Урок "Плавлення і кристалізація"

Тема уроку: Плавлення й кристалізація твердих тіл. Температура плавлення.

Мета уроку:  Сформувати в учнів поняття про процеси плавлення  твердих тіл та кристалізації рідин; вказати на умови  для необхідності  процесів плавлення та кристалізації;

Розвивати  логічне мислення учнів їх практичні навички  та уяву;

Формувати науковий кругозір учнів.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу.

Засоби: термометр, калориметр, лід, вода, 1-літрова пластикова пляшка льоду,  нитка № 10, дріт товщиною 0,3 мм, гирі масами 0,5 кг, 1 кг, 1,5 кг.

1. Організація класу.  Аналіз контрольної роботи.
2. Мотивація навчальної діяльності учнів.

«…Колоністи зрозуміли, що жити на цьому безлюдному острові їм доведеться довго. Тому потрібно було братись за облаштування побуту. Перш за все їм  потрібні були знаряддя праці. Для цього потрібно було переплавити залізну руду, якої навкруги  було доволі…  Залізну руду спочатку побили на дрібні шматки і руками  очистили від домішок ґрунту та піску. Потім насипали шар за шаром кам’яне вугілля і залізну руду. Таким чином, під впливом повітря, яке нагнітають за допомогою міхів, вугілля перетворювалось…  на окис вуглецю, який впливаючи на окис заліза забирав із нього кисень.  Робота була складною. Колоністи мусіли виявити неабияке терпіння та врешті решт  вони здобули перемогу й одержали залізні зливки…»  (Таємничий острів. Ж.Верн)

Ми з вами не будемо виконувати таких складних  процедур, а лише познайомимося з процесами плавлення і кристалізації, та умовами, які необхідні для цього.

3. Повідомлення теми, мети та завдань уроку
4. Сприймання нового матеріалу.

1. Характеристика процесу плавлення

Не всі тверді речовини за нормальних умов перетворюються на рідини тобто розплавлюються.

Найчастіше ми спостерігаємо плавлення і кристалізацію води – найпоширенішої рідини  в природі.

Евристична бесіда:

Як утворюються крижані бурульки?

Коли вони утворюються?

Які умови необхідні для того, щоб утворилася крижана бурулька?

Плавлення – процес переходу речовини з твердого стану в рідкий.

Проведемо дослід.

Внесемо до теплої кімнати  лід. Так, як температура навколишнього середовища більша, ніж льоду, почне відбуватися теплообмін і внутрішня енергія льоду буде збільшуватися, а при цьому  і його температура.  Досягнувши позначки 0  ⁰С – температура льоду тривалий час не збільшується, хоча в кімнаті температура не зменшується проте починає інтенсивно плавитися.  Після того, як весь лід перетворюється в воду – температура води починає зростати.

 Отже лід плавиться при температурі - 0 ⁰С. Так само всі  тверді речовини мають фіксовану температуру плавлення.

Поміркуйте.

• Чому  під час безпосереднього плавлення льоду його температура  не збільшувалась?
• На що йшла поглинута енергія нагрівника? (Учні характеризують процес на основі МКТ)

    Отже, можна зробити висновок, що енергія нагрівника, після досягнення тілом температури плавлення,  іде на руйнування міжмолекулярних зв’язків речовини і отримання властивостей рідини.

 Температура плавлення – температура, за якої тверда кристалічна речовина переходить у рідкий стан.

Розглянемо таблицю плавлення і кристалізації деяких речовин за нормальних умов.

Який метал має найбільшу температуру плавлення? Який – найменшу?

2. Характеристика процесу кристалізації.

Якщо воду винести воду на мороз і постійно вимірювати її температуру то побачимо, що при температурі   0 ⁰С вона почне замерзати – кристалізуватися.

Кристалізація – процес переходу  речовини з рідкого стану в кристалічний.

Тобто температура кристалізації рідини така ж як і температура плавлення  твердого тіла цієї ж речовини.

Знову ж таки при досягненні температури води до 0 ⁰С її температура не знижується доти, доки вся рідина не перетвориться на тверду речовину - відбувається процес формування кристалічної решітки.

Поміркуйте.

• Якщо воду поставити в холодильник, в якому  встановлена температура 0 ⁰С, чи буде вона замерзати?

3. Крижана магія. Дріт, що плавить лід

Половину пляшки необхідно зрізати, щоб мати доступ до льоду. Закріпити пляшку на штативі за допомогою струбцин. На нитці  до льоду підвісити гирю. Через деякий час нитка вріжеться в лід. Зняти її з льоду неважко. Якщо ж нитку замінити мідним дротом, то через кілька хвилин дріт вплавиться в лід але зняти його неможливо,  тому що вода над дротом знову замерзла. Для того, щоб прискорити процес плавлення потрібно збільшити масу гирі. Дріт повністю проплавить лід, але не відріже його.

      Пояснення:

Температура плавлення льоду залежить від тиску, під яким він перебуває. Завдяки малому діаметру дроту на лід створюється  великий тиск і відбувається його плавлення . процес танення льоду пов'язаний з поглинанням тепла, яке забирається  від навколишнього середовища, в тому числі і води над дротом. Це призводить до того, що вода над дротом замерзає. Теплопровідність міді набагато більша за нитку і лід, тому процес плавлення з металевим дротом набагато прискорюється.

     Запитання:

1. Якщо взяти нитку і металевий дріт однакового діаметра, то під дротом плавлення льоду відбувається значно швидше, ніж під ниткою. Чому?
2. Чому вода над дротом замерзає?
3. Чому після замерзання води утворюється шов?
4. Де в природі лід плавиться під високим тиском?

5. Закріплення  вивченого матеріалу. Осмислення об’єктивних зв’язків.

Розв’язування вправ.

1. Використовуючи таблицю температури плавлення дайте відповіді на запитання:

1. Чи можна розплавити свинець в сталевій ложці? А сталь в свинцевій ложці?
2. В якій посудині  можна розплавити  мідь – алюмінієвій, залізній, олов’яній?
3. 
   Визначте про які речовини йдеться  на рисунку?

2. Розгляньте  графіки залежності температури кристалічної (1) та аморфної ( 2 )речовин. Охарактеризуйте їх.

         t, ⁰С                                                        t, ⁰С

1.                                             τ, хв       2)                                                   τ, хв

3. Тіло людини складається на 65% з води. Чим небезпечне переохолодження  для здоров’я людини?
4. У відрі з водою плавають шматки льоду. Що відбуватиметься: буде танути лід чи замерзатиме вода?
5. Які умови необхідні для плавлення твердого тіла?
6. Які умови необхідні для кристалізації рідини?

6. Підсумок уроку.

Вправа «Незакінчене речення»

Учні підсумовують вивчене одним реченням, починаючи словами « Я зрозумів, що…»

7. Оцінювання роботи учнів. Домашнє завдання.

1. Опрацювати відповідний параграф підручника.
2. Виконати експериментальне завдання  та обґрунтувати  пояснення:

1. Покладіть сире куряче яйце в морозильну камеру на добу. Опишіть, що з ним сталося. Чому?
2. Візьміть дві однакові  пластмасові пляшки (0,5л). одну з них заповніть водою з криниці, а іншу – водою, що перед тим кипіла 1 хв й остигла до кімнатної температури. Покладіть закриті пляшки в морозильну камеру холодильника на добу. Розгляньте лід, що утворився в пляшках. Які ви помітили відмінності? Поясніть їх. Поставте пляшки поруч нагріватися  до кімнатної температури. У якій з них лід розтане швидше? Поясніть чому?