Конспект уроку з фізики для 8 класу. Урок 18 "Питома теплота плавлення"
8клас
Урок 18
Питома теплота плавлення.
Мета уроку:
навчальна:
- поглибити розуміння учнями процесів плавлення та кристалізації речовин;
- увести поняття питомої теплоти плавлення речовини, формулу для кількості теплоти, необхідної для плавлення речовини певної маси;
- формувати вміння розв’язувати задачі: аналізувати умову, грамотно оформлювати задачі.
розвивальна:
- розвивати логічне мислення учнів;
- розвивати вміння розв’язувати задачі, логічно мислити;
- розвивати вміння самостійно вчитися, знаходити важливе серед поданої інформації, швидкість мислення, уміння спостерігати за явищами та робити висновки щодо причинно-наслідкових зв’язків спостережуваних процесів;
- прогнозувати вплив фізики на розвиток технологій, нових напрямів підприємництва;
- розвивати здібності щодо вибору майбутньої професії, пов’язаною з фізикою чи технікою.
виховна:
- виховувати наполегливість,спостережливість, доброзичливість у навчанні, вміння відстоювати свою точку зору ;
- викликати цікавість до вивчення предмету.
Тип уроку: вивчення нового матеріалу.
Обладнання: навчальна презентація, комп’ютер.
Епіграф уроку:
Де задача – там творчість,
Де творчість – там особистість,
Де особистість – там освідченість,
Де освідченість – там безперервний процес навчання
Хід уроку
І. Організаційний момент
II. Мотивація навчальної діяльності
Якщо взяти шматок свинцю або олова, розплющити його молотком і покласти на кінчик ножа, а потім внести у полум’я свічки, то можна спостерігати, що метал … розплавиться (це можна перевірити голкою). Якщо ж його влити у чашку з водою, то він … знову кристалізується.
Уявіть, що метал – це людська душа: коли ми людині говоримо лагідні слова, компліменти, о душа у неї стає м’якою, а коли говоримо грубощі, то вона твердне. Так і метал: коли знижувати його температуру, то він кристалізується. Отож не скупіться на добрі слова, тоді поруч себе побачите більше добрих людей.
Та повернемося до нашого уроку. Сьогодні з вами, ми вчитимемося розраховувати кількість теплоти, що виділяється в процесі кристалізації та необхідна для плавлення речовини, з питомою теплотою плавлення.
- Чому у чашці чай з цукром буде холоднішим, ніж у чашці без цукру?
На фото зображено кристалічні речовини (свинець і олово) однакової маси, які перебувають за температури, близької до температури плавлення. Щоб розплавити ці речовини, їм слід передати певну кількість теплоти.
- Чи однакову кількість теплоти необхідно передати свинцю та олову, щоб перевести їх у рідкий стан? З’ясуємо.
ІІІ. Актуалізація опорних знань та вмінь
Метод «Мікрофон»
1. Який процес називають плавленням?
2. Як змінюється температура речовини в процесі плавлення?
3. Який процес називають кристалізацією?
4. Порівняйте температури плавлення (кристалізації) різних речовин.
5. Чи танутиме лід у холодильнику, температура в якому становить 0 °С? А чи кристалізуватиметься за такої температури вода?
6. Опишіть процеси, що відбуваються під час плавлення льоду та кристалізації води.
ІV. Вивчення нового матеріалу
Вивчення процесів плавлення і кристалізації показало, що кількість теплоти, яку необхідно витратити на плавлення певної аси речовини, дорівнює кількості теплоти, що виділяється під час її кристалізації.
Крім того, зміна внутрішньої енергії речовини в ході цих процесів є прямо пропорційною масі речовини.
Виникає запитання: чи однакову кількість теплоти необхідно витратити на плавлення різних речовин однакової маси?
Логічно припустити, що різну, адже сили взаємодії між частинками різних речовин є різними, тому на руйнування різних кристалічних ґраток напевне потрібна різна кількість енергії. І це справді так. Фізики порахували: наприклад, щоб розплавити 1кг льоду, йому потрібно передати в 10разів більше теплоти, ніж для плавлення 1кг свинцю.
Щоб розплавити речовину, їй потрібно надати деяку кількість теплоти. З практики відомо, щоб розплавити крижану бурульку, її достатньо потримати певний час в долоні. Воскову свічку таким чином розплавити не вдасться - в руці віск м'якшає, але не перетворюється у рідину. Для цього його потрібно нагріти сірником або запальничкою. Олово можна розплавити розігрітим паяльником.
Тобто, для плавлення речовини їй потрібно надати певну енергію. Отримана тілом під час плавлення енергія частково витрачається на збільшення потенціальної енергії взаємодії його молекул, а частково - на виконання роботи проти сил зовнішнього тиску при розширенні речовини. Для плавлення тіл різної маси, що складаються з однакової речовини, потрібно різну кількість теплоти: з метою плавлення тіла більшої маси потрібно надати йому більше теплоти. Для перетворення різних речовин у рідини теж потрібна різна кількість енергії.
1. Питома теплота плавлення речовини
Подивимось дослід
В одній посудині плавлять 100 г свинцю, а в іншій - 200 г.
Якщо нагрівники однакові, то побачимо, що для плавлення 200 г свинцю треба затратити більшу кількість теплоти, ніж для 100 г.
Кількість теплоти, яка потрібна для плавлення тіла, залежить від його маси.
Подивимось дослід
На однакових нагрівниках в одній посудині будемо плавити 100 г свинцю, а в іншій - 100 г олова. У результаті досліду побачимо, що для плавлення олова потрібно затратити більшу кількість теплоти, ніж для плавлення свинцю.
Кількість теплоти, яка потрібна для плавлення тіла, залежить від роду речовини, з якої виготовлено тіло.
Питома теплота плавлення — фізична величина, що характеризує певну речовину й дорівнює кількості теплоти, яку необхідно передати твердій кристалічній речовині масою 1 кг, щоб за температури плавлення повністю перетворити її на рідину.
Питому теплоту плавлення позначають символом λ («лямбда»)
Питома теплота плавлення показує, на скільки за температури плавлення внутрішня енергія 1 кг речовини в рідкому стані більша, ніж внутрішня енергія 1 кг цієї речовини у твердому стані.
Так, питома теплота плавлення льоду
.
Це означає: щоб розплавити 1 кг льоду, що перебуває за температури плавлення (0 °С), слід передати йому 332 кілоджоулі теплоти. Така сама кількість теплоти (332 кДж) виділіться й під час кристалізації 1 кг води. Тобто за температури 0 °С внутрішня енергія 1 кг води більша за внутрішню енергію 1 кг льоду на 332 кДж.
Питому теплоту плавлення речовин визначають дослідним шляхом і фіксують у таблицях (див. табл. 3 Додатка).
|
Речовина |
λ, кДж/кг |
|
Речовина |
λ, кДж/кг |
|
Алюміній |
393 |
|
Срібло |
87 |
|
Лід |
332 |
|
Сталь |
84 |
|
Залізо |
270 |
|
Золото |
67 |
|
Мідь |
213 |
|
Водень |
59 |
|
Вольфрам |
185 |
|
Олово |
59 |
|
Парафін |
150 |
|
Свинець |
25 |
|
Платина |
113 |
|
Кисень |
14 |
|
Спирт |
105 |
|
Ртуть |
12 |
2. Кількість теплоти, яка необхідна для плавлення речовини або виділяється під час її кристалізації
Щоб обчислити кількість теплоти, необхідну для плавлення кристалічної речовини, узятої за температури плавлення, потрібно питому теплоту плавлення цієї речовини помножити на її масу:
Q — кількість теплоти, яку поглинає тверда кристалічна речовина;
λ — питома теплота плавлення;
m — маса речовини.
Кількість теплоти, яка виділяється під час кристалізації, розраховують за тією самою формулою.
VІ. Закріплення нових знань та вмінь
1. Яка кількість теплоти виділяється в навколишнє середовище при кристалізації 200 г свинцю, взятого при температурі плавлення?
|
Дано:
|
Розв’язання
Відповідь: |
|
|
2. Для плавлення шматка парафіну масою 400 г, взятого при температурі плавлення, потрібно 60 кДж тепла. Знайдіть питому теплоту плавлення парафіну.
|
Дано:
|
Розв’язання
Відповідь: |
|
|
3. Яка кількість тепла необхідна для плавлення 100 г олова, взятого при температурі 32 °С? Зобразіть цей процес на графіку.
|
Дано:
|
Розв’язання
Підставимо формули (2) і (3) в рівняння (1):
Відповідь: |
|
|
4. Яка кількість теплоти необхідна, щоб розплавити 500 г льоду, взятого при температурі -10 °С, а потім воду нагріти до 20 
?
|
Дано:
|
Розв’язання
Підставимо формули (2), (3) і (4) в рівняння (1):
Відповідь: |
|
|
5. Яка кількість теплоти виділиться під час тверднення води
масою 10 кг при температурі 0 °С?
Дано: Розв’язання:
Н2О Кількість теплоти, що виділиться під час
λ = 34 ∙ 104 Дж/кг тверднення води, взятої за температури кристалізації:
m = 10 кг Q тв = – λ ∙ m (1), знак “–” вказує, що енергія
t = 0°С при кристалізації виділяється.
Q - ? Q тв = – 34 ∙ 104 ∙ 10 = –3,4 ∙ 106 (Дж) = -3,4МДж
6. Яку кількість енергії потрібно затратити, щоб розплавити алюмінієвий
брусок масою 20 кг, узятий при температурі 20 °С?
Дано:
m = 20 кг Перш ніж алюміній почне плавитися, його потрібно
t1 = 20°C нагріти до температури плавлення (660 °С). Для нагрівання
tпл = 660°С до температури плавлення потрібна кількість теплоти Q1:
с = 920 Дж/кг0С Q1 = c· m· (tпл – t1)
= 3,93 10·5 Дж/кг Для плавлення потрібно затратити кількість теплоти
Q2:
Q - ? Q2 = λ· m,
загальна кількість теплоти Q = Q1 + Q 2
Q =m· c· (tпл – t1) + λ
Q =20· 920 (660– 20) + 3,93 ·105 = 19,6·106 (Дж) = 19,6 МДж.
7. Склянка об’ємом 250 мл, заповнена водою за температури 0 °С. її продовжують охолоджувати і вода перетворюється у лід. До якої температури можна було би нагріти воду в склянці за рахунок кількості теплоти, яка виділиться при перетворенні всієї води в лід? Питома теплота плавлення льоду 332 кДж/кг питома теплоємність води 4200 Дж/кг С.
8. Яку саме кількість теплоти необхідно витрати, щоб розплавити шматок свинцю масою 100 г, взятий при температурі 17 °С? Питома теплоємність свинцю 140 Дж/кг С, температура плавлення 327 °С, питома теплота плавлення 24 кДж/кг.
VІІ. Підсумок уроку
1. Від чого залежить кількість теплоти, що виділяється під час
кристалізації речовини?
2. Що називають питомою теплотою плавлення речовини?
3. Яким є фізичний зміст питомої теплоти плавлення?
4. Як обчислити кількість теплоти, що необхідна для плавлення речовини
або виділяється під час її кристалізації?
ХАРЧОВА ПРОМИСЛОВІСТЬ
У харчові промисловості за допомогою кристалізації одержують речовини цукор, глюкозу, лактозу. У чистому зручному для використання вигляді. Щоб дістати надчисті речовини, вдаються до багаторазової перекристалізації наприклад при виробництві цукру. Крім чистоти важливою характеристикою є розмірів кристалів їх однорідності. Звичайно прагнуть одержати крупнокристалічними однорідний продукт що добре фільтрується і сушиться у процесі виготовлення карамелі вживають усіх заходів щоб запобігти кристалізації – додають крохмальну масу, інвертний цукор та інші анти кристалізатори. Кристалізація – небажане явище і під час зберігання багатьох кондитерських мас. А при виробництві кристалічного ірису, навпаки прагнуть прискорити процес кристалізації. У виробництві мармеладу і пастили цей процес регулюють так, щоб утворилася тоненька кристалічна кірочка, яка надає виробам товарного виробу.
VІІІ. Домашнє завдання
1. Опрацювати § 12
2. Вправа № 12 (2,4)
1
про публікацію авторської розробки
Додати розробку