Урок "Плавлення і кристалізація"

Тема уроку. Плавлення та кристалізація

Мета уроку:

Навчальна. Сформувати уявлення про перехід речовини з одного агрегатного стану в інший; показати практичне застосування знань про процеси плавлення і кристалізації.

Розвивальна. Розвивати логічне мислення, розширити кругозір учнів,  розвивати здібності щодо вибору майбутньої професії, пов’язаною з фізикою чи технікою розвивати  вміння  самостійно вчитися, знаходити важливе серед поданої інформації, швидкість мислення, уміння спостерігати за явищами та робити висновки щодо причинно-наслідкових зв’язків спостережуваних процесів;

Виховна. Викликати цікавість до вивчення предмету, виховувати наполегливість, спостережливість, доброзичливість у навчанні, вміння відстоювати свою точку зору

Тип уроку: комбінований урок

Обладнання: навчальна презентація, комп’ютер.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

ІІ. Актуалізація опорних знань

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 в чому 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?

IІI. Мотивація навчальної діяльності

1. Проблемне питання.

 Чи замислювалися ви над тим:

Чому грудочка снігу в руці тане?

Чому утворюються крижані бурульки і коли вони утворюються — у відлигу чи, навпаки, в мороз?

Як охолодити трохи снігу без морозильної камери?

Чому шматочок свинцю можна розплавити в сталевій ложці, а шматочок сталі у свинцевій — не можна?

Вивчивши новий матеріал, ви зможете відповісти на ці запитання.

Візьмемо шматок свинцю або олова, розплю­щимо його молотком і покладемо на кінчик ножа. Запалимо свічку і внесемо ніж зі шматком металу у верхню частину полум'я. Під час нагрівання може­мо перевірити стан металу дотиком шпильки або голки. Коли метал розплавиться, вилиймо його в чашку з водою. Що бачимо і чому? (Коли знижувати температуру металу, то він кристалізується).

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Плавлення. Кристалізація. Температура плавлення

Плавлення — це процес переходу речовини з твердого стану в рідкий.

Відео дослід

1. Простежимо зміну температури снігу в процесі його танення в теплій кімнаті.

- температура снігу є нижчою за 0 °С;

- сніг не тане;

- температура швидко збільшується.

2. - стовпчик термометра досягає позначки 0 °С

- температура перестає збільшуватись, а в склянці з’являється вода (сніг починає плавитися);

- перемішаємо воду із залишками снігу (температура суміші залишається незмінною)

3. - сніг повністю розплавився;

- температура починає зростати.

Досліди показують, практично всі кристалічні речовини: 

- починають плавитися після досягнення ними певної (власної для кожної речовини) температури;

- у процесі плавлення температура речовини не змінюється.

Температура плавлення — це температура, за якої тверда кристалічна речовина плавиться, тобто переходить у рідкий стан.

Проведемо дослід

Поставимо посудину з водою в морозильну камеру. Вода з часом закристалізується, перетворившись на лід.

Кристалізація — це процес переходу речовини з рідкого стану у твердий кристалічний.

Висновки:

1) процес кристалізації починається тільки після охолодження рідини до певної для цієї рідини температури;

2) під час кристалізації температура речовини не змінюється;

3) температура кристалізації речовини дорівнює температурі її плавлення.

Температури плавлення (кристалізації) різних речовин досить сильно різняться. Так, температура плавлення:

спирт -115 °С; лід 0 °С; сталь 1400 °С; свинець 327 °С; вольфрам 3387 °С.

Температура плавлення (кристалізації) — це характеристика речовини, тому її визначають експериментально й заносять у таблиці (див. табл. 2 Додатка).

2. Робота з підручником

Графік процесу плавлення та кристалізації

Розглянемо графік залежності температури кристалічної речовини (льоду) від часу її нагрівання та охолодження.

Точка А: температура льоду становила -40 °С.

Ділянка АВ: температура льоду збільшується (збільшується кінетична енергія коливального руху молекул води у вузлах кристалічної ґратки льоду).

Ділянка ВС: 0 °С лід починає плавитися, а його температура не змінюється. Уся енергія, що надходить від нагрівника, іде на руйнування кристалічної ґратки льоду. Внутрішня енергія льоду продовжує збільшуватися.

Точка С: Весь лід розплавився й перетворився на воду.

Ділянка СD: температура води починає зростати, тобто починає зростати кінетична енергія руху молекул.

Точка D: 40 °С, нагрівник вимкнули. Воду помістили в холодильник.

Ділянка DЕ: Температура почала падати. Кінетична енергія, а отже, швидкість руху молекул зменшуються.

Точка Е: 0 °С, відбувається кристалізація  швидкість руху молекул зменшується настільки, що молекули вже не можуть перестрибувати з місця на місце.

Ділянка ЕF: молекули поступово займають фіксовані положення і до моменту завершення кристалізації всі молекули коливаються біля положень рівноваги.

Точка F: вода переходить у стан із меншою внутрішньою енергією — повністю перетворюється на лід.

Ділянка FК: під час подальшої роботи холодильника замерзла вода (лід) холоне, а кінетична енергія коливального руху молекул зменшується.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Розв’язування задач

1. Чому лід не відразу починає танути, якщо його внести з морозу в нагріту кімнату?

Температура танення льоду 0 °С. Тому, щоб сніг почав танути, він повинен нагрітися до 0 ° С.

2. Чому утворюються крижані бурульки і коли вони утворюються — у відлигу чи, навпаки, в мороз?

У сонячний, морозний день.

Щоб могли утворитися крижані бурульки, потрібно в один і той же час мати дві температури: для танення - вище нуля і для замерзання - нижче нуля.

Насправді так і є: сніг на схилі даху тане, тому що сонячні промені нагрівають його до температури вище нуля, а стікаючі краплі води біля краю даху замерзають, тому що тут температура нижча за нуль.

3. Чому обшивку космічних кораблів та ракет роблять з тугоплавких металів?

Оболонки космічних кораблів і ракет роблять з тугоплавких металів, тому що, рухаючись з великою швидкістю в щільних шарах атмосфери, вони нагріваються до високих температур і могли б розплавитися.

4. Чому шматочок свинцю можна розплавити в сталевій ложці, а шматочок сталі у свинцевій — не можна?

Шматочок свинцю можна розплавити в сталевій ложці, а шматочок сталі у свинцевій — не можна, так як температура плавлення свинцю - 327 °С, сталі – 1400 °С.

5. Чому взимку при тривалих стоянках виливають воду з радіатора автомобіля?

При тривалих стоянках взимку воду з радіаторів виливають для того, щоб вона не замерзла. При замерзанні вода розширюється і може зруйнувати двигун.

6. При сильних морозах для відновлення гладкості льоду каток заливають гарячою водою. Чому?

Від гарячої води лід трошки тане, відповідно зникають дрібні нерівності на льоду. А коли лід знову замерзає, то він стає гладенький.

7. Температура плавлення сталі 1400 °С. При згорянні пороху в каналі ствола гармати температура досягає 3600 °С. Чому ствол гармати не плавиться при пострілі?

Ствол гармати не плавиться, так як маса пороху, яка згорає невелика і кількості теплоти, що виділяється при їх згорянні недостатньо, щоб нагріти масивний ствол до температури плавлення. Крім того відбувається постійний теплообмін між стволом гармати і навколишнім середовищем.

8. При проведенні експерименту окремо нагрівали до 1000 °С алюміній, залізо, мідь, цинк, сталь, срібло і золото. В якому стані - рідкому або твердому - перебували ці метали при вказаній температурі?

Всі перераховані речовини мають наступні температури плавлення: залізо 1535 °С; мідь 1087 °С; цинк 420 °С; сталь 1400 °С; срібло 962 °С; золото 1065 °С. Отже при температурі 1000 °С в рідкому стані будуть цинк і срібло. Всі інші метали будуть перебувати в твердому стані.

9. На малюнку наведено графік нагрівання і плавлення олова. Яким процесам відповідають ділянки графіка АD, ВС і СD? Як змінюється внутрішня будова олова протягом всього часу спостереження? Скільки часу тривав процес плавлення?

10. На малюнку наведено графік кристалізації речовини. Яке це речовина? Яким процесам відповідають ділянки графіка АВ, ВС і СD? Як змінюється внутрішня будова речовини протягом усього часу спостереження?

V. УЗАГАЛЬНЕННЯ І СИСТЕМАТИЗАЦІЯ ЗНАНЬ

Інтерактивна вправа «Світлофор»

Зачитую  твердження. Учні відповідають за допомогою сигнальних кольорових карток:

Зелений колір (з) – правильно;

Червоний (ч) – ні;

Жовтий (ж) – твердження не стосується теми.

Твердження:

Перехід речовини з рідкого стану в кристалічний є кристалізація. Кристалізація відбувається за більшої температури, ніж плавлення.

Передаючі тілу енергію, не можна перевести його із твердого стану в рідкий.

Лід, вода та водяна пара агрегатні стани.

     Питома теплоємність у дерева більша ніж у заліза.

     При плавлені температура тіла зростає.

При кристалізації температура тіла не змінюється.

У разі відсутності теплообміну, якщо над тілом виконується робота, то внутрішня енергія тіла збільшується

VІ. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Метод «Мікрофон»

     1. Який процес називають плавленням?

2. Як змінюється температура речовини в процесі плавлення?

3. Який процес називають кристалізацією?

4. Порівняйте температури плавлення (кристалізації) різних речовин.

5. Чи танутиме лід у холодильнику, температура в якому становить 0 °С? А чи кристалізуватиметься за такої температури вода?

6. Опишіть процеси, що відбуваються під час плавлення льоду та кристалізації води.

Вправа «Кошик знань»

Учні по черзі розповідають про те, що вони поклали сьогодні в свій «кошик знань».

VІІ. Домашнє завдання

Вивчити § 11, Вправа № 11 (1 – 4)

Експериментальне завдання:  Чому у чашці чай з цукром буде холоднішим, ніж у чашці без цукру? 

Творче завдання: Підготувати ребус  за темою уроку