Урок на тему " Розв'язування задач на рівняння теплового балансу"

Тема: Розв’язування задач « Рівняння теплового балансу»

Мета: формувати компетентності:

1. Предметну (фізичну):

-                 теоретичну (повторити та систематизувати знання з теми «Рівняння теплового балансу»);

-                 задачну (навчити  розв’язувати   задачі з даної теми).

2. Ключові: навчально-пізнавальна (опанування змістом уроку, оволодіння вміннями та навичками саморозвитку, самоконтролю й  самооцінки), кооперативна (вміння працювати в колективі, наполегливість, старанність, спостережливість, самостійність), комунікативна (володіння мовою фізики), інформаційна (уміння аналізувати, перекодувати та  систематизувати інформацію під час розв’язання  задач)

Тип уроку: Урок закріплення знань

План уроку

Хід уроку

1.      Організаційний етап 

Привітання. Перевірка готовності класу до уроку. Перевірка домашнього завдання.

2.      Мотивація, постановка мети та задач уроку

Ми з вами вивчили тему « Тепловий баланс» і сьогодні ми з вами навчимося застосовувати рівняння теплового балансу до розв’язування задач. 

3.      Актуалізація опорних знань, умінь та навичок

Давайте з Вами пригадаємо. ( фізичний диктант)

1.   Що називається теплообміном?(Обмін внутрішньою енергією між тілами і навколишнім середовищем або між частинами тіла без виконання механічної роботи називається теплообміном.) 

2.   Що таке кількість теплоти? Як позначається і в яких одиницях вимірюється?( Зміна внутрішньої енергії тіла при теплообміні часто називають наданою або отриманою кількістю теплоти .  Позначають Q.  В СІ одиницею кількості теплоти  є   д ж о у л ь (Дж).)

3.   Що означають вислови  

-   отримати кількість теплоти;

-   віддати кількість теплоти;

( Якщо в процесі теплообміну внутрішня енергія тіла збільшилась, то кажуть, що тіло отримало кількість   теплоти Q .  Якщо жвнутрішня енергія тіла зменшується, то кажуть, що тіло віддало кількість теплоти Q 

4.      Запишіть формулу для обчислення кількості теплоти  нагрівання або охолодження. (Q =cm ΔT або Q =СΔT)

5.      Запишіть формулу для обчислення кількості теплоти , яка виділяється при  повному згорянні палива (Q  = q m)

6.      Запишіть формулу для обчислення кількості теплоти плавлення або кристалізації   (Q =  λm)

7.      Запишіть формулу для обчислення кількості теплоти  пароутворення або конденсації  (Q = r m)

8.      Яка величина характеризує ефективність пристрою для спалювання палива? (Коефіцієнт корисної дії пристрою. Коефіцієнт корисної дії нагрівника показує, яку частину кількісті теплоти Q_повна, що виділилась при спалюванні, складає корисно використана теплота      Q _{корисна} 

Q_{корисна}

= Q_повна 100%

9.      Запишіть формулу теплового балансу. (Q₁ + Q₂ = Q₃ + Q₄)

 Ви маєте пам’ятати єдиної загальної формули теплового балансу для всіх видів теплообміну не існує. Але завжди рівняння теплового балансу складають за такими правилами:

1)    встановлюють всі тіла, які віддають або отримують енергію в процесі теплообміну;

2)    визначають кількість енергії, яку віддало або отримало кожне тіло окремо;

3)    складають рівняння теплового балансу і знаходять з нього невідому величину.

          При складанні рівняння теплового балансу потрібно дотримуватись правила індексів: всі величини, що відносяться до одного і того ж тіла, позначають однаковими індексами.  Це правило не стосується температури, тому що вона може бути у різних тіл однаковою.

4. Закріплення вивченого матеріалу ( розв’язування задач)

Алгоритм розв’язування задач на тепловий баланс.

Після запису короткої умови задачі на теплообмін доцільно дотримуватись такої послідовності дій.

1)    З’ясувати, якої температури досягають тіла в результаті теплообміну, позначити її літерою t; 

2)    Встановити які тіла(тіло) віддають теплоту і записати для кожного тіла формулу кількості теплоти;

3)    Встановити які тіла(тіло) отримують теплоту і записати для кожного тіла формулу кількості теплоти;

4)    Скласти рівняння теплового балансу, у лівій частині записавши суму кількостей теплоти, які віддають більш нагріті тіла, а у правій – суму кількостей теплоти, які отримують менш нагріті тіла;

5)    Розв’язати це рівняння відносно невідомої величини і записати кінцеву формулу;

6)    Обчислити невідому величину і проаналізувати результат.

Приклади  розв’язування задач:

Задача 1. У відро налили 5 л. води при температурі 10⁰С. Скільки окропу необхідно долити у відро, щоб температура води стала дорівнювати 25⁰С? Енергією на нагрівання відра і навколишнього середовища можна знехтувати.

Задача 2. Металеву деталь масою 300 г нагріли в окропі, а потім опустили у воду масою 660г, що має температуру22⁰С. Через певний час температура води і деталі стала дорівнювати25⁰С. Визначте питому теплоємність речовини, з якої було виготовлено деталь. Тепловими втратами знехтувати.

Задача 3. У холодну воду масою 0,8 кг долили окріп масою 0,2 кг. Температура отриманої суміші дорівнює 40⁰С. Визначте температуру холодної води до її нагрівання. Тепловими втратами знехтувати.

(Додаткова задача)

Задача 4  Для приготування ванни до 150 л води при температурі 15⁰С додали 80 л води при температурі 90⁰С. Яка температура води у ванні?

5.Підбиття підсумків, оцінювання результатів роботи учнів.        6.Домашнє завдання повторити Параграф з підручника «Фізика» М.В. Головко §33 ст.208-211, §34 ст.211-214 та розв’язати вправу записану в зошитах.

Задача 1. Металеву кулю масою 900г, нагріту до температури 155⁰С, опустили посудину з 3 л води, температура якої була 10⁰С. У результаті теплообміну встановилася температура15⁰С. З якого металу зроблена куля? Нагріванням посудини знехтувати.

Відповідь: куля зроблена зі сталі.

Задача 2.  У калориметр теплоємністю 63Дж/⁰С знаходилось 250 г олії при температурі 12⁰С.Після опускання в олію мідного тіла масою 500 г при температурі 100⁰С встановилася температура 33⁰С. знайти питому теплоємність олії.