laissez-le tomber, frappez-le.

– Tremper dans le liquide et congeler.

– Placer dans l’azote liquide.

– Placer dans un champ magnétique alternatif.

- Réchauffer.

• Comment augmenter la glisse des bottes sur la glace ?

Options de réponse

– Effacer complètement la bande de roulement de la semelle.

– Rendre la glace uniforme et lisse.

– Mouillez la surface de la glace.

– Versez de l’huile sur la glace.

– Attachez les patins aux bottes (pour fabriquer des patins).

________________________

Étudiant de 4e année à Vyat GSU, il a donné ce matériel en 2005 lors des cours et activités extra-scolaires, en stage pédagogique à l'école n° 5 (Slobodskoy, région de Kirov, directeur - Professeur émérite de la Fédération de Russie Victor Ivanovitch Elkin[email protégé]). Les étudiants ont vraiment aimé les problèmes et les ont résolus avec plaisir.

>>Physique : Dépendance de la pression de vapeur saturée sur la température. Ébullition

Le liquide ne s'évapore pas seulement. A une certaine température, il bout.
Dépendance de la pression de vapeur saturée sur la température. L'état de la vapeur saturée, comme le montre l'expérience (nous en avons parlé dans le paragraphe précédent), est décrit approximativement par l'équation d'état d'un gaz parfait (10.4), et sa pression est déterminée par la formule

À mesure que la température augmente, la pression augmente. Parce que La pression de vapeur saturée ne dépend pas du volume, elle dépend donc uniquement de la température.
Cependant, la dépendance r n.p. depuis T, trouvé expérimentalement, n'est pas directement proportionnel, comme celui d'un gaz parfait à volume constant. Avec l'augmentation de la température, la pression de la vapeur saturée réelle augmente plus rapidement que la pression d'un gaz parfait ( Figure 11.1, partie de la courbe UN B). Cela devient évident si l'on trace les isochores d'un gaz parfait à travers les points UN Et DANS(lignes en pointillé). Pourquoi cela arrive-t-il?

Lorsqu’un liquide est chauffé dans un récipient fermé, une partie du liquide se transforme en vapeur. En conséquence, selon la formule (11.1) la pression de vapeur saturée augmente non seulement en raison d'une augmentation de la température du liquide, mais également en raison d'une augmentation de la concentration de molécules (densité) de la vapeur. Fondamentalement, l'augmentation de la pression avec l'augmentation de la température est déterminée précisément par l'augmentation de la concentration. La principale différence dans le comportement d'un gaz parfait et de la vapeur saturée est que lorsque la température de la vapeur dans un récipient fermé change (ou lorsque le volume change à température constante), la masse de la vapeur change. Le liquide se transforme partiellement en vapeur ou, au contraire, la vapeur se condense partiellement. Rien de tel ne se produit avec un gaz parfait.
Lorsque tout le liquide s'est évaporé, la vapeur cessera d'être saturée lors d'un chauffage supplémentaire et sa pression à volume constant augmentera en proportion directe avec la température absolue (voir. Figure 11.1, partie de la courbe Soleil).
. À mesure que la température du liquide augmente, le taux d’évaporation augmente. Finalement, le liquide commence à bouillir. Lors de l'ébullition, des bulles de vapeur à croissance rapide se forment dans tout le volume du liquide, qui flottent à la surface. Le point d'ébullition du liquide reste constant. Cela se produit parce que toute l’énergie fournie au liquide est dépensée pour le convertir en vapeur. Dans quelles conditions l’ébullition commence-t-elle ?
Un liquide contient toujours des gaz dissous, libérés au fond et sur les parois de la cuve, ainsi que sur les particules de poussière en suspension dans le liquide, qui sont des centres de vaporisation. Les vapeurs liquides à l’intérieur des bulles sont saturées. À mesure que la température augmente, la pression de vapeur saturée augmente et les bulles grossissent. Sous l’influence de la poussée d’Archimède, ils flottent vers le haut. Si les couches supérieures de liquide contiennent plus basse température, alors la condensation de la vapeur se produit dans les bulles de ces couches. La pression chute rapidement et les bulles s'effondrent. L’effondrement se produit si rapidement que les parois de la bulle entrent en collision et produisent quelque chose comme une explosion. Beaucoup de ces micro-explosions créent un bruit caractéristique. Lorsque le liquide se réchauffe suffisamment, les bulles cesseront de s'effondrer et flotteront à la surface. Le liquide va bouillir. Surveillez attentivement la bouilloire sur la cuisinière. Vous constaterez qu’il cesse presque de faire du bruit avant de bouillir.
La dépendance de la pression de vapeur saturée sur la température explique pourquoi le point d'ébullition d'un liquide dépend de la pression à sa surface. Une bulle de vapeur peut se développer lorsque la pression de la vapeur saturée à l’intérieur dépasse légèrement la pression dans le liquide, qui est la somme de la pression de l’air à la surface du liquide (pression externe) et de la pression hydrostatique de la colonne de liquide.
Faisons attention au fait que l'évaporation d'un liquide se produit à des températures inférieures au point d'ébullition, et uniquement à partir de la surface du liquide ; lors de l'ébullition, la formation de vapeur se produit dans tout le volume du liquide.
L'ébullition commence à la température à laquelle la pression de vapeur saturée dans les bulles est égale à la pression dans le liquide.
Plus la pression externe est élevée, plus le point d'ébullition est élevé. Ainsi, dans une chaudière à vapeur à une pression atteignant 1,6 10 6 Pa, l'eau ne bout pas même à une température de 200°C. Dans les établissements médicaux dans des récipients hermétiquement fermés - autoclaves ( Figure 11.2) l'ébullition de l'eau se produit également à pression élevée. Le point d’ébullition du liquide est donc bien supérieur à 100°C. Les autoclaves sont utilisés pour stériliser les instruments chirurgicaux, etc.

Et vice versa, en réduisant la pression externe, on abaisse ainsi le point d'ébullition. En pompant l'air et la vapeur d'eau hors du ballon, vous pouvez faire bouillir l'eau à température ambiante ( Figure 11.3). À mesure que vous gravissez des montagnes, la pression atmosphérique diminue, donc le point d’ébullition diminue. A une altitude de 7134 m (pic Lénine dans le Pamir) la pression est d'environ 4 10 4 Pa ​​​​(300 mm Hg). L'eau y bout à environ 70°C. Il est impossible de cuire de la viande dans ces conditions.

Chaque liquide a son propre point d’ébullition, qui dépend de sa pression de vapeur saturée. Plus la pression de vapeur saturée est élevée, plus le point d'ébullition du liquide est bas, car à des températures plus basses, la pression de vapeur saturée devient égale à la pression atmosphérique. Par exemple, à un point d’ébullition de 100 °C, la pression de vapeur saturée de l’eau est de 101 325 Pa (760 mm Hg) et la pression de la vapeur de mercure n’est que de 117 Pa (0,88 mm Hg). Le mercure bout à une température de 357°C à pression normale.
Un liquide bout lorsque sa pression de vapeur saturée devient égale à la pression à l’intérieur du liquide.

???
1. Pourquoi le point d’ébullition augmente-t-il avec l’augmentation de la pression ?
2. Pourquoi est-il important que l'ébullition augmente la pression de la vapeur saturée dans les bulles, et non la pression de l'air qu'elles contiennent ?
3. Comment faire bouillir un liquide tout en refroidissant le récipient ? (Cette question n'est pas facile.)

G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, Physique 10e année

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