Что происходит с металлом при охлаждении


Что происходит с металлом при охлаждении

При охлаждении металл сжимается, его объем уменьшается, но удерживается расположенным вокруг металлом, длина и ширина которого не изменялась. Необходимо, чтобы дополнительное утолщение, полученное при растяжении металла, было восстановлено после охлаждения. Но так как металл имеет температуру, не соответствующую максимальной пластичности, то, сжимаясь, он поглощает небольшую часть удлинения окружающего металла.

Усиление осаживания металла осуществляется различными способами:

уменьшением скорости распространения теплоты путем создания кольца вокруг нагретой части металла из мокрой ветоши;

противодействием деформации путем нажатия на металл ручкой молотка или другим предметом около нагретой точки;

выстукиванием границ точки металла, нагретого докрасна, а затем и самой нагретой точки киянкой или рихтовочным молотком.

Наибольшее применение имеет последний способ.

Рассмотрим порядок выполнения технологических операций рихтовки различными способами.

При рихтовке нагреванием и выстукиванием горелку быстро подводят к центру пузыря, прогревают его и горелку отводят, когда разогретое докрасна пятно достигнет диаметра, равного максимум 12 мм.

При нагреве необходимо следить, чтобы металл не начал плавиться. Если нагретое пятно будет большего диаметра, это вызовет гораздо большую усадку, чем надо. Если работа выполняется в одиночку, то горелку откладывают, под лист (почти под дефект) помещают наковаленку. Быстро выстукивают не покрасневший металл вокруг нагретой точки, а затем и нагретую точку, пока металл еще остается темно-красным.

Обработку предпочтительнее вести деревянной киянкой. При рихтовке молотком-гладилкой сила удара должна быть небольшой, чтобы не создать растяжения металла вместо усаживания.

Если пузырь небольшой, то достаточно провести обработку одной точки.

Работу можно считать завершенной только тогда, когда металл остынет до температуры окружающей среды. Для ускорения охлаждения применяют мокрую ветошь или пропитанную водой губку. Если необходимы дополнительные точечные нагревы, то их делают не более двух-трех между каждым охлаждением. Их располагают вокруг центральной точки.

После охлаждения нагретого листа проводят легкую рихтовку прогретого сектора, чтобы выровнять поверхность металла, которая имела до этого деформацию.

Расположение точек усадки зависит от формы пузыря. Если пузырь круглый, то точки располагаются по радиусу. Если пузырь длинный и узкий, то точки нагрева располагают узкими рядами.

Подчеркнем, рихтовка с применением точек усадки требует опыта, который приобретается со временем. Легче проводить такие работы на округлых деталях или сильно выпуклых, чем на почти плоских панелях или панелях с малой выпуклостью. Трудность заключается в восстановлении точной длины металла. Разгонять пузырь необходимо как можно осторожнее, так как рихтовка вызывает удлинение металла, которое должно обеспечить желаемую длину металла. Стоит только нанести несколько сильных ударов, как образуется новый пузырь. В то же время, если нанесено меньшее, чем необходимо, количество ударов, то неопытному может показаться, что металл вокруг пузыря слишком вытянут. Он будет пытаться устранить это точками усадки и выполнять их в большем количестве для достижения малоуловимого равновесия металла, чем опытный жестянщик.

Рассмотрим другой способ устранения пузыря – путем наложения влажного охлаждающего кольца. Он осуществляется следующим образом. Смоченную в воде ветошь располагают вокруг нагреваемой точки, что затрудняет распространение теплоты и, как следствие, уменьшает деформацию, предшествующую нагреву металла докрасна. При этом металл получает большую усадку, чем без предварительного охлаждения, но меньшую по сравнению с применением выколотки.

Вместо ветоши можно использовать пасту. Паста выполняет такую же роль, что и влажное кольцо из ветоши, но действие оказывает более сильное.

При этом способе нагрев деформированной детали осуществляется пропусканием электрического тока большой силы и низкого напряжения. Вспомним, что точечная сварка легко нагревает докрасна металл, сжатый двумя электродами. Общий принцип действия всех промышленных аппаратов точечной сварки заключается в быстром местном нагреве металла, находящегося в контакте с угольным электродом, установленным в держателе. В зависимости от типа держателя и различной установки электродов сварка может осуществляться точками, прямыми строчками, кривыми строчками. Один провод подводит напряжение к держателю электрода, а второй соединяет лист с массой.

Для устранения пузыря этим способом проводят подготовительные работы. Сначала выправляют деформированную часть с помощью обычных инструментов. Если вмятины небольшие, можно обойтись без правки. С мест обработки удаляют краску (она является изолятором). Операция может выполняться как вручную шабером, так и шлифовальной машинкой. Зачищают также место соединения с массой.

1. Режимы нагрева металлов

Чтобы правильно вести процесс ковки, необходимо знать температуру начала и конца ковки каждого металла, каждой марки стали, т. е. знать ре­жимы нагрева .

Режим нагрева металла – это порядок и способ нагрева металла, который обеспечивает температуру и скорость, необходимые для получения заготовок, пригодных для ковки и получения из них качественных поковок.

Температура ковки для различных марок сталей не одинакова и зависит от их химического состава. Чем больше углерода встали, тем ниже тем­пература плавления и ковки .

Температура нагрева металла для ковки имеет очень важное значение, так как может влиять на качество де­талей получаемых ковкой, поэтому за ней требуется по­стоянный контроль. Для этого в кузницах с нагреватель­ными печами используют термопары и различные виды пирометров. При нагреве металла в горнах, как правило, можно приближенно определять температуру нагрева металлов на глаз по следующим цветам каления, при дневном освещении в тени:

Цвет нагретого металла | Температура………….. °С

Темно-коричневый (заметен в темноте)…..530 … 580

Темно-вишнево-красный……………………. 730 … 770

При охлаждении металла цвет каления изменяется в об­ратной последовательности .

Температура нагрева сталей в начале ковки должна быть ниже их температуры плавления на 150…200°С. При более высокой температуре может наступить явление пережога. Во время ковки металл остывает и ковать его становится затруднительно, а затем и невоз­можно. Поэтому ковку металла следует заканчивать с температурой на 20 … 30 °С выше допускаемой темпе­ратуры ковки.

Время нагрева сталей зависит от размеров заготовок и Химического состава. С одной стороны, для уменьшения образования Окалины и увеличения производительности желательно уменьшать время нагрева. С другой, — заго­товки больших размеров, а также из высокоуглеродистых и высоколегированных сталей следует нагревать посте­пенно и даже ступенчато.

2. Дефекты при нагреве и меры их предупреждения

При нагреве заготовок в них могут появиться следую­щие дефекты:

– окалинообразование или угар,

– недогрев металла,
– перегревмстальной заготовки,

Окалинообразование или угар получается в результате образования оксидов железа на поверхности заготовки яри ее нагреве. Образование окалины обычно называют угаром металла.

Окалина — это хрупкое и непрочное вещество с со­держанием до 30% железа. Угар стали, в результате об­разования окалины, может достигать 4 … 5% от массы заготовки за один нагрев в горнах и несколько меньше (до 3%) в нагревательных печах. Если учесть, что при ковке заготовку приходится нагревать несколько раз (иногда до шести), то станет ясно, какое большое коли­чество металла идет в отходы в результате угара металла.

Количество образующейся окалины зависит от ско­рости и температуры нагрева метелла, формы заготовки, химического состава стали, вида топлива, пламени и дру­гих факторов.

Обезуглероживание происходит одновременно с окисле­нием железа и выражается в том, что при нагреве стали углерод, содержащийся в ее верхних слоях, выгорает и сталь становится более мягкой. Значит химический со­став стали изменится и не будет соответствовать той марке, из которой должна быть изготовлена деталь. При умень­шении содержания углерода уменьшается прочность и твердость стали, ухудшается способность ее закалива­ться. Глубина обезуглероженного слоя может достигать 2 … 4 мм, поэтому обезуглероживание опасно и для мел­ких поковок, имеющих небольшие припуски и для поковок, которые после механической обработки подверга­ются закалке. Низкоуглеродистая сталь может не зака­литься.

Процесс обезуглероживания начинается при темпера­туре 800 … 850 °С. Интенсивность обезуглероживания зависит от содер­жания углерода в стали.

Чем больше углерода, тем мед­леннее идет обезуглероживание .

Недогрев — это такой нагрев металла, при котором заготовка нагрелась неравномерно по сечению или участ­кам длины. Очевидно, что такую заготовку нельзя вы­нимать из горна или печи и ковать. Если заготовка с од­ной стороны имеет белый цвет каления, а с другой еще желтый или красный, то из нее будет затруднительно получить поковку требуемой формы. Недогрев заготовок по толщине нельзя обнаружить по цвету каления. Поэ­тому необходимо знать расчетную или опытную норматив­ную величину продолжительности нагрева различных по сечению заготовок и строго ее придерживаться. Недогрев может появляться при плохом тепловом ре­жиме.

Перегрев нельзя обнаружить по внешнему виду нагре­той заготовки и даже в процессе ее ковки. Деталь, изго­товленная из перегретого металла, быстро ломается, так как перегретый металл имеет крупнозернистую струк­туру и поэтому не прочен. Сильно перегретая заготовка иногда разрушается уже при ковке — в углах появляются трещины. Для предотвращения перегрева не следует допу­скать выдержки заготовки в горне или печи при высокой температуре больше, чем рекомендуется расчетами или нормативами.

Пережог является опасным дефектом нагрева металла. Явление пережога объясняется следующим образом. При температуре выше 1250 … 1300 °С зерна металла стано­вятся очень крупными, а связь между ними настолько ослабевает, что начинает проникать кислород и сталь при действии на нее небольших сил разрушается. Переж­женную сталь необходимо отправлять на переплавку.

Пережог можно обнаружить по внешнему виду нагре­ваемого металла. Поверхность металла при пережоге имеет ослепительно белый искрящийся цвет. При пере­движении пережженной заготовки от нее отлетают ярко-белые искры.

Трещины и раскалывание поковок являются дефектами нагрева металла. Наиболее часто поковки с такими дефек­тами получают из легированных и инструментальных ста­лей вследствие несоблюдения режимов нагрева их и про­должения ковки с температурой ниже температуры окон­чания ковки.

3. Изменения, происходящие в металлах при нагреве и ковке

Пластичность стали увеличивается при нагреве, т. е. когда в ней начинаются внутренние превращения, состоя­щие в укрупнении зерен и ослаблении связей между ними. Поэтому прочность стали уменьшается, она становится мягкой и пластичной. Это позволяет с меньшими усилиями деформировать металлы.

Зернистое строение металла изменяется в зависимости от температуры и скорости деформирования его. Соот­ветственно этим воздействием на металл изменяется и прочность его.

Износостойкость стальной заготовки. Чем быстрее будет проходить процесс де­формации металла от начала ковки до конца ковки, тем металл будет прочнее, следовательно, ковку горячего металла рекомендуется проводить как можно быстрее и сильными ударами, потому что при ковке сильно нагре­того металла слабыми ударами в конце ковки он получа­ется – с крупнозернистым строением и поковка будет не прочной. Если требуется небольшая деформация металла, то перед ковкой его можно нагревать несколько ниже тем­пературы начала ковки, имея в виду, что ковка будет закончена до наступления критической тем­пературы (723 °С).

При продолжении ковки ниже критической температу­ры зерна пластически деформируются (вытягиваются) и остаются в напряженном состоянии, потому что при низкой температуре они уже не успевают переформиро­ваться в более мелкие зерна. После этого металл утрачи­вает пластичность и становится более прочным, твердым и хрупким.

Упрочнение металла под действием пласти­ческой деформации называется Наклепом или Нагартовкой . Наклеп не желателен, так как при этом, кроме хрупкости, резко уменьшается свойство металла обрабаты­ваться резанием.

Если у вас возникли проблемы с удалением застрявшего болта, общий совет – нагревать болт. Но если металл расширяется при нагревании, не станет ли нагрев болта более трудным для его удаления? Каким образом нагревание болта отклеивает его?

Ответы

Ответ на удивление прост: болт расширяется, но гайка расширяется больше .

То, что здесь происходит, это старое доброе тепловое расширение:

  • Болт нагревается и расширяется наружу, его радиус увеличивается
  • Гайка нагревается и . расширяется наружу, радиус увеличивается

Теперь, поскольку радиус гайки немного больше, чем у болта, и поскольку увеличение пропорционально длине покоя, гайка расширяется немного больше.

Железо имеет тепловой коэффициент в приблизительном поле 10 -5 / K. Это означает, что для каждого повышения температуры на 1 К у вас есть увеличение размера на 10 -5 : 1 м стержень становится длиной 1,00001 м.

Если у вашего болта r = 1,5 мм, а у гайки R = 1,501 мм, что произойдет, если температура увеличится на 500 K? Что ж:

  • r = 1,5 * (1 + 500 * 10 -5 ) мм = 1,5075 мм
  • R = 1,501 * (1 + 500 * 10 -5 ) мм = 1,508505 мм

Как видно, до нагревания R – r = 1 мкм, а после R – r ≈ 1.001 мкм. Это увеличилось!

Обратите внимание, что мои цифры довольно дикие и используются только для примера. Я уверен, что я неправильно понял начальные значения, но я надеюсь, что они все равно помогут донести сообщение.

Вот некоторые грубые диаграммы, которые помогут объяснить, как это работает.


Болт застрял в отверстии

Когда болт нагревается, он расширяется. Поскольку стержень болта ограничен, он не может расширяться внутри отверстия.


Болт расширяется в направлении зеленой стрелки, но не может расширяться в направлении красных стрелок.

Как болт остывает, он сжимается. Сокращение, однако, не ограничено. Это означает, что болт может сжиматься во всех направлениях, делая его немного меньше.


Болт может сжиматься во всех направлениях.

Как только болт остынет, он должен быть меньше и его легче извлечь.

Фактическая причина, по которой это обычно работает, заключается в том, что ржавчина значительно больше, чем сталь, из которой она ржавеет, именно поэтому болт застревает в первую очередь. В некоторых других случаях тепловые работы заключаются в том, что болт был применен с помощью резьбонарезного приспособления, для удаления которого требуется нагрев (если он выходит без следов ржавчины, это очень хорошая ставка)

Многие виды ржавчины содержат «химически связанную воду» и теряют эту воду (и сжимаются) при достаточном нагревании.

Металл, расположенный в кольце, расширяется наружу при нагревании. Представьте себе нагретое кольцо из тонкой проволоки – оно расширяется в основном по всей длине, увеличивая как внутренний, так и внешний диаметры. То же самое происходит с материалом вокруг отверстия для болта.

Вообще, я стараюсь нагревать окружающий кусок, а не сам болт. Однако, даже если болт нагревается напрямую, проводимость обычно приводит к нагреву окружающего материала и, следовательно, расширению канала.

Рассмотрим шайбу или другое металлическое кольцо или диск с отверстием в нем. Когда кольцо нагревается, мы ожидаем, что кольцо расширится, и эксперименты подтве

Изменение состояния — Замораживание | Глава 2: Состояния материи

Тебе это нравится? Не это нравится? Пожалуйста, уделите время и поделитесь с нами своим мнением. Благодарность!

Урок 2.4

Ключевые понятия

  • Замораживание - это процесс, при котором вещество превращается из жидкости в твердое вещество.
  • Замерзание происходит, когда молекулы жидкости замедляются настолько, что их притяжение заставляет их занять фиксированные положения как твердое тело.

Сводка

Студенты смешивают лед и соль в металлической банке, чтобы она остыла. Затем они увидят жидкую воду и лед на внешней стороне банки. Студенты будут смотреть анимацию молекул воды, расположенных в виде льда.

Объектив

Студенты смогут объяснить на молекулярном уровне, почему при достаточно низкой температуре водяной пар в воздухе может конденсироваться в жидкую воду, а затем замерзать с образованием льда.

Оценка

Загрузите лист активности учащегося и раздайте по одному учащемуся, если это указано в упражнении.Лист упражнений будет служить компонентом «Оценить» каждого плана урока 5-E.

Безопасность

Убедитесь, что вы и ваши ученики носите правильно подогнанные очки.

материалов для каждой группы

  • Пустая металлическая банка для супа из чистого металла
  • Соль
  • Лед
  • Металлическая ложка или прочная палка
  • Чайная ложка
  • Бумажное полотенце

Материалы для учителя

Об этом уроке

Если уровень влажности в вашем классе слишком низкий, вы не можете выполнять задания из раздела «Изучение» этого урока.Однако вы все равно можете преподать урок, показав студентам видеоролик «Лед на банке». Может быть полезно показать учащимся разницу в ваших результатах.

  1. Покажите студентам, что жидкая вода при замерзании расширяется и превращается в твердый лед.

    Подготовка учителя

    • Налейте 50 мл воды в пластиковый мерный цилиндр на 100 мл и поместите его в морозильную камеру на ночь.
    • На следующий день принесите его в класс и покажите ученикам, что уровень льда выше, чем уровень воды, с которой вы начали.Объясните учащимся: когда вода замерзает, она расширяется и занимает больше места, чем жидкая вода.

    Показать фильм Ice Bomb

    Это видео из журнала Chemistry Comes Alive! серии и используется с разрешения Отдела химического образования Американского химического общества.

    Спросите студентов:

    Как вы думаете, почему замерзшая вода в металлическом контейнере вызвала его разрыв?
    Молекулы воды расходятся дальше, когда вода замерзает.Это движение привело к взрыву металлического контейнера.
    Почему в холодные зимы на дорогах могут образовываться выбоины?
    Подсказка: подумайте, что случилось с металлическим контейнером.
    Когда вода попадает в небольшие трещины на дороге и замерзает, она расширяется и раскалывает асфальт. Когда это продолжает происходить под поверхностью, в конечном итоге образуется выбоина.

    Спросите студентов:

    Как вы думаете, что происходит с молекулами воды, когда жидкая вода превращается в твердый лед?
    Студенты узнали, что когда водяной пар охлаждается, притяжение между молекулами воды заставляет их конденсироваться и превращаться в жидкую воду.Студенты могут сказать, что молекулы воды замедляются настолько, что их притяжение удерживает их вместе, как лед.

    Примечание: студенты могут сказать, что молекулы воды сближаются, образуя лед. Вода необычна, потому что ее молекулы при замерзании расходятся дальше друг от друга. При замораживании молекулы практически любого другого вещества сближаются. Подробнее об этом будет рассказано в главе 3 «Плотность».

    Раздайте каждому учащемуся рабочий лист.

    Учащиеся записывают свои наблюдения и отвечают на вопросы о задании в листе действий. «Объясни это с помощью атомов и молекул» и «Возьми это». Дальнейшие разделы рабочего листа будут заполняться в классе, в группах или индивидуально, в зависимости от инструкций. Посмотрите руководство для учителя, чтобы найти вопросы и ответы.

  2. Попросите учащихся охладить металлическую банку, чтобы на ней образовался лед.

    Вопрос для расследования

    Как заставить водяной пар в воздухе конденсироваться, а затем замерзать?

    Материалы для каждой группы

    • Пустая металлическая банка для супа из чистого металла
    • Соль
    • Лед
    • Металлическая ложка или прочная палка
    • Чайная ложка
    • Бумажное полотенце

    Материалы для учителя

    Подготовка учителей

    С помощью плоскогубцев загните острые края банки.Затем закройте обод 2–3 слоями изоленты, чтобы предотвратить возможные травмы.

    Процедура

    1. Высушите внешнюю поверхность банки бумажным полотенцем.
    2. Насыпьте на дно банки 3 чайные ложки соли с горкой. Наполните банку льдом примерно до половины.
    3. Добавьте еще 3 чайные ложки соли с горкой.

    4. Добавьте еще льда, пока банка почти не наполнится, и добавьте еще 3 чайные ложки соли.
    5. Крепко держите банку и перемешивайте смесь льда с солью металлической ложкой или твердой палкой в ​​течение примерно 1 минуты. Снимите ложку и посмотрите на внешнюю поверхность банки. Пока не трогайте.

    6. Подождите 3–5 минут. Пока ждете, смотрите анимацию.

    Подробнее о том, почему соль снижает температуру смеси со льдом и водой, читайте в разделе «Справочная информация учителя».

    Примечание. После выполнения шага 5 вы можете попросить учащихся поместить термометр внутрь банки.Температура смеси соли и льда будет ниже нормальной точки замерзания воды, которая составляет 0 ° C.

    Ожидаемые результаты

    На внешней стороне банки появится тонкий слой льда. Студенты также могут увидеть жидкую воду в верхней части банки, где она не такая холодная.

  3. Обсудите наблюдения студентов и спросите, как притяжение и движение молекул могут объяснить изменения в состоянии.

    Спросите студентов:

    Посмотрите на банку и потрогайте ее.Что вы наблюдаете?
    Самая холодная часть банки покрыта тонким слоем льда. Небольшие капли воды могут появиться выше на банке, где она не такая холодная.
    Опишите, что происходит с молекулами воды, когда они превращаются из водяного пара около банки в лед на банке.
    Молекулы водяного пара в воздухе около банки охлаждаются, когда энергия из воздуха передается холодной банке. Эти молекулы воды замедлились, конденсировались в жидкую воду, а затем замерзли, превратившись в лед.
    На вашей банке может быть немного воды и немного льда снаружи. Объясните, как это возможно.
    Крошечные капли воды появляются на части банки над льдом, потому что молекулы замедляются и конденсируются в жидкую воду. Лед появляется на более холодной части банки, потому что водяной пар, который контактировал с этой частью банки, был настолько охлажден, что замерз.

    Дайте ученикам время ответить на вопросы о упражнении и анимациях.

  4. Покажите анимацию молекулярной модели, чтобы помочь студентам представить, что происходит при замерзании воды.

    Проектировать анимацию Ледяная структура

    Укажите, что когда вода замерзает, молекулы воды замедляются настолько, что их притяжение помещает их в фиксированные положения. Молекулы воды замерзают по гексагональной схеме, и молекулы находятся дальше друг от друга, чем в жидкой воде.

    Примечание: молекулы льда будут вибрировать. Вибрации здесь не показаны, но показаны на следующей анимации.

    Спроектируйте анимацию льда под разными углами.

    Объясните, что на этой анимации показаны разные виды кристалла льда. Обратите внимание на то, что даже если лед холодный, молекулы все еще движутся. Они вибрируют, но не могут пройти друг мимо друга.

  5. Попросите учащихся сравнить молекулярные модели жидкой воды и льда.

    Спроецировать изображение Вода и лед

    Спросите студентов:

    • В чем разница между жидкой водой и твердым льдом?

    Молекулы в жидкой воде ближе друг к другу, чем во льду. В этом смысле вода необычна по сравнению с другими веществами. Молекулы в жидкости движутся мимо друг друга. Водородный конец одной молекулы воды притягивается к кислородному концу другой молекулы, но только на короткое время, потому что они движутся.

    Молекулы во льду удалены друг от друга дальше, чем в жидкой воде. Вот почему лед плавает в воде. Молекулы во льду находятся в фиксированных положениях, но все еще колеблются.

  6. Пусть каждая группа расположит свои молекулы воды в шестигранное кольцо льда.

    Студентам не нужно ориентировать молекулы точно так, как они находятся в модели заполнения пространства, но они должны попытаться расположить атом водорода одной молекулы рядом с атомом кислорода другой.Попросите учеников осторожно обращаться с моделями, потому что они понадобятся им на других уроках.

  7. Обсудите, почему разные жидкости имеют разные точки замерзания.

    Сообщите учащимся, что температура, при которой замерзает вещество, называется точкой замерзания. Температура замерзания воды составляет 0 ° C (32 ° F). Кукурузное масло и изопропиловый спирт имеют более низкие точки замерзания, чем вода. Это означает, что их нужно охладить до более низких температур, чтобы они замерзли.

    Таблица 1. Температуры замерзания воды, кукурузного масла и изопропилового спирта.
    Вода 0 ° С
    Масло кукурузное около -20 ° C
    Изопропиловый спирт −88,5 ° С

    Спросите студентов:

    Как вы думаете, почему разные жидкости
.

Что происходит, если положить металл в микроволновую печь?

Если ваше детство было чем-то вроде моего, вам наверняка вбивали в голову, что металл ни при каких обстоятельствах не должен попадать в микроволновую печь. Я был убежден, что если оставить вилку на тарелке в микроволновой печи дольше, чем я собираюсь признать, это приведет к верной смерти (или, по крайней мере, к сгоранию дома).

Как оказалось, некоторые металлы прекрасно подходят для микроволновой печи.Черт возьми, многие компоненты самой микроволновой печи сделаны из металла, и такие вещи, как Hot Pockets, требуют обработки в микроволновой печи внутри футляра с алюминиевым покрытием, в котором есть небольшое количество алюминия.

Как поясняется в этом видео от HuffPost Science, тип металла и форма объекта действительно определяют, насколько катастрофическим будет воздействие микроволновой печи на посуду. Хотя ложки, как правило, подходят, вилки могут создавать искры из-за накопления отрицательного заряда в зубцах. В зависимости от того, что еще находится в микроволновой печи, искры могут вызвать пожар.Эти искры могут повредить внутреннюю часть микроволновой печи и сделать ее небезопасной даже без возгорания.

Несмотря на эти знания, вероятно, не стоит загружать микроволновую печь всем столовым серебром или другими металлическими предметами, просто чтобы посмотреть, что происходит. IFLScience не будет нести ответственности за любой ущерб, причиненный таким ужасным решением.

Узнайте, что на самом деле происходит, когда металл попадает в микроволновую печь:

.

Изменяющееся состояние — Конденсация | Глава 2: Состояния материи

Тебе это нравится? Не это нравится? Пожалуйста, уделите время и поделитесь с нами своим мнением. Благодарность!

Урок 2.3

Ключевые понятия

  • Конденсация - это процесс, при котором молекулы газа замедляются, собираются вместе и образуют жидкость.
  • Когда молекулы газа передают свою энергию чему-то более прохладному, они замедляются, и их притяжение заставляет их связываться, превращаясь в жидкость.
  • Охлаждение водяного пара увеличивает скорость конденсации.
  • Увеличение концентрации водяного пара в воздухе увеличивает скорость конденсации.

Сводка

Студенты исследуют конденсацию водяного пара внутри пластиковой чашки. Затем они планируют эксперимент, чтобы увидеть, влияет ли охлаждение водяного пара на скорость конденсации еще больше. Студенты также связывают испарение и конденсацию с круговоротом воды.

Объектив

Студенты смогут описать на молекулярном уровне, как охлаждающий водяной пар вызывает конденсацию. Студенты также опишут роли испарения и конденсации в круговороте воды.

Оценка

Загрузите лист активности учащегося и раздайте по одному учащемуся, если это указано в упражнении. Лист упражнений будет служить компонентом «Оценить» каждого плана урока 5-E.

Безопасность

Убедитесь, что вы и ваши ученики носите правильно подогнанные очки.

материалов для каждой группы

  • 1 короткий прозрачный пластиковый стакан с широким ободом
  • 1 высокая прозрачная пластиковая чашка с меньшим ободом
  • Горячая вода (около 50 ° C)
  • Лупа

Материалы для демонстрации

  • 2 прозрачных пластиковых стакана
  • Вода комнатной температуры
  • Кубики льда
  • Пластиковый пакет с застежкой-молнией на галлон

Об этом уроке

Попробуйте демонстрацию, прежде чем показывать ее своим ученикам, потому что она не сработает при слишком низкой влажности.Вместо этого вы можете показать студентам видеоролик «Конденсация на холодной чашке». Задание для учащихся будет работать независимо от того, насколько сухой или влажный воздух.

  1. Подготовьтесь к демонстрации за 5–10 минут до урока.

    Материалы для демонстрации

    • 2 прозрачных пластиковых стакана
    • Вода комнатной температуры
    • Кубики льда
    • Пластиковый пакет с застежкой-молнией на галлон

    Процедура

    1. Поместите воду и кубики льда в два одинаковых пластиковых стаканчика.
    2. Немедленно поместите одну из чашек в закрывающийся на молнию пластиковый пакет и выпустите из него как можно больше воздуха. Надежно закройте сумку.

    3. Дайте чашкам постоять в покое примерно 5–10 минут.

    Ожидаемые результаты

    На чашке внутри пакета должно быть очень мало влаги, потому что с ней не может контактировать много водяного пара из воздуха. Чашка, подвергающаяся воздействию воздуха, должна иметь больше влаги снаружи, потому что она подвергалась воздействию водяного пара в воздухе, который конденсировался на внешней стороне чашки.

  2. Покажите студентам две чашки с холодной водой и спросите, почему вода появляется снаружи только на одном из них.

    Покажите ученикам две чашки, которые вы приготовили, и спросите:

    Какая чашка имеет больше всего влаги на внешней стороне?
    Учащиеся должны понимать, что на чашку, подвергающуюся большему воздействию воздуха, больше всего влаги снаружи.
    Как вы думаете, почему у чашки, которая подвергается воздействию большего количества воздуха, больше воды снаружи?
    Убедитесь, что учащиеся понимают, что эта влага возникла из-за водяного пара в воздухе, который конденсировался на внешней стороне чашки.Напомните учащимся, что водяной пар - это один из газов, составляющих воздух. На чашке в пакете очень мало или совсем нет влаги, потому что на нее попадает гораздо меньше воздуха. Меньше воздуха - меньше водяного пара.
    Некоторые люди думают, что влага, которая появляется снаружи холодной чашки, - это вода, протекшая через чашку. Как эта демонстрация доказывает, что эта идея неверна?
    Поскольку на внешней стороне чашки в пакете почти нет влаги, студенты должны сделать вывод, что вода не могла протекать через чашку.Если влага возникла из-за утечки, на внешней стороне обеих чашек будет вода.
  3. Представьте процесс конденсации.

    Если ученики не знают, что такое процесс конденсации, вы можете сказать им, что это противоположно испарению. При испарении жидкость (например, вода) меняет свое состояние на газ (водяной пар). При конденсации газ (например, водяной пар) меняет свое состояние на жидкость (воду).

    Объясните: когда молекулы воды в воздухе охлаждаются и замедляются, их притяжение преодолевает их скорость, и они объединяются, образуя жидкую воду. Это процесс конденсации.

    Спросите студентов:

    Какие примеры конденсации?
    Привести примеры конденсации немного сложнее, чем примеры испарения. Один из распространенных примеров - вода, которая образуется на внешней стороне холодной чашки, или влага, которая образуется на окнах автомобилей прохладной ночью.Другими примерами конденсации являются роса, туман, облака и туман, который вы видите, когда выдыхаете в холодный день.
    Вы могли сделать холодное окно «мутным», подышав на него, а затем нарисовав его пальцем. Как вы думаете, откуда взялась облачность?
    Помогите ученикам понять, что влага на окне и все приведенные ими примеры конденсации возникают из-за водяного пара в воздухе.
    Настоящее облако состоит из крошечных капель воды.Как вы думаете, откуда они?
    Вода в облаке образуется из водяного пара в воздухе, который конденсируется.

    Раздайте каждому учащемуся лист с упражнениями.

    Попросите учащихся ответить на вопросы о демонстрации в рабочем листе. Они также будут записывать свои наблюдения и отвечать на вопросы о занятиях. «Объясни это с помощью атомов и молекул» и «Возьми это». Дальнейшие разделы рабочего листа будут заполняться в классе, в группах или индивидуально в зависимости от ваших инструкций.Посмотрите на версию листа с заданиями для учителя, чтобы найти вопросы и ответы.

  4. Попросите учащихся собрать образец водяного пара и понаблюдать за процессом конденсации.

    Вопрос для расследования

    Что происходит при конденсации водяного пара?

    Материалы для каждой группы

    • 1 короткий прозрачный пластиковый стакан с широким ободом
    • 1 высокая прозрачная пластиковая чашка с меньшим ободом
    • Горячая вода (около 50 ° C)
    • Лупа

    Процедура

    1. Наполните широкую прозрачную пластиковую чашку примерно на горячей водопроводной водой.Поместите высокую чашку вверх дном внутри края нижней чашки, как показано.

    2. Наблюдайте за чашками 1-2 минуты.
    3. С помощью лупы посмотрите на стороны и верх верхней чашки.
    4. Снимите верхнюю чашку и пощупайте внутреннюю поверхность.

    Ожидаемые результаты

    Верхняя чашка станет мутной, так как крошечные капли жидкой воды скапливаются на внутренней поверхности чашки.

  5. Обсудите со студентами, что, по их мнению, происходит внутри чашек.

    Спросите студентов:

    Как вы думаете, что находится внутри верхней чашки?
    Ученики должны согласиться с тем, что внутренняя часть верхней чашки покрыта крошечными каплями жидкой воды.
    Как вы думаете, как туда попали капли воды с внутренней стороны верхней чашки?
    Ученики должны понять, что часть воды в чашке испарилась, наполнив внутреннюю часть верхней чашки невидимым водяным паром.Часть этого водяного пара конденсировалась в крошечные капли жидкой воды, когда она конденсировалась на внутренней стороне верхней чашки.

    Объясните: водяной пар покидает горячую воду и заполняет пространство наверху, контактируя с внутренней поверхностью верхней чашки. Энергия передается от водяного пара к чашке, которая охлаждает водяной пар. Когда водяной пар достаточно остывает, притяжение между молекулами сближает их. Это заставляет водяной пар изменять состояние и становиться крошечными каплями жидкой воды.Процесс перехода от газа к жидкости называется конденсацией.

  6. Покажите анимацию, чтобы помочь студентам понять, что происходит, когда газы конденсируются в жидкое состояние.

    Показать анимацию «Конденсация».

    Объясните, что быстро движущиеся молекулы водяного пара передают свою энергию той стороне чашки, которая более холодная. Это заставляет молекулы водяного пара замедляться.Когда они достаточно замедляются, их влечение преодолевает их скорость, и они остаются вместе как жидкая вода на внутренней поверхности чашки.

  7. Обсудите, как разработать эксперимент, чтобы выяснить, влияет ли усиленное охлаждение водяного пара на скорость конденсации.

    Цель этого обсуждения - помочь студентам лучше понять план эксперимента, изложенный в процедуре.

    Спросите студентов:

    Как мы можем поставить эксперимент, чтобы увидеть, влияет ли охлаждение водяного пара на скорость конденсации?

    Как мы можем получить водяной пар, необходимый для этого эксперимента?
    Учащиеся могут предложить собрать водяной пар, как в предыдущем упражнении, или собрать его над кастрюлей с кипящей водой, или каким-либо другим способом.
    Нам понадобится более одного образца водяного пара? Следует ли охлаждать один образец водяного пара, а другой - нет?
    Помогите учащимся понять, что им потребуется 2 образца водяного пара, только один из которых охлаждается.
    Как мы будем охлаждать водяной пар?
    У учащихся может быть много идей для охлаждения водяного пара, например, помещение образца в холодильник или холодильник, наполненный льдом, или размещение образца водяного пара на улице, если погода достаточно прохладная.
    Как узнать, какой образец водяного пара конденсируется быстрее?
    Сравнивая размер капель воды, образовавшихся в обоих образцах, учащиеся могут определить, увеличивает ли охлаждающий водяной пар скорость конденсации.
  8. Попросите учащихся выполнить задание, чтобы выяснить, увеличивает ли охлаждение водяной пар скорость конденсации.

    Подробнее об испарении и конденсации читайте в разделе «Справочная информация учителя».

    Вопрос к инвестору

.

Смотрите также