Розв’язування задач з теми: «Кількість теплоти. Плавлення і тверднення кристалічних тіл, випаровування та конденсація».

Про матеріал

Даний урок узагальнює теоретичні знання учнів з теми,він є пов'язаним з різними предметами,дає можливість побачити,як фізика співпрацює з мистецтвом та літературою.

Перегляд файлу

Розв’язування задач з теми: «Кількість теплоти. Плавлення і тверднення кристалічних тіл, випаровування та конденсація».

Мета. Освітня: узагальнити та систематизувати знання, навчити застосовувати отримані знання як мову науки, що має великі можливості

Виховна: дати можливість відчути власний потенціал кожному, показати значимість отриманих знань, пробуджувати думку до активної роботи

Розвиваюча: розвиток творчості, ініціативи, зацікавленості предметом; розвиток комунікативних здібностей учнів.

Тип уроку. Урок формування вмінь і навичок.

Демонстрації:

Кип’ятильник Франкліна.
Горіння хустинки змоченої у спирту.
Кипіння рідини при зниженні тиску.
Нагрівання води кип’ятильником.

ХІД УРОКУ

Доброго дня, що особливого ми зараз сказали?

Здрастуйте, ось ми здоров’я усім побажали.

На крапельку Сонця збільшилось в світі,

На крапельку щастя збільшилось в світі.

Усний рахунок

На дошці - приклади, які учні розв’язують під час проведення усного рахунку. Використання обчислень на початку уроку дає можливість економити час під час обчислень задач, вдосконалює математичні навички учнів.

(0,357)
(4∙10⁶)
(32)

І. Перевірка домашнього завдання. Слайд 1.

Задача. Яка кількість теплоти необхідна, щоб із льоду масою 2кг при температурі -5⁰С одержати пару з температурою 100⁰С?

Q = Q₁+ Q₂ + Q₃+ Q₄

Q₁=cmΔt₁ ; Q₂= λm; Q₃= cmΔt₂ ; Q₄ = rm

Q = cmΔt₁+ λm + cmΔt₂+ rm

Q = 2кг (2100 Дж/кг⁰С∙ 5⁰С + 3,4∙10⁵Дж/кг +4200 Дж/кг⁰С ∙ 100⁰С +2,3∙10⁶Дж/кг = 6141кДж

Учням пропонується дати відповіді на тестові питання.

1-8 питання – 1бал; 9 питання – 2бали.

1 варіант 1-8 питання – 1бал; 9 питання – 2бали.	2 варіант 1-8 питання – 1бал; 9 питання – 2бали.
1. В яких випадках механічна енергія перетворюється у внутрішню?	1. В яких випадках внутрішня енергія перетворюється у механічну ?
А) удар яблука об землю	А) вибух нагрітого балона з газом
Б) вибух нагрітого балона з газом	Б) падіння води з греблі
В) нагрітий газ піднімає поршень у циліндрі двигуна.	В) удар яблука об землю
2. Виберіть та запишіть одиниці вимірювання кількості теплоти А) Дж; Б)Дж/кг; В) Дж/(кг∙К); Г)Н	2. Виберіть та запишіть одиниці вимірювання питомої теплоємності речовини: А) Дж; Б)Дж/кг; В) Дж/(кг∙К); Г)Н
3. Тепловий процес, під час якого тверде тіло переходить у рідкий стан, називається: А) кристалізація, Б)плавлення; В) випаровування; Г) кипіння	3. Процес переходу рідини у твердий стан називається: А)кристалізація, Б)плавлення;В)випаровування; Г)кипіння
4. За якою формулою можна розрахувати теплоту згоряння палива? А)Q = cm∆t; Б)Q = qm; В) Q = Lm ; Г) Q = m∆t	4.За якою формулою можна розрахувати кількість теплоти, що виділяється під час кристалізації речовини? А)Q = cm∆t; Б)Q = r m; В) Q = Lm; Г )Q = qm
5. За якою формулою можна розрахувати кількість теплоти, що виділяється під час конденсації речовини? А)Q = cm∆t; Б)Q = Lm; В) Q = r m Г)Q = qm	5. За якою формулою можна розрахувати кількість теплоти необхідної на нагрівання речовини А) Q = cm∆t; Б) Q = Lm; В) Q = r m; Г )Q = qm
6. Кількість теплоти необхідна для випаровування 1кг рідини за певної температури називається: А) питома теплота пароутворення; Б)питома теплоємність; В) питома теплота плавлення; Г) температура кипіння	6. Кількість теплоти, яка необхідна для перетворення 1кг речовини з твердого стану в рідкий за температури плавлення називається: А) питома теплота пароутворення; Б)питома теплоємність; В) питома теплота плавлення; Г) температура кипіння
7. Під час кипіння температура: А) зростає; Б) залишається сталою; В) зменшується; Г) то зростає, то спадає	7. Під час плавлення температура тіла: А) зростає; Б) залишається сталою; В) зменшується; Г) то зростає, то спадає
8. «Випаровуванням» твердих тіл називається: А) кипіння; Б)сублімація; В) возгонка; Г) плавлення	8. Перехід речовини з газоподібного стану у твердий називається: А) кипіння; Б)сублімація; В) возгонка; Г) плавлення
9^*. Чи встигає снаряд під час руху у стволі гармати нагрітися під дією гарячих газів? А)Так, тому що витрачається час на нагрівання; Б) Ні, тому що час руху снаряду дуже малий; В)Так, бо гази діють на снаряд	9^*. У таблицях температур плавлення не наводять дані для скла. Чому? А) тому що така температура відсутня; Б)тому що скло - аморфне тіло; В)скло не має температури плавлення, а тільки температуру кристалізації.

Під час коли учні відповідають на тести, один учень розв’язує задачу високого рівня на дошці.

Задача1. На скільки градусів нагрівається крапля води при падінні її з висоти 500м, якщо 50% енергії краплі витрачається на нагрівання.

с_льоду= 2100; L =332·10³

Розв’язання. ηmgh = cmΔt; ηgh = cΔt ; ;

( Після пояснення учня, колективно оцінюється реальність отриманого результату)

II. Мотивація навчальної діяльності, повідомлення теми, мети, завдань уроку. Слайд 2-4.

Учитель. Сьогодні на уроці ми будемо подорожувати незвичайною країною, а девізом нашого уроку буде китайська мудрість: « Скажи мені - і я забуду, покажи мені - і я запам`ятаю, дай мені діяти самому - і я навчуся!»

Ми сьогодні звернемо увагу на тему «Кількість теплоти. Плавлення і тверднення кристалічних тіл. Випаровування та кипіння.». І якщо є задачі, то потрібно вчитися їх розв'язувати. Можливість розвивати це вміння ви матимете сьогодні, розв'язуючи задачі, пов'язані з тепловими явищами.

ІII. Актуалізація опорних звань.

Учитель. Повторимо теоретичний матеріал. Слайд 5.

Назвати всі теплові процеси, які відбуваються з водою.

1. Які теплові явища вивчали на уроках фізики?( пароутворення, кипіння, нагрівання, кристалізацію)

2. Що таке плавлення, кристалізація?

3. Як обчислюється кількість теплоти, необхідна для нагрівання тіла, для плавлення? Яка кількість теплоти виділяється під час згоряння палива?

4. Якому закону підлягає теплообмін між тілами? (закон збереження енергії)

5. Які теплові явища описуються рівняннями:

А) Q = cm(t₂– t₁); (нагрівання та охолодження)

Б) Q = λm; (плавлення та кристалізація)

В) Q = rm; (пароутворення та конденсація)

Г) Q = qm (згоряння палива)

Д) Як називається процес , зворотний до випаровування? Чим вони відрізняються з енергетичної точки зору?

Є)Що таке c, λ, r , q у цих рівняннях?

Учитель. Ми з вами знаємо, що фізика - це наука про природу. Розпочнемо з найпростіших «побутових» запитань. Слайд 6 - 9.

Учитель. Уявити собі фізику без експерименту не можливо, а тому спробуємо пояснити явища, які зараз будемо спостерігати. Наша перша зупинка у місті

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМУ.

Тримаючи кип’ятильник Франкліна в руках відмічаємо, що рідина в середині закипає. Визначить: яка речовина може знаходитися в середині кип’ятильника. Відповідь: етер, температура кипіння якого35⁰С.
Чому горить хустинка змочена у спирті?

Для проведення цього досліду треба змочити хустинку водою і віджати її. Покладіть хустинку на кільце штатива і облити її спиртом. Запалили сірник і піднести його знизу до хустинки. Хустинка запалає, але не згорить.

Пояснення досліду. Теплота, що виділяється під час горіння спирту, йде на випаровування води хустинки. Кількості спирту недостатньо щоб випарувати всю воду ( питома теплота пароутворення і теплоємність води дуже великі), а тому хустинка не згорить.

Чому кипить вода при кімнатній температурі? (відкачуючи повітря з колби, ми зменшуємо тиск над поверхнею води. Через певний час тиск стає настільки малим, що вода закипає при кімнатній температурі.)

Учитель. Наступним буде відеопитання. Яке природне явище спостерігаємо?

Пояснити його з точки зору фізики.

На екрані. Відеоролик з записом виверження гейзера.

Пояснення. Гейзер – фонтан гарячої води. Під землею вода перебуває під тиском, і її температура може перевищувати 100⁰С. Варто невеликій порції просочитися назовні, як тиск падає, і вода, бурхливо закипаючи виривається фонтаном нагору.

Учитель. Наша наступна зупинка у місті Міркувальників. Задача1(4бали). Яка кількість теплоти необхідна, щоб із льоду масою 5кг при температурі – 10⁰С, одержати воду з температурою 100⁰С. Питома теплоємність льоду -2100 Дж/кг⁰С, питома теплоємність води - 4200 Дж/кг⁰С, питома теплота плавлення льоду – 3,4∙10⁵Дж/кг.

Розв'язання. Використовуючи рівняння теплового балансу маємо

Q = Q₁+ Q₂+Q₃,

Q₁ = cm∆t₁ - кількість теплоти, яку треба витрати на нагрівання льоду;

Q₂ =λ m- кількість теплоти, яка необхідна для плавлення льоду;

Q₃ = cm₂∆t₂ - кількість теплоти, необхідна для нагрівання води, отриманої з льоду.

Тому Q = cm∆t₁+ λ m₂+ cm₂∆t₂,

∆t₂= t₂,

Задача 2. (3 бали). Визначити витрати нафти для плавлення у печі 1500кг заліза. Питома теплота згоряння нафти 4,5∙10⁷Дж/кг, питома теплоємність заліза – 460Дж/кг⁰С, початкова температура -35⁰С, температура плавлення заліза 1535⁰С , питома теплота плавлення заліза - 2,7∙10⁷Дж/кг.

Розв'язання.

Учитель. Проаналізуємо відповідь.

Учитель. Фізика навколо нас. Ми переконаємося ще раз у цьому. Слайди 14-16.

Учням пропонується назвати теплові явища зображені на картині І.І.Левітана «Березень». Звучить музика П.І.Чайковського «Березень»

Теплові явища : випаровування, плавлення, нагрівання.

Які види теплопередачі зображені на картині? Конвекція(вітер), випромінювання(дах фарбований у чорний колір).

Учитель. Рухаємося далі. Наша наступна зупинка у місті Чомучок. Слайди 17 -22.

Для чого у овочесховищах використовують діжки з водою, а не печі?

Відповідь. При замерзанні вода буде виділяти тепло ,що буде запобігати замерзанню овочів.

Коли тяга у трубі краща – взимку чи влітку?

Відповідь. Взимку. Різниця температур більша, то му і тяга краща.

Що дає прикопування на зиму кущів виноградників та троянд у північних районах країни?

Відповідь. В середині землі знаходиться повітря, повітря – поганий провідник тепла, що і збереже кущі від вимерзання.

В одну посудину налита кип’ячена вода , в іншу - сира. Як визначити, у якій посудині кип’ячена вода?

Відповідь. Один із способів. Поставити на газову плиту, закипить швидше сира вода, тому що при кип’ятінні видаляється повітря, бульбашки якого служать центрами пароутворення.

В якій частині вікна краще розташувати кватирку?

Відповідь. У верхній, оскільки холодне повітря буде опускатися до долу.

Чи можна термос використовувати тимчасово, як холодильник? Чому?

Відповідь. Так. Оскільки у нього низька теплопровідність та конвекція.

В каструлі бурно кипить вода, в ній варяться макарони. Чи кипить вода у трубках макаронів?

Відповідь. Ні. Для кипіння необхідна додаткова енергія , а взяти її можна тільки від більш нагрітого тіла.

Готуючи їжу в горах, намагаються щільніше закрити кришку котла і навіть придавлюють її вантажем. Для чого це роблять?

Відповідь. Для збільшення тиску.

На газовій плитці з великим полум’ям горілки стоїть відкрита каструля з водою, близькою до кипіння. Як тільки виключити газ, над каструлею з’явилася пара. Чому?

Відповідь. Конденсація пари. Під роботи горілки конденсація пари у повітря відбувається на великій відстані і конденсат відноситься конверсійними струмами повітря. Тому ми не могли бачити сконденсованих частинок пари. Коли горілку вимкнули, то пара стала конденсуватися безпосередньо над каструлею і стала видимою.

Потрібно швидше охолодити пляшку з лимонадом. Куди для цього треба поставити пляшку: в сніг або у подрібнений лід, якщо температура їх однакова?

Відповідь. У лід, оскільки наявність повітря у снігу робить його менш теплопровідним

Чому птахи частіше замерзають на льоту?

Відповідь. Коли пташка сидить, то вона чубучиться, що створює навколо них теплову оболонку. Під час польоту повітря поблизу тіла пташки весь час змінюється, віднімаючи тепло.

Волохата шубка дозволяє джмелю збирати нектар навіть за полярним колом. Під таким одягом тіло джмеля під час посиленої роботи м'язів нагрівається до 40 градусів. Причому, чим північніше літає джміль, тим він більший та волохатіший. У тропіках джмелів немає, вони перегріваються. Питання: Чому шубка рятує джмелів від вимерзання?

Відповідь. Захисний шар джмеля затримує конверсійні струми, сповільнюючи тепловіддачу та випромінювання.

Відомо, що вода замерзає при 0ºС. Чому в приполярних районах Світового океану температура опускається до -1,8ºС?

Відповідь. Температура кристалізації водних розчинів солей нижча, ніж у чистої води.

Щоб засмагати у мурашок часу немає – всі дні у праці. І тільки ранньою весною, коли розтане сніг, можна побачити їх на даху мурашника “ засмагаючими ”, вони в'яло рухаються і, здається, що нікуди вони не поспішають. Але це тільки здається. У цей час інша частина мурашок, спускається по коридорах у нижні поверхи підземелля. Охолонувши, вони знову біжать нагору грітися. Так і циркулюють мурашки назустріч одна одній. Питання: Пояснити поведінку мурашок весною?

Відповідь. Таким чином мурашки гріють, або краще сказати, нагрівають мурашник.

Серед незвичайних рослин виокремлюється неопалима купина. Піднесіть до неї сірник, що горить, і кущ спалахує яскравим полум'ям. Спалахне і відразу гасне. Листя при цьому залишається неушкодженим. Секрет “ неопалимої купини ” давно розкритий – це ефіроносна рослина. Її листя виділяють летючі речовини, які спалахують і горять, неначе порох. А якщо ви доторкнетеся до цих листків голими руками, то дрібні ефірні крапельки обпалять шкіру. Рослина, що горить та не згоряє, звичайно, вважалася чудодійною, священною. Про неї розповідає Біблія.

Питання: Поясніть, чому при горінні ефірних речовин листя неопалимої купини не має термічних опіків.

Відповідь. Етер (ефір) згоряє дуже швидко і теплообмін не відбувається.

IV. Домашнє завдання

V. Підсумки уроку

Учитель. Будь-яка робота повинна бути оцінена, а тим більше така активна і напружена як сьогодні. Слайд23. (Оцінюється робота учнів на уроці.)

Додаткові завдання

Пояснити прислів’я з точки зору фізики

Навіть сирі дрова загораються.

Три роки на камені посидиш, і камінь нагріється

Якщо кочерга довга - руки не обпалиш.

Вода починає закипати з верхнего шару

Куй залізо доки воно горяче