Урок фізики "Питома теплота плавлення"

Тема. Питома теплота плавлення

Мета уроку.

• Навчальна: поглибити знання учнів про процеси плавлення та кристалізації; сформувати поняття питомої теплоти плавлення; формувати навики розв’язування задач.
• Виховна: виховувати наполегливість спостережливість, доброзичливість.
• Розвиваюча: розвивати вміння розв’язувати задачі, логічно мислити.

Основні поняття: температура плавлення, плавлення, кристалізація, питома теплота плавлення, кількість теплоти.

Обладнання: свинець або олово, молоток, ніж, голка, свічка.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу.

Хід уроку

І. Організаційний момент

ІІ. Актуалізація опорних знань

Інтерактивна вправа-гра «Найрозумніший».

1. У яких агрегатних станах може перебувати речовина?
2. Що таке внутрішня енергія?
3. Що таке кількість теплоти?
4. Які ви знаєте одиниці вимірювання кількості теплоти?
5. Що характеризує температура?
6. На які дві групи поділяються тверді речовини?
7. У чому подібність  і відмінність кристалічних і аморфних речовин?
8. Чому тверді тіла зберігають об’єм і форму?
9. Як рухаються молекули в рідині?
10. Чому гази займають весь наданий об’єм?

Бесіда. Плавлення та кристалізація речовини.

ІІІ. Оголошення теми та мети уроку

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.

ІV. Формування нових знань

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.

Фізична величина, що характеризує певну речовину й дорівнює кількості теплоти, яку необхідно передати твердій кристалічній речовині масою 1кг, щоб за температури плавлення повністю перевести її в рідину, отримала назву питома теплота плавлення.

Питому теплоту плавлення позначають символом λ (лямбда) і обчислюють за формулою , де Q – кількість теплоти, необхідна для плавлення речовини масою m.

З формули для визначення питомої теплоти плавлення речовини дістанемо одиницю цієї величини в СІ – джоуль на кілограм .

Питома теплота плавлення вказує, на скільки за температури плавлення внутрішня енергія 1кг речовини рідкому стані більша, ніж внутрішня енергія 1кг цієї речовини у твердому стані.

У цьому фізичний зміст питомої теплоти плавлення.

Питому теплоту плавлення визначають дослідним шляхом і фіксують в таблицях.

З формули для визначення питомої теплоти плавлення дістанемо формулу для обчислення кількості теплоти, яку необхідно передати твердій речовині масою m, щоб перетворити її на рідину за температури плавлення:  .

Отже, щоб обчислити кількість теплоти, необхідну для плавлення кристалічної речовини, узятої за температури плавлення, потрібно питому теплоту плавлення цієї речовини помножити на її масу.

 Зрозуміло, що кількість теплоти, яка виділяється під час кристалізації, розраховується за тією самою формулою.

V. Закріплення вивченого матеріалу

Контрольні запитання:

• Від чого залежить кількість теплоти, що виділяється під час кристалізації речовини?
• Що називають питомою теплотою плавлення речовини?
• Яким є фізичний зміст питомої теплоти плавлення?
• Як обчислити кількість теплоти, що необхідна для плавлення речовини або виділяється пд. Час її кристалізації?
• Чи може внутрішня енергія тіла змінитися без зміни температури?
• Температура плавлення сталі 1400⁰С. у результаті згорання пороху в каналі ствола гармати температура досягає 3600⁰С. Чому ствол гармати не плавиться?
• Оболонки космічних кораблів і ракет виготовляють з тугоплавких металів і спеціальних сплавів. Чому?

Розв’язування задач:

• Питома теплота плавлення сталі становить 84кДж/кг. що це означає?
• Яке з тіл має більшу внутрішню енергію: алюмінієвий брусок масою 1кг, узятий за температури плавлення чи 1кг розплавленого алюмінію за тієї самої температури? На скільки більшу?
• Яка кількість теплоти необхідна для плавлення 500г міді, взятої за температури плавлення?
• Маса срібла 10г. Яка кількість теплоти виділиться під час його кристалізації?
• Алюмінієвий і мідний бруски масою 1кг кожний нагріли до температури плавлення. Для плавлення якого з них потрібна більша кількість теплоти? На скільки?
• У скільки разів потрібно більше енергії для плавлення золота, масою 200г, взятого при температурі плавлення, ніж для нагрівання такої самої маси золота на 1⁰С?
• У скільки разів потрібно більше енергії для плавлення льоду при 0⁰С, ніж для нагрівання такої самої маси льоду на 1⁰С?
• Яку масу льоду, взятого при температурі 0⁰С можна розтопити за рахунок енергії, що виділяється при охолодженні 10кг води від 70⁰С до 20⁰С?
• Яка кількість теплоти потрібна для плавлення свинцю масою 1г, початкова температура якого рівна 27⁰С?
• Яка кількість теплоти потрібна для плавлення льоду масою 1г, початкова температура якого рівна -7⁰С?

VІ. Підсумок уроку

Інтерактивна вправа «Інтерв’ю».

Учитель бере інтерв’ю в учнів:

• Що ви знали з цієї теми?
• Який досвід ви здобули на сьогоднішньому уроці?

VІІ. Домашнє завдання

Опрацювати відповідний параграф підручника.

Розв’язати:

Яка кількість теплоти потрібна для плавлення льоду масою 1г, початкова температура якого рівна -7⁰С і нагрівання води до 10⁰С?