Урок "Плавлення і кристалізація. Питома теплота плавлення."

Фізика 8 клас    

Тема: Плавлення та кристалізація. Питома теплота плавлення.

Мета:

начальна:Сформувати уявлення про перехід речовини з одного агрегатного стану в інший; показати практичне застосування знань про процеси плавлення і кристалізації; Поглибити розуміння учнями процесів плавлення та кристалізації речовин; увести поняття питомої теплоти плавлення речовини, формулу для кількості теплоти, необхідної для плавлення речовини певної маси.

розвивальна:Розвивати логічне мислення, розширити кругозір учнів.

виховна:Викликати цікавість до вивчення предмету.

Тип уроку: комбінований

Засоби: термометр, лід, вода.

План

1. Актуалізація опорних знань.

2. Вивчення нового матеріалу. 

3. Вчимося розв’язувати задачі.

4. Запитання на закріплення вивченого. 

5. Домашнє завдання.

Хід уроку

1. Актуалізація опорних знань.

1. Чи є відмінність між молекулами води, пари і льоду?

2. Чи змінюється під час охолодження шматка заліза його об’єм, маса,  густина, середня швидкість руху молекул?

3. Чи можна вважати, що об’єм газу в посудині дорівнює сумі об’ємів його  частинок?

2. Вивчення нового матеріалу. 

1. Процеси плавлення та кристалізації, температура плавлення.

 Плавлення - це процес переходу речовини з твердого стану в рідкий. Простежимо зміну температури снігу в процесі його танення в теплій кімнаті.

- Чому сніг почав танути? Чому цей процес відбувся не відразу (не миттєво)?  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.  Сили взаємодії між атомами в  кристалічних гратках різних твердих тіл не  однакові, тому одні кристалічні тіла  плавляться при низькій температурі, інші – при високій. Лід, наприклад, плавиться при 

температурі 0°С, свинець – при 327°С,  олово – при 232°С, а сталь – при 1500°С. 

(Підручник. Додаток. Таблиця 2, ст. 229 )

 За певних умов рідини переходять у твердий стан.  

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

Вимірюючи температуру речовин під час їх охолодження та  подальшої кристалізації, доходимо таких висновків:

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.

2. Графік процесів плавлення та кристалізації

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

Отже:

∙ Для плавлення кристалічних тіл потрібно попередньо нагріти їх до певної  температури - температури плавлення (tпл).

∙ Під час плавлення кристалічних тіл температура речовини не змінюється  (теплота, яку отримує тверде тіло, витрачається на руйнування хімічних  зв'язків між його молекулами чи атомами при перетворенні у рідину).

∙ Для здійснення плавлення необхідна неперервна передача теплоти до  тіла, яке плавиться.

Під час плавлення теплота поглинається, а під час кристалізації виділяється.  Поглинута енергія йде на руйнування зв’язків між частинками, з яких  складається речовина, тому температура її на даному етапі не змінюється. При  кристалізації, під час утворення зв’язків енергія вивільняється, проте  температура знову залишається незмінною.

 Під час переходу речовини з одного стану в інший її маса не змінюється, а  густина (а отже, і об’єм) - змінюється.

3. Питома теплота плавлення речовини

 Оскільки у різних речовин атоми і молекули взаємодіють з неоднаковою  силою, то для їх плавлення потрібна різна кількість теплоти. Для  характеристики енергетичних затрат, пов’язаних із переходом речовини з  твердого стану в рідкий, вводять фізичну величину, яка називається питомою  теплотою плавлення, позначається λ (читається «лямбда»).

 Питома теплота плавлення – це фізична величина, що показує яка  кількість теплоти необхідна для перетворення 1 кг речовини із твердого  стану в рідкий за температури плавлення.

 Вимірюється в джоулях на кілограм 

[λ ] = 1 Дж/кг.

 Питому теплоту плавлення речовин визначають дослідним шляхом і  фіксують у таблицях (Підручник. Додаток. Таблиця 3, ст. 230 ).

4. Обчислюємо кількість теплоти, яка необхідна для плавлення речовини  або виділяється під час її кристалізації

 Щоб визначити кількість теплоти, необхідну для плавлення твердого тіла  будь-якої маси, треба питому теплоту плавлення речовини помножити на  масу тіла:

λ = Q /m, [λ ] =1 Дж /кг            Q= mλ ,

Для характеристики процесу тверднення вводять поняття питомої теплоти  кристалізації. Її фізичний зміст такий самий, як і питомої теплоти плавлення: це  кількість теплоти, необхідна для перетворення 1 кг речовини з рідкого стану в  твердий за температури кристалізації.

Отже, для перетворення 1 кг речовини із твердого стану в рідкий або  навпаки – з рідкого в твердий потрібна однакова кількість теплоти.

3. Вчимося розв’язувати задачі.

Задача №1 Яку кількість теплоти потрібно передати шматку льоду масою 5 кг із температурою 0 С, щоб він повністю розтанув?

Задача №2. Яка кількість теплоти виділиться в результаті кристалізації 6 кг міді? Мідь взято за температури кристалізації.

Задача №3. Яку кількість теплоти потрібно витратити, щоб із 4 кг снігу з температурою -10 С отримати 4 кг окропу?

Задача №4. Яку кількість теплоти потрібно витратити,щоб перетворити лід масою 5 кг з температурою – 20 С у воду з температурою 40 С?

4. Запитання на закріплення вивченого.

1. Який процес називають плавленням?

2. Як змінюється температура речовини в процесі плавлення? 3. Який процес називають кристалізацією?

4. Порівняйте температури плавлення і кристалізації речовини. 5. Питома теплота плавлення сталі становить 84 кДж/кг. Що це означає? 6. Від чого залежить кількість теплоти, що виділяється під час кристалізації  речовини?

7. Яким є фізичний зміст питомої теплоти плавлення?

8. Як обчислити кількість теплоти, що необхідна для плавлення речовини або  виділяється під час її кристалізації?

5. Домашнє завдання.

 Вивчити: параграфи 11, 12; виконати вправу 11 (2, 3), вправу 12 (3)