Процесс замораживания и плавления
States of Matter: Basics by PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, licensed under CC-BY-4.0 (https://phet.colorado.edu)
Цель:
- Объяснение процессов замораживания и плавления веществ на молекулярном уровне
- Описание влияния давления на частицы вещества
Эта виртуальная лаборатория предназначена для использования на уроках естествознания по следующей теме:
- 6 класс. Глава I. «Когда все закипает и плавится?”
Виртуальный эксперимент
Виртуальная симуляция позволяет учащимся визуализировать процессы замораживания и таяния объекта. При моделировании было показано, что движение молекул и атомов ускоряется с повышением температуры, что позволяет переходить из твердого состояния в жидкость, а затем в газ. Вы можете контролировать изменение давления внутри контейнера, нагревая или охлаждая детали.
На рисунке ниже показаны функции, которые выполняет каждая кнопка.
Ход работы:
Шаг 1. В виртуальном моделировании представлены два разных раздела: states (случаи), phase changes (изменения фазы). Выберите раздел”phase changes » — «изменения фазы». В эксперименте вы будете работать над этим разделом.
Шаг 2. В рабочей зоне вам предоставлен:
- Контейнер, в котором находятся частицы;
- Термометр: отображает температуру в градусах Цельсия (°C) и Кельвина (K);
- Барометр: измеряет давление.;
- Кнопки управления: нагрев и охлаждение;
- Инструмент для вставки частиц: добавляет частицы в контейнер;
- Панель с частицами: Неон (атом), аргон (атом), кислород (молекула), вода (молекула);
- Панель-диаграмма: отслеживает фазовые изменения. Красная точка на диаграмме показывает текущую фазу частиц.
Шаг 3. Для удобства измените единицу измерения термометра с Кельвина на Цельсий.
Шаг 4. У вас есть атом неона в твердом состоянии. Температура показывает -259℃, молекулы неподвижны.
Шаг 5. Нагрейте контейнер. Следите за фазовым изменением неона с помощью панели-диаграммы, а также за давлением с помощью барометра.
Шаг 6. Дайте контейнеру остыть. Следите за фазовым изменением и давлением неона.
Шаг 7. Добавьте детали в контейнер с помощью инструмента ввода. Вы заметите повышение температуры из-за увеличения давления внутри контейнера и смещение красной точки на панели-диаграмме.
Шаг 8. Обновите рабочую область, нажав кнопку «Перезагрузить».
Шаг 9. Опустите крышку контейнера, удерживая левую кнопку мыши, пока она не коснется деталей. Наблюдайте за фазовым переходом, температурой и давлением.
Шаг 10. Осторожно поднимите крышку контейнера. Следите за изменениями.
Шаг 11. Обновите рабочую область, нажав кнопку «Перезагрузить».
Шаг 12. Повторите эти шаги 5-10 для других типов частиц и проведите различные эксперименты.
Шаг 13. Сделайте выводы, основанные на результатах вашего опыта. Как температура и давление повлияли на фазовые переходы частиц? Как добавление частиц в контейнер повлияло на фазовое состояние частиц?
Заключение
В ходе работы этой виртуальной лаборатории учащиеся изучали поведение частиц в различных фазовых состояниях.
Результаты эксперимента:
- Подтверждены основные законы фазовых переходов.
- Показал зависимость фазового состояния от температуры и давления.
- Показал эффективность панелей диаграмм для визуализации фазовых изменений.
Русские переводы английских терминов:
- Pressure-Давление
- Atoms & molecules-атомы и молекулы
- Neon-Неон
- Argon-Аргон
- Oxygen-Кислород
- Phase diagram-фазовая диаграмма
- Temperature-температура
- Solid-Жесткий
- Liquid-Жидкость
- Gas-Газ
- Triple point-три точки
- Critical point -Критическая точка
- Heat-Нагрев
- Cool-Охлаждение