Урок фізики "Розв’язування задач на використання рівняння теплового балансу"

Тема. Розв’язування задач на використання рівняння теплового балансу

Мета уроку.

• Навчальна: поглибити знання учнів про процеси плавлення та кристалізації, поняття питомої теплоти плавлення; продовжувати формувати навики розв’язування задач на використання рівняння теплового балансу.
• Виховна: виховувати наполегливість спостережливість, доброзичливість, вміння працювати самостійно.
• Розвиваюча: розвивати вміння розв’язувати задачі, логічно мислити.

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

Обладнання: карточки із завданнями для самостійної роботи.

Тип уроку: урок удосконалення знань та вмінь.

Хід уроку

І. Організаційний момент

ІІ. Актуалізація опорних знань

Цікаве запитання.

У Саксонії 4грудня 1892року випав сніг. Сніжинки у діаметрі сягали 12см. Чи могли б ви поясніти це незвичайне явище?

Відповідь. У верхніх шарах атмосфери температура завжди нижча, ніж біля земної поверхні. У цих шарах утворюються невеликі кристалики льоду – алмазний пил. Падаючи, вони потрапляють у шари повітря, температура яких постійно збільшується, і пара, що міститься в цих шарах, торкається до холодної сніжинки і конденсується на ній, збільшуючи її розміри. Якщо температура повітря близька 0⁰С, то поверхні сніжинок оплавляються і зливаючись між собою, утворюють сніжинки великих розмірів.

Інтерактивна вправа «Чи знаєш ти формули?»

Учні по черзі підходять до столу і кидають гральний кубик, на гранях якого написані формули з вивченої теми. Учень має пояснити зміст формули, вказати фізичні величини, що ввійшли до неї, їх одиниці вимірювання. Оцінюється правильність і повнота відповіді.

Розгортка кубика:

ІІІ. Оголошення теми та мети уроку

«Навчання – це спілкування людини  людством» - говорить народна мудрість. Сьогодні ми теж вчитимемося спілкуючись один з одним, витчемось розв’язувати задачі на застосування рівняння теплового балансу.

ІV. Формування вмінь та навичок

Давайте пригадаємо, яку систему називають замкненою? (Замкненою (ізольованою) системою тіл називають систему, якщо між тілами і навколишнім середовищем не відбувається теплообмін.)

Для розрахунку теплових процесів треба складати рівняння, відносно кількості теплоти, яку витрачають та набувають усі тіла, що перебувають в теплообмінному процесі.

Ці правила визначають певну послідовність дій під час розв’язування фізичних задач на розрахунок теплообмінних процесів.

Нагадаймо послідовність дій, якими необхідно керуватися при розв’язувані задач, на застосування рівняння теплового балансу:

• З’ясувати, які тіла беруть участь у теплообміні.
• Встановити, якої температури досягають тіла в стані теплової рівноваги. Якщо за умовою задачі вона не задана, позначити її літерою t. Чи відбулися зміни агрегатних станів речовини? Які?
• З’ясувати, які з тіл віддають теплоту, а які отримують її. Записати формулу кількості теплоти для кожного з тіл, що перебувають в теплообмінному процесі (при цьому слід завжди від більшого значення температури віднімати менше).
• Скласти рівняння теплового балансу, в лівій частині якого записати суму кількостей теплоти, яку отримали тіла внаслідок теплопередачі, у правій частині – суму кількостей теплоти, що віддали тіла під час теплообміну.
• Розв’язати рівняння відносно шуканої величини і знайти її значення.

V. Закріплення вивченого матеріалу

Розв’язування якісних задач:

1. Чи розплавиться шматок олова, якщо його кинути в посудину з розплавленим свинцем?
2. Із чайника налили воду в склянку з  цукром й у склянку без цукру. У якій склянці чай буде холоднішим?
3. Де швидше сходить сніг: із пагорбів, чи рівнин? Чому? (Із пагорбів, бо вони краще обдуваються теплим повітрям.)
4. Чому навколо стовбура дерева сніг тане швидше? (Стовбур темний, нагрівається швидше і випромінює багато тепла.)
5. Чому температура снігу, до якого додати сіль, знижується? (Бо внутрішня енергія снігу іде на руйнування кристаликів солі.)
6. Яке тіло має більшу внутрішню енергію: шматок льоду при температурі 0⁰С чи вода, яку отримали з цього шматка льоду, що має температуру 0⁰С?

Розв’язування розрахункових задач:

• Шматок льоду масою 2кг має температуру -20⁰С. Яку кількість теплоти необхідно надати йому, щоб перетворити лід у воду, що має температуру 20⁰С?
• У воду масою 1кг, що має температуру 30⁰С, поклали лід масою 500г, температура якого 0⁰С. Яка температура встановилася в посудині? (В посудині буде і лід і вода при температурі 0⁰С)
• Полярники одержують необхідну їм воду, розтоплюючи лід. Скільки гасу потрібно їм спалити для отримання 15л кип’яченої води, якщо температура навколишнього середовища – 40⁰С? Вважайте, що вода отримує 50% енергії, що вділяється при згоранні гасу.
• У заглиблення, зроблене в льоді,влили свинець, узятий при температурі плавлення. Скільки було взято свинцю, якщо він охолонув до температури 0⁰С й при цьому розтопив лід масою 270г? Початкова температура льоду -5⁰С.
• Ванну об’ємом 100л необхідно наповнити водою, що має температуру 30⁰С, використовуючи воду з температурою 80⁰С і лід із температурою -20⁰С. Знайти масу льоду, яку потрібно покласти у ванну. Теплоємністю ванни і втратами теплоти знехтувати.

Використання українського фольклору.

Поясніть зміст приказок та прислів’я з точки зору фізики.

• Осінній іній – на негоду.
• Уночі був іній – у день сніг не випаде.
• Лід тріщить – мороз довго буде.
• Коли великі морози – то ночі зоряні.
• Падає лапатий сніг – на негоду.
• Поки Сонце зійде – роса очі виїсть.
• Цвяхом моря не зігрієш.
• Вітер сніг з’їдає.
• Куй залізо, поки гаряче.
• Поле зі снігом, комори зі хлібом.
• Людина, що цегла, після обпалення стає твердішою.

При поясненні використовуються поняття теплових явищ. (Конденсація пари відбувається під ранок. Цвях має невелику масу і малу питому теплоємність, тому кількість теплоти, яку він віддає мала, щоб нагріти велику кількість води. Вітер прискорює випаровування в тому числі і твердих тіл. З підвищенням температури легше змінити форму твердого тіла. Сніг, маючи низьку теплопровідність захищає озимі від вимерзання. Після обпалення цегли випаровується вода, зменшуються відстані між молекулами цегли, збільшується сили притягання і вона стає міцніша.)

VІ. Підсумок уроку

Літературна зупинка.

Згадайте твори українських чи зарубіжних письменників, поетів, в яких поетично описано речовини в різних агрегатних станах,переходи речовин з одного стану в інший. Можна прочитати власні твори.

Наприклад.

М.Вороний

Білесенькі сніжиночки,

Вродились ми з води.

Легенькі,як пушиночки,

Спустились ми сюди.

Ми хмарою носилися,

Від подиху зими,

І весело крутилися

Метелицею ми.

А.Костецький

Раптовий сніг упав на землю,

Завис нечутно на гілках.

І забіліла сосен зелень

У неполоханих гайках.

…

А змерзлі клени та берези

Ховають ноги в теплий сніг.

І засипають обережно

Аж до далекої весни.

Інтерактивна вправа «Кошик знань»

Учні по черзі висловлюють думку, що вони поклали сьогодні до свого «кошика знань».

VІІ. Домашнє завдання

Повторити основні відомості про енергію, кількість теплоти, теплообмінні процеси.

Підготувати уривки творів (віршів) де описанні процеси пов’язані зі зміню температури тіла.