В чайнике вода не закипает. Почему из чайника вырывается пар после выключения огня
Задачи урока:
1.Учебные:
Закрепление, обобщение и углубление знаний, полученных при изучении тем "Тепловые явления" и "Изменение агрегатных состояний вещества"
2. Развивающие:
Развитие интереса к физике, формирование умений взглянуть на изучаемые явления под другим углом зрения. Повышение активности и творческого мышления.
Однако чайники не соответствуют этим критериям. Учитывайте это во время покупки. Чтобы закончить, прежде чем вы покупаете чайник, крепко держите его за ручку, чтобы вы могли убедиться, что ваши пальцы не касаются танка, потому что это может быть очень жарко.
Электрический чайник - это стимул, чтобы провести время в расслабляющей обстановке, дегустируя горячий воздух, но это также очень удобный прибор, особенно если вы спешите, и вам нужно кипятить воду быстро, даже если вам нужно приличное количество, чтобы приготовить, Фактически, с чайником требуется очень мало моментов, по сравнению с пятью или даже десятью минутами, когда кастрюле нужно довести воду до кипения. Используйте его легко: вы подключаете воду, прикрепите прибор к розетке и нажмите кнопку.
3. Воспитательные:
Воспитание культуры общения друг с другом, ответственности за выполнение своей работы перед товарищами.
Устал - проси чаю.
Жарко - выпей чаю.
Хочешь согреться - пей чай.
(грузинская мудрость)
Ход урока
I. Вступление учителя
Сегодня у нас необычный урок и тема необычная. Мы ежедневно бываем на кухне и пьем чай. Но порой и не задумываемся над тем, что делаем сами, почему делаем так, а не иначе. Так вот сегодня мы должны будем объяснить многие наши действия на кухне с точки зрения физики. Работать будем в группах, соревнуясь между собой. Мы должны будем объяснить все наши действия, когда ставим кипятить чай.
Вода нагревается электрическим сопротивлением, и как только она закипит, чайник автоматически выключится. Электрический чайник очень полезен для тех, кто любит часто есть чай, чай, длинный кофе или готовит супы и т.д. Потому что вода быстро достигает точки кипения и не требует долгого ожидания. Фактически, для большинства чайников литр пузырьков воды менее чем за 3 минуты. Кроме того, существует система, которая позволяет воде не кипеть над необходимым. На рынке есть много моделей - от изделий из стали до пластмассы, от тех, которые используют только дом для маленьких, которые можно носить в дороге.
II. Организация деятельности учащихся
1 действие – ставим чайник на огонь
Вопрос 1 группе:
Для чего мы накрываем чайник крышкой? (чтобы уменьшить теплообмен с окружающей средой)
Какой чайник быстрее закипит с открытой или с закрытой крышкой? (Из чайника с открытой крышкой в процессе нагревания будут уходить в воздух наиболее быстрые молекулы, унося с собой энергию)
Кроме того, наличие наклонного покрытия облегчает операции по заполнению водой. На оборотной стороне есть окно для проверки уровня воды и, наконец, есть съемный и моющийся фильтр известняка. Большое преимущество электрочайника - уйти в одиночку. Когда вы часто спешите и рискуете включить свою бытовую технику, эта функция обеспечивает безопасность. Бойлеры не потребляют много электроэнергии, вопреки тому, что вы могли бы подумать, особенно если вы включаете только количество воды, которую нужно кипятить в то время.
Электрический чайник для быстрого нагрева воды: Чайник для
После нагревания вода может поддерживать до желаемой температуры в течение дня. Что касается материалов, то приборы из нержавеющей стали являются одними из самых популярных, потому что они прочные, а также гигиеничные и гарантируют идеальную температурную герметизацию. Его можно использовать на всех типах печей, как традиционных, так и индукционных, а также на полах из стеклокерамики и чугуна. Электрический чайник можно определить как реальный объект дизайна, способный украсить полы кухни. В дополнение к тому, чтобы быть полезным устройством для быстрого приготовления и других напитков, на самом деле это важный элемент, который подчеркивает определенный внутренний стиль.
Вопрос 2 группе:
Почему электрические чайники и самовары делают блестящими?
Чтобы энергия не уходила благодаря излучению.
Вопрос 3 группе:
Почему перед кипением чайник шумит?
В воде есть растворимый воздух, который при нагревании образует мелкие пузырьки, в этих пузырьках образуется водяной пар. Под действием архимедовой силы эти пузырьки поднимаются вверх, попадая при этом в еще не прогретые слои воды. Водяной пар в пузырьках конденсируется, пузырьки сильно сжимаются, и в жидкости распространяется звук, импульс.
Например, для дома с ретро-атмосферой есть разные смотрящие чайники, которые напоминают приборы прошлого. Для дома с минимальными характеристиками идеальным является непрозрачный черный или пластиковый стальной чайник или стекло, изысканное по своей сути. Что касается технического обслуживания, время от времени можно проводить тщательную очистку: просто согрейте какой-нибудь уксус в воде или используйте специальный анти-извести, так как использование прибора часто образует известняк. Он прогревается все время, пока он не кипит, а затем он вытягивает воду, вытирая интерьер мягкой тканью.
2 Действие - нагревание и кипение чая
Учитель: - Пока чай закипает, мы с вами поработаем.
Групповая работа: каждая группа получает по три вопроса:
1 группа:
1) Пар или кипяток сильнее обжигает? Почему?
Пар, так как на образование пара затрачивается больше энергии. При ожоге паром выделяется энергия Q=Lm+cm(t 2 -t 1), а кипятком только Q=cm(t 2 -t 1).
Благодаря скрытому нагревательному элементу вода быстро нагревается, а чистка внутри довольно проста. Этот традиционный газ или, может быть, современный, электрический? Оба типа имеют своих последователей, и оба имеют свои плюсы и минусы. Хорошие чайники - это те, которые быстро кипятят воду для чая, будут служить нам годами, а также станут украшением кухни. Посмотрите, какой газовый чайник купить и выбрать лучший электрический чайник.
Чайник для приготовления воды уже давно перестает выполнять только практическую функцию. Конечно, это незаменимый инструмент, когда мы хотим заварить ароматный чай или кофе, но, помимо практической проблемы, стоит обратить внимание на эстетическую проблему. Различные материалы, узоры, цвета и формы делают чайники украшением нашей кухни. В таком чайнике приятно готовить воду!
2) Чем больше времени находится в употреблении эмалированный чайник, тем медленнее закипает в нем вода. Почему?
На стенках чайника образуется накипь, которая обладает плохой теплопроводностью.
3) Можно ли заставить кипеть воду, не нагревая ее?
Можно, если уменьшить давление.
2 группа:
1) Какой чайник светлый или темный быстрее остынет?
Что нужно искать при покупке чайника?
Хороший чайник - это тот, который быстро кипятит воду, будет служить нам годами, и, кстати, украсит нашу кухню. У нас есть огромный выбор чайников, среди которых. Пластик, керамика, нержавеющая сталь, стекло. . Традиционные газовые чайники часто заменяются современными электрическими чайниками, но они не ушли навсегда. Многие люди по-прежнему остаются с классическими решениями, ценя энергосбережение и традиционный внешний вид. Если мы решим купить новый чайник, мы должны обратить внимание на несколько вопросов.
Темный. Темные тела лучше принимают энергию излучения и лучше отдают.
2) Будет ли кипеть вода в кастрюле, которая плавает в другой кастрюле с кипящей водой?
Нет. Чтобы вода закипела во второй кастрюле ей необходимо сообщать тепло от более нагретого тела. Вода в первой кастрюле не может быть нагрета выше температуры кипения. Поэтому температура воды во второй кастрюле может лишь сравняться с температурой воды в первой кастрюле.
Емкость чайника - лучше всего подходит для количества домашних хозяйств, которые, скорее всего, будут использовать кипяченую воду. Один или два человека, безусловно, не нуждаются в таком большом чайнике, как большая семья, если в них не часто принимают многочисленных друзей. Меньшие будут полезны во время путешествия, а большие - незаменимы для различных видов приемов. Тем не менее, самыми популярными являются горшки объемом 1-2 литра, которые позволяют кипятить воду для нескольких чашек или чашек. Независимо от способности чайника, готовьте сразу количество воды, которую вы планируете использовать.
3) В двух одинаковых чайниках, поставленных на одинаковые горелки, кипит вода. У одного из них крышка часто подпрыгивает, а другого неподвижна. Почему?
У которого часто подпрыгивает, у того воды больше и образовавшийся пар толкает крышку, а у другого чайника воды мало и поэтому весь пар выходит через носик.
3 группа:
1) Некоторые хозяйки, желая ускорить варку, усиливают огонь под кастрюлей, в которой кипит вода. Правилен ли это прием?
Дополнительные параметры электрочайника
Если вы планируете приготовить две чашки горячего чая, у вас будет 500 мл, а не целый литр воды! Это не только сократит время приготовления, но и электрические чайники - уменьшит потери энергии. Материал - как свисток, так и электрические чайники изготовлены из различных материалов. Вместо простого стального чайника вы можете выбрать цвет, который оживит вашу кухню. Чайники доступны не только в разных цветах, но и украшены различными дизайнами. Виноград наверняка будет работать на кухне в стиле ретро, а цветочные композиции станут дополнением к провансальской кухне. Есть также очень современные чайники, которые являются сильным акцентом в минималистской кухне. Мощность чайника - чем больше мощность чайника, тем короче нам придется ждать кипящей воды. Спиральный нагреватель заметен на дне чайника и должен быть покрыт водой во время приготовления, чтобы предотвратить горение. Преимущество - это, конечно, более низкая цена, но все меньше и меньше используется из-за осаждения на камне. Он имеет более длительный срок службы, меньше масштабирования и более высокую цену. Фильтр с фильтром, отфильтровавший фильтр, обычно расположенный в копье, останавливает камень от воды. Чайник может быть оснащен прочным металлическим фильтром, нейлоном, пластиком и даже углеродом. Обратите особое внимание на угольный фильтр, который поглощает запах и очищает воду от вредных ингредиентов. Дополнительные функции - одна из причин выбора электрочайника. Индикатор уровня воды - предпочтительно шкала с обеих сторон, поэтому мы знаем, сколько воды в чайнике. Мы можем закипеть достаточно воды всего за две чашки кофе. Контроль температуры - некоторые модели позволяют установить максимальную температуру кипяченой воды, что, безусловно, полезно при заваривании разных видов чаев. Тепловая изоляция. Также доступны чайники, которые работают как термос, поэтому они сохраняют температуру воды в течение долгого времени. Часовое программирование - незаменимая особенность программы - это возможность запрограммировать время, в течение которого предполагается начать приготовление воды. Вернувшись с работы, мы можем сразу же выпить горячий напиток, не дожидаясь дольше. Защита от воды - чайник может быть оснащен термостатом для контроля температуры нагревателя. Прибор автоматически отключается, избегая сжигания.
Газ или электрический чайник - какой чайник выбрать
- Они могут быть стали, эмали, керамики, фарфора, пластика и даже стекла!
- Узнайте больше о преимуществах каждого из этих материалов.
- Дизайн - чайник не должен быть скучным!
- В свою очередь, тепловая плита, расположенная на дне чайника, покрыта.
- Благодаря этому нам не нужно налить больше воды.
Нет, так как когда вода кипит, то температура кипения не меняется, и чтобы она продолжала кипеть, достаточно небольшого огня.
2) В одном чайнике сырая вода, в другом кипяченая той же температуры. Какая быстрее закипит?
Сырая, так как в ней больше воздуха.
2) "Незнайка на Луне» Носов.
"Винтик и Шпунтик, находясь в состоянии невесомости, захотели вскипятить чай. Вначале все шло хорошо, но через несколько минут Винтик и Шпунтик увидели, как из носика чайника начала пузырем вылезать вода, словно ее кто-то выталкивал изнутри. Шпунтик поскорей заткнул носик чайника пальцем, но вода тут же начала вылезать из-под крышки. Этот пузырь становился все больше, наконец, оторвался от крышки, и трясясь, словно был сделан из жидкого студня, поплыл по воздуху."
Лучше выбрать газовый чайник или, возможно, электрический чайник? Оба спорят друг с другом. Учитывайте не только внешний вид чайника, но также стоимость использования и время приготовления воды. Считается, что электрические чайники потребляют много энергии и, следовательно, связаны с более высокой стоимостью владения по сравнению с газовыми котлами. Однако при расчете стоимости использования чайника рассмотрите различные факторы - мощность чайника, применимые цены на энергию, состояние электрической системы и количество кипяченой воды.
Почему Винтик и Шпунтик не смогли вскипятить воду в невесомости?
В невесомости невозможна конвекция. Нижний слой воды в чайнике нагревается и превращается в пар. Пар, расширяясь, вытесняет холодную воду из чайника.
3 Действие - заваривание чая
Чай вскипел - пора его заваривать. Вкус чая зависит от того, правильно ли заварен чай. Заварить его нужно так, чтобы вкусовые качества, входящие в состав чайного листа в возможно большем количестве перешли в воду. На каком физическом явлении происходит процесс заваривания чая? (Диффузия)
Приготовление воды в газовом котле на самом деле немного дешевле, чем приготовление в электрическом чайнике. Однако ситуация отличается, когда чайник-свист используется на электрических, индукционных и керамических пластинах, к которым он должен быть настроен в любом случае.
Традиционная модель чайника, используемая на газовой плите, дешевле в использовании, но она в 2-3 раза медленнее, чем электрический чайник. Это может быть особенно раздражающим, когда вы кипятите больше воды. Итак, какой чайник будет лучшим? Для каждого из них есть и другие причины, и каждый вид имеет свои преимущества, но также и недостатки.
Вызвать к демонстративному столу по одному человеку из команд.
Вопросы к вышедшим ученикам:
1) Какой чайник металлический или фарфоровый ты выбираешь для заваривания чая? Почему?
Фарфоровый, т.к. он обладает худшей теплопроводностью, чем металлический, а значит, в нем будет более высокая температура.
2) Как правильно заварить чай?
Чайник со свистом и электрическим чайником - преимущества и недостатки
Газовые котлы из нержавеющей стали
Традиционные чайники с свистком часто изготовлены из нержавеющей стали. Находясь в духовке, они быстро нагреваются, поэтому они станут практичным прибором на кухне. Мы не будем забывать о кипящей воде, потому что свисток укажет нам момент кипения. Газ доступен в двух вариантах: от полированного до высокого блеска или матового. Вопреки внешности, во всех цветах нет чайников! Благодаря разнообразию цветов, мы обязательно сопоставим их с кухней. В ярких красках, пастельных, сливочных, с красочной ручкой, с деревянными элементами, горохом или полосками.Сначала надо запарник обдать кипятком. Затем положить заварку (1 ч. л.), налить кипятку и закрыть полотенцем на 4 - 5 минут.
3) На столе различная посуда: металлические кружки, стеклянные и фарфоровые чашки. Какую посуду ты выбрал, чтобы выпить чай? Почему?
Фарфоровую или стеклянную чашку, чтобы не обжечься.
4 Действие - разливание чая
Фронтально вопросы командам.
1) Что делаем, прежде чем разлить чай в стаканы и для чего? Какую ложку выгоднее использовать алюминиевую или серебряную?
Опускаем серебряную ложку.
2) Какие лучше использовать стаканы толстостенные или тонкостенные?
Тонкостенные, так как они прогреваются быстрее и равномерно. Толстостенные внутри нагреваются, а снаружи нет. Поэтому стакан может разбиться.
3) Что раньше наливать в стакан заварку или кипяток?
Заварку, так как ее температура ниже и процесс перемешивания происходит быстрее.
Вопросы всем - кто быстрее ответит.
2) Необходимо остудить кипяток, чтобы выпить лекарство. Куда поставить для этого чайник на лед или лед положить на крышку?
Лед положить на крышку. Верхний слой воды охлаждается и опускается вниз, теплые поднимаются, благодаря конвекции. Также вокруг куска льда слои воздуха будут опускаться вниз, охлаждая чайник.
3) Молоко кипятим. Также оно кипит, как вода или нет? Почему?
Наличие жира в молоке приводит к образованию на поверхности молока масленой пленки. Пар, образующийся из пузырьков, заставляет подниматься пленку. Поэтому молоко, как бы разбухает, увеличиваясь в объеме и "убегает".
4) Рассеянная хозяйка поставила самовар без воды - самовар распаивается. Почему в запаянной посуде можно кипятить воду и посуда не распаивается, а без воды распаивается?
Потому что в посуде с водой вся подводимая энергия идет на нагревание воды и ее дальнейшее кипение. А в посуде без воды вся энергия идет на нагревание сосуда и дальнейшее плавление припоя.
5) Пар, как и любой газ невидим. Почему же над кипящим чайником мы видим облако?
Видим туман, образованный в результате конденсации пара в капельки воды.
III. Итог урока
Итак, мы сегодня на уроке увидели, что наука физика помогает ясно и четко отвечать на вопросы и объяснять явления, связанные с чаепитием. Чаще задумывайтесь над тем, что происходит в природе, технике, быту, чаще задавайте себе вопросы "почему?" и ищите ответы на эти "почему".
1 группа
1. Пар или кипяток сильнее обжигает? Почему.
2. Чем большее время находится в употреблении эмалированный чайник, тем медленнее закипает в нем вода. Почему?
3. Можно ли заставить кипеть воду, не нагревая ее?
2 группа
1. Какой чайник светлый или темный быстрее остынет?
2. Будет ли кипеть вода в кастрюле, которая плавает в другой кастрюле с кипящей водой?
3. В двух одинаковых чайниках, поставленных на одинаковые горелки, кипит вода. У одного из них крышка часто подпрыгивает, а у другого неподвижна. Почему?
3 группа
1. Некоторые хозяюшки, желая ускорить варку, усиливают огонь под кастрюлей, в которой кипит вода. Правильный ли это прием?
2. В одном чайнике сырая вода, в другом кипяченая той же температуры. Какая быстрее закипит?
3. "Незнайка на Луне" Н. Носов.
"Винтик и Шпунтик, находясь в состоянии невесомости, захотели вскипятить чай. В начале все шло хорошо, но через несколько минут Винтик и Шпунтик увидели, как из носика чайника начала пузырем вылезать вода, словно ее кто-нибудь выталкивал изнутри. Шпунтик поскорей заткнул носик чайника пальцем, но вода тут же начала вылезать пузырем из-под крышки. Этот пузырь становился все больше, наконец, оторвался от крышки, и трясясь, словно был сделан из жидкого студня, поплыл по воздуху." Чем объяснить происшедшее? Почему Винтик и Шпунтик не смогли вскипятить воду в чайнике?
Внимательные хозяйки не раз замечали, что во время выключения огня, над чайником, кастрюлей или сковородой на несколько мгновений происходит выброс пара. Если чайник закрыт, то его крышка внезапно начинает подпрыгивать. Почему это случается? Казалось бы, огонь выключили, вода должна остывать, а она как будто наоборот, вскипает.
Понятно, что это физическое явление надо пытаться объяснить с помощью физических законов. В научно-популярных изданиях ответы на подобные вопросы есть. Вот одно из наиболее частых объяснений. Во время кипения чайника на открытом огне вокруг него образуется «кокон» горячего воздуха, который не дает пару, исходящему от воды, конденсироваться и становиться видимым. После отключения огня «кокон» исчезает и пар, конденсируясь в холодном окружающем воздухе, становится видимым. Объяснение логичное. Однако я лично наблюдала этот эффект и над широкими кастрюлями, и даже над сковородой, где «кокон» образоваться не может. Кроме того, подпрыгивание крышки чайника никак нельзя объяснить теорией «кокона».
Иногда образование облачка пара объясняют и без горячего воздушного «кокона». При непрерывном кипении над поверхностью образуется слой перегретого пара. Водяной пар не видимый. Путем естественной конвекции возникающей от резкого перепада температур он может быстро уйти вверх и рассеятся. Огонь выключают. Парообразование изнутри прекращается. Температура над поверхностью снижается и пар начинает конденсироваться до видимого состояния. Эта теория, однако, опять же не объясняет заметное подпрыгивание крышки чайника при выключении огня.
Есть еще одна версия явления, объясняющая вскипание воды в чайнике после выключения огня. Над поверхностью воды внутри чайника образуется область повышенного давления пара. Давление повышает температуру кипения жидкости. При прекращении подачи энергии давление снижается, и перегретая вода резко вскипает. Эта версия не кажется правдоподобной, т.к. при снижении давления крышка не должна подпрыгивать.
Я думаю, что объяснить причину этого интересного бытового явления можно рассматривая подробно процесс кипения воды. Известно, что по мере увеличения температуры нагреваемой поверхности сосуда, вода проходит несколько стадий кипения.
Пузырьковая стадия кипения заключается в том, что на горячей поверхности образуются маленькие пузырьки пара которые стремительно растут, поднимаются вверх и лопаются. По мере роста температуры поверхности число пузырьков увеличивается. Именно на этой стадии кипения наблюдается самый интенсивный теплообмен жидкости с нагреваемой поверхностью и самое интенсивное испарение воды. Это также самый шумный этап кипения чайника.
При дальнейшем нагревании пузырьков на дне становится так много, что происходит их слияние и образование отдельных зон пара - это переходная фаза кипения. За ней следует самая интересная фаза - пленочное кипение. На дне чайника или сковороды образуется слой пара. Мы можем наблюдать уже не движение пузырьков, а бурление водяного потока. Чайник перестает шуметь. Теплопередача между нагреваемой поверхностью и водой резко падает из-за низкой теплопроводности пара. Дно может перегреется на десять градусов и больше. Пузырьков нет, и испарение слабеет.
Говоря о пленочном кипении, очень часто упоминают эффект Лейденфроста (Johann Gottlob Leidenfrost). Лейденфрост в «Трактате о некоторых свойствах обыкновенной воды» в 1756 году описал явление, при котором жидкость в контакте с телом значительно более горячим, чем точка кипения этой жидкости, создаёт изолирующий слой пара, который предохраняет жидкость от быстрого выкипания. В быту эффект можно наблюдать, капая на сковороду по мере её нагревания. По достижении 100 градусов капли будут испаряться с шипением и очень быстро. Далее, после того как температура проходит точку Лейденфроста, капли при контакте со сковородой собираются в маленькие шарики и перемещаются по ней — вода находится в сковороде значительно дольше, чем при более низких температурах. Основная причина — при температурах выше точки Лейденфроста нижняя часть капли мгновенно испаряется при контакте с горячей поверхностью. Получающийся пар поддерживает оставшуюся часть капли над ней, предотвращая дальнейшее прямое соприкосновение между жидкой водой и горячей поверхностью. Так как теплопроводность пара значительно ниже, теплообмен между каплей и сковородой замедляется, это позволяет капле «ездить» по сковороде на слое газа под ней.
Что происходит, когда мы резко снижаем тепловой поток (выключаем газ)? Температура опускается ниже точки Лейденфроста. Пленочное кипение переходит на время в пузырьковое! Наблюдается вскипание жидкости.
Интересно то, что эффект, который можно объяснить, опираясь на работы физиков 18 века, сейчас в большинстве случаев находит неправильное толкование в популярных учебниках.