Розвязування задач на рівняння теплового балансу. Лабораторна робота №1 «Вивчення теплового балансу за умов змішування води різної температури»

Інструктаж з БЖД. Розвязування задач на рівняння теплового балансу. Лабораторна робота №1 «Вивчення теплового балансу за умов змішування води різної температури»

Мета: показати на прикладі теплових явищ закон збереження енергії; формувати вміння розв’язувати задачі; перевірити на досліді справедливість рівняння теплового балансу у випадку змішування води різної температури,  навчитися експериментально визначати кількість теплоти, систематизувати і закріпити знання.

План уроку

1.Актуалізація опорних знань

2.Розвязування задач

3.Виконання самостійної роботи

4.Написання лабораторної роботи

5.Підведення підсумків уроку

6.Завдання додому

Хід уроку

1. Актуалізація опорних знань

1.     Під час нагрівання речовина….(поглинає чи виділяє) кількість теплоти?
2.     Кількість теплоти, необхідна для нагрівання тіла, залежить від…(назвати фізичні величини). Кількість теплоти  виражається такою формулою: .
3.     Процес теплопередачі можливий тільки за наявності різниці температур.
4.     Як називається кількість теплоти, яку потрібно передати  речовині масою 1 кг, щоб нагріти її на 1 °С?
5.     Чи можемо ми стверджувати, що питома теплоємність залежить від маси речовини, зміни температури речовини, від кількості переданої теплоти
6.     Питома теплоємність сталі становить 450 . Що це означає?
7.     При якій умові припиняється теплообмін між тілами?

2. Розвязування задач

Задача 1. Скільки води кімнатної температури потрібно додати до 20л гарячої води (100 ^оС), щоб приготувати ванну для немовляти (36 ^оС)?(густина води 1000)

Дано:

Л

C

C

-?

Розв’язання

Нехай Q1 – кількість теплоти, яка потрібна, щоб холодна вода нагрілася:

Нехай Q2 – кількість теплоти, що виділить окріп, охолоджуючись:

Тоді

{

Відповідь: m1 = 80 кг.

Задача 2. Металеву деталь масою 300 г нагріли в окропі, а потім опустили у воду масою 600 г, що має температуру 22 °С. Через певний час температура води і деталі стала дорівнювати 25 °С. Визначте питому теплоємність речовини, з якої було виготовлено деталь. Тепловими втратами знехтувати.

Розв’язання

Нехай Q1 – кількість теплоти, яку віддала гаряча деталь, охолоджуючись:

Нехай Q2 – кількість теплоти, яку одержала холодна вода, нагріваючись:

Нехтуючи тепловими втратами, одержуємо:

Q1 = Q2;

Відповідь: c1 = 336 Дж/(кг-°С).

Задача 3. У холодну воду масою 0,8 кг долили окріп масою 0,2 кг. Температура отриманої суміші дорівнює 40 °С. Визначте температуру холодної води до її нагрівання. Тепловими втратами знехтувати.

Розв’язання

Нехай Q1 – кількість теплоти, яку поглинає холодна вода, нагріваючись:

Нехай Q2 – кількість теплоти, яку віддає окріп, охолоджуючись:

Нехтуючи тепловими втратами, одержуємо:

Відповідь: t1 = 25°С.

3. Виконання самостійної роботи

https://naurok.com.ua/test/samostiyna-robota-temperatura-teploobmin-kilkist-teploti-567897.html

1.Закінчіть речення: «Тепловими називають явища, пов'язані зі зміною...»

а)температури і маси тіла;

б)форми тіла;

в)агрегатного стану або температури тіла;

г)агрегатного стану.

2.Вид теплообміну, в ході якого енергія передається за допомогою електромагнітних хвиль:

а)теплопровідність

 б)теплопередача

 в)конвекція;

 г)випромінювання

3.Вкажіть рядок, у якому правильно переведені в основні одиниці температури ─10 °С; 23 °С:

а)263 К; 296 К;

 б) 283 К; 293 К;

 в)267 К; 297 К;

 г)287 К; 296 К.

4.Виберіть шлях, яким змінюється внутрішня енергія свердла під час свердління:

а)виконанням роботи;

б)конвекцією;

в)випромінюванням;

г)теплопровідністю.

5.Закінчіть речення: «Під час теплообміну (якщо втрат енергії немає) кількість теплоти, отримана холоднішим тілом, ...»        

а)дорівнює кількості теплоти, відданої більш нагрітим тілом

б)не залежить від кількості теплоти, відданої більш нагрітим тілом;

в)більша за кількість теплоти, відданої більш нагрітим ті лом;

г)менша за кількість теплоти, відданої більш нагрітим тілом;

6.Визначте, користуючись таблицею 4 з Додатку, в якому ряд ку речовини розміщені в порядку збільшення питомої теплоємності:

а)лід, скло, золото, залізо.

б)золото, залізо, скло, лід;

в)золото, скло, залізо, лід;

г)залізо, скло, лід, золото;

7.Визначте кількість теплоти, що необхідна для нагрівання алюмінієвої деталі масою 0,5 кг від 20 °С до 80 °С (теплоємність 920)

а) 2760000 Дж; 

б)27600 Дж;

в)2760 Дж; 

г)276000 Дж.

8.Визначте масу води, яку можна нагріти від 20 °С до кипіння, надавши їй кількість теплоти 168 кДж:

а)0,5 кг;   

б)5 кг;   

в)50 кг;

г)0,05 кг

9.На нагрівання 10 кг заліза на 20 °С витратили таку саму кількість теплоти, що й для нагрівання 1 кг води на 21 °С. Визначте за даними досліду питому теплоємність заліза:

а)441 Дж /(кг·°С);  

б)452 Дж /(кг·°С);

в)461 Дж /(кг·°С);

г)490 Дж /(кг·°С).

10.Температура тіла виміряна за шкалою Кельвіна позначається літерою:

а)T;  

б)Q;  

в)t; 

г)k.

Ключ до тесту

1. в (1 балів)

2. г (1 балів)

3. а (1 балів)

4. а (1 балів)

5. а (1 балів)

6. б (1 балів)

7. б (1 балів)

8. г (2 балів)

9. а (2 балів)

10. а (1 балів)

4.Написання лабораторної роботи

Інструктаж з БЖД.

До початку роботи :

1.1. Ознайомтесь з описом роботи і продумайте хід її виконання.

1.2.  Приберіть все зайве зі столу.

1.3.  Будьте уважні і дисципліновані, не приступайте до виконання роботи без дозволу  вчителя.

1.4.  Не залишайте своє робоче місце без дозволу вчителя.

1.5.  Розміщуйте обладнання і прилади на робочому місці так, щоб уникнути їх падіння.

2.Під час виконання роботи:

2.1. Забороняється закривати посудину з гарячою рідиною корком, поки вона не охолоне.

2.2. Забороняється брати прилади та посудину з гарячою рідиною незахищеними руками з метою попередження опіку.

2.3.  Користуйтеся, як пальним до спиртівки, тільки сухим спиртом.

2.4.  Перевіряйте чи немає тріщин на термометрі, пробірці, іншому посуді.

2.5.  Скляний посуд (мензурки, пробірки та інше) закріплюйте в лапці штатива за допомогою смужки паперу.

2.6.  Не виймайте термометр з пробірки з затверділою речовиною.

2.7.  Слідкуйте, щоб на сухий спирт не попала вода, бо при запалюванні він буде розтріскуватися і розлітатися в різні боки, що може привести до опіків.

2.8.  Гасіть сухий спирт за допомогою спеціального ковпачка або металевого стакана від калориметра.

2.9.  Не нахиляйтеся над полум’ям і посудиною з киплячою водою.

3.Після закінчення роботи:

3.1.  Повідомте вчителя про закінчення роботи.

3.2.  Дайте можливість приладам охолонути і складіть їх в такому порядку, в якому вони були до початку роботи.

3.3.  При потребі витріть стіл чистою ганчіркою.

Виконання роботи:

1.  Визначте ціну поділки використовуваних приладів:

2.  Виміряйте об’єм і температуру холодної води, що міститься в мензурці:

           V_х  = _________ см³;        t_х = __________  °С.

3.  Обчисліть масу холодної води:( m=ρV)

  m_х = _________________ = ___________ г = ______________ кг.

                                    де m — маса; р — густина, V — об’єм.

4.  Визначте об’єм і температуру гарячої води, що міститься в мен­зурці:

           V_г  = _________ см³;        t_г = __________  °С.

5.  Обчисліть масу гарячої води:

   m_г = _________________ = ___________ г = ______________ кг.

6. Визначте температуру суміші( температура, яка встановлюється в результаті змішування гарячої і холодної води) :        t = _______________  °С.

7.  Запишіть результати вимірювань у таблицю.

8.  Для перевірки рівняння теплового балансу треба розрахувати кількість теплоти, віддану гарячою водою та отриману холод­ною водою при теплообміні.

Q _від = cm_г (t_г  - t ) = _______________________________________________________

Q _отр = cm_х (t  - t_х ) = _______________________________________________________

 Порівняйте розраховані кількості теплоти (знаками =, <, >):

Напишіть висновок: (пояснять, чи можна у даному досліді одержати строгу рівність між кількістю теплоти, яку отримала холодна вода, та кількістю теплоти, що віддала гаряча вода? Чому, на вашу думку, загальний об’єм води після змішування рекомендується вимірювати після остигання води?)

5.Підведення підсумків уроку

Інтерактивна вправа „Мікрофон”

Питання:

- Що ми виконували сьогодні на уроці?

- Чи досягли очікуваного результату?

- Чи досяг клас в цілому очікуваних результатів?

- Що, на вашу думку, могло б бути організовано краще?

- Над якими навичками вам треба ще попрацювати?

- Чи був для вас урок цікавим

- Що вам найбільше сподобалось?

6.Завдання додому

Читати § 9 (підручник Фізика 8, В. Г. Бар’яхтар, С. О. Довгий) Розв’язати  впр.  9 (3,4)