Количество теплоты, необходимое для плавления тел и выделяющееся при его кристаллизации

Время

Действия учителя

Действия обучающихся

9.00-9.01

Организационный момент. Приветствие. Напоминание своего ФИО (если кто не знал). Проверка отсутствующих в классе

Приветствуют учителя, занимают свои места.

9.01-9.03

Подготовка к усвоению нового материала.

Тема сегодняшнего урока: «Количество теплоты, необходимое для плавления тел и выделяющегося при его кристаллизации». Запишите тему в тетрадь.

Записывают в тетрадь тему урока «Количество теплоты, необходимое для плавления тел и выделяющегося при его кристаллизации»

9.03-9.13

Актуализация опорных знаний учащихся.

Но прежде чем начать изучение новой темы, давайте вспомним ранее изученный материал и ответим на следующие вопросы.

1.       Что такое вещество? (То из чего состоят физические тела).

2.       Приведите примеры различных веществ. (Дерево, стекло, пластмасса, железо, алюминий, серебро)

3.       В каких агрегатных состояниях может находиться вещество? (в твердом, в жидком, в газообразном).

4.       Приведите примеры вещества и его агрегатное состояние. (твердые – золото, стекло, воск, титан;  жидкие – ртуть, масло, вода; газообразные – воздух, кислород, аммиак)

5.       Назовите, какие вы знаете процессы, при которых происходят изменения агрегатного состояния вещества?

6.       Что называют температурой плавления вещества? (Температура, при которой плавится вещество)

7.       Что называют температурой кристаллизации вещества? (Температура, при которой вещество отвердевает (кристаллизуется))

Отвечают на вопросы

9.13-9.28

Объяснение нового учебного материала.      Для того, чтобы расплавить какое-либо вещество в твердом состоянии, необходимо его нагреть. И при нагревании любого тела отмечается одна любопытная особенность. Особенность такая: температура тела растет вплоть до температуры плавления, а потом останавливается до того момента, пока все тело целиком не перейдет в жидкое состояние. После расплавления температура вновь начинает расти, если, конечно, продолжать нагревание. То есть, существует такой промежуток времени, когда мы нагреваем тело, а оно не нагревается. Куда же девается энергия тепла, которую мы расходуем? Чтобы ответить на этот вопрос, надо заглянуть внутрь тела.

В твердом теле молекулы расположены в определенном порядке в виде кристаллов. Они практически не двигаются, лишь слегка колеблясь на месте. Для того, чтобы вещество перешло в жидкое состояние, молекулам необходимо придать дополнительную энергию, чтобы они смогли вырваться от притяжения соседних молекул в кристалликах. Нагревая тело, мы придаем молекулам эту необходимую энергию. И вот пока все молекулы не получат достаточно энергии и не разрушатся все кристаллы, температура тела не повышается.

при отвердевании вещества выделяют такое же количество тепла, которое требовалось затратить на их расплавление. Молекулы, теряя энергию, образуют кристаллы, будучи не в силах сопротивляться притяжению других молекул. И опять-таки, температура тела не будет понижаться вплоть до того момента, пока не отвердеет все тело, и пока не выделится вся энергия, которая была затрачена на его плавление. То есть удельная теплота плавления показывает, как сколько надо затратить энергии, чтобы расплавить тело массой m, так и сколько энергии выделится при отвердевании данного тела.

Опыты показывают, что для разных веществ одной массы требуется разное количество теплоты для полного его расплавления.

Давайте сами убедимся в этом на примере подготовленного опыта.

Демонстрация. Плавление кусочков льда и воска одинаковой массы, находящихся при температуре плавления

То есть существует определенная величина, от которой зависит, сколько тепла необходимо поглотить веществу для расплавления или выделить при кристаллизации. И величина эта различна для разных веществ.

Эта величина в физике называется удельная теплота плавления вещества.

Давайте попробуем сформулировать более четкое определение удельной теплоты плавления.

Удельная теплота плавления – это физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо для превращения 1 кг кристаллического вещества, взятого при температуре плавления, в жидкость той же температуры.

Опять же, вследствие опытов установлены значения удельной теплота плавления для различных веществ различны и собраны в специальные таблицы, из которых можно почерпнуть эти сведения. Вы можете увидеть подобную таблицу у вас в учебнике на стр.106 или в вашем задачнике на стр.206.

Обозначают удельную теплоту плавления греческой буквой λ (лямбда), а единицей измерения является 1 Дж/кг. Давайте запишем это в тетрадь:

λ – удельная теплота плавления

[λ] - Дж/кг ( таблица)

Чтобы найти количество теплоты, необходимое для плавления кристаллического тела произвольной массы, надо удельную теплоту плавления этого тела умножить на его массу:

Q=λ • m

Количество теплоты, выделяемое телом, считается отрицательным. Поэтому при расчете количества теплоты, выделяющегося при кристаллизации вещества массой m, следует пользоваться той же формулой, но со знаком «-»:

Q=-λ • m

Следует помнить, что данные формулы можно применять только к тем телам, которые уже имеют температуру, равную температуре плавления. Если же она отлична от нее, то предварительно следует рассчитать то количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела или которое выделяется телом при кристаллизации.

Температура плавления каждого вещества различна. Мы можем посмотреть ее в таблице стр. 105 в вашем учебнике или в задачнике стр. 207

Наблюдают, отвечают на вопросы, делают записи в тетради.

9.28-9.43

Закрепление полученных знаний.

Ответьте на вопросы:

1.      Что называют удельной теплотой плавления тела?

2.      Удельная теплота плавления серебра 87 кДж/кг, что показывает это число?

3.      Удельная теплота кристаллизации стали 84 кДж/кг, что показывает это число?

4.      По какой формуле вычисляют количество теплоты, необходимое для плавления тела?

5.      По какой формуле вычисляют количество теплоты, выделяющееся при кристаллизации вещества?

А теперь давайте используем наши знания на практике и решим несколько задач.

№1.Определить количество теплоты, необходимое для плавления 500 г чугуна, взятого при температуре 1200 °С.

№2.Определите количество теплоты, выделяемое при кристаллизации 1500 г спирта, взятого при температуре  -114 °С (этиловый).

№3.Металлический образец массой 2 кг взят при температуре плавления и полностью расплавлен, при этом было израсходовано 420 кДж теплоты. Определите, что это за вещество и чему равна температура плавления этого металла?

Для следующей задачи, нам необходимо вспомнить такое понятие как удельная теплоемкость. Кто-нибудь может сказать определение этой физической величины? (Удельная теплоемкость – это физическая величина, которая показывает, какое количества теплоты требуется для нагревания 1 кг вещества на 1 °С.)

А кто может записать расчета количества теплоты, необходимого для нагревания тела  и выделяемого им при охлаждении?                        (Q = cm (t₂ – t₁))

№4.Для приготовления чая турист положил в котелок лёд массой 2 кг, имеющий температуру О °С. Какое количество теплоты необходимо для превращения этого льда в кипяток при температуре 100 °С? Энергию, израсходованную на нагревание котелка, не учитывать.

Отвечают на вопросы, делают записи в тетради. Решают задачи у доски и на местах.

9.43-9.45

Домашнее задание.

·         Параграф 39.

·         Задачи №1082 и №1084 из «Задачника по физике»

Записывают домашнего задания в дневник.

Дано:

m = 500 г

λ = 2,7*10⁵ Дж/кг

t = 1200 °С

Си

0,5 кг

Дж/кг

Решение:

Из таблицы, в которой указаны температуры плавления разных веществ, видим, что температура плавления чугуна равна 1200 °С. Значит, чугун взят при температуре плавления, поэтому задача решается в одно действие:

Q = λ * m

Q = 2,7*10⁵ Дж/кг* 0,5 кг=13,5*10⁵Дж =135 000Дж.

Ответ: Q = 135 000 Дж

Найти:

Q – ?

Дж

Дано:

m = 1500 г

λ = -1,1*10⁵ Дж/кг

t = -114 °С

Си

1,5 кг

Дж/кг

°С

Решение:

Из таблицы, в которой указаны температуры кристаллизации разных веществ, видим, что температура кристаллизации спирта равна -114 °С. Значит, спирт взят при температуре кристаллизации, поэтому задача решается в одно действие:

Q = -λ* m

Q = -1,1*10⁵ Дж/кг*1,5кг = 1,65*10⁵Дж=165 000Дж

Ответ: Q = 165 000Дж

Найти:

Q – ?

Дж

Дано:

m = 2 кг

Q = 420кДж

Си

кг

0,42*10⁵ Дж

Решение:

Для определения, из какого вещества изготовлен металлический образец, определим его удельную теплоту плавления.

Q = λ* m,  λ= Q/m

λ = 0,42*10⁵ Дж / 2 кг = 0,21*10⁵Дж/кг

по таблице найдем, какому веществу она соответствует

λ = 0,21*10⁵Дж/кг – медь

затем по таблице восстановим соответствующую температуру плавления

t_{пл.меди}=1085°С

Ответ: Медь; t_пл.=1085 °С

Найти:

λ _(в-во) - ?

t_пл.- ?

Дж/кг

°С

Дано:

m = 2 кг

t₁ = 0 °С

t₂ = 100 °С

λ = 3,4*10⁵ Дж/кг

с = 4,2*10³ Дж/(кг*°С)

Си

кг

°С

°С

Дж/кг

Дж/(кг*°С)

Решение:

Лед прежде всего должен расплавиться, а для этого потребуется количество теплоты:

Q₁ = λ* m

Q₁ = 3,4*10⁵ Дж/кг*2 кг = 6,8*10⁵ Дж

Для нагревания полученной изо льда воды от 0 до 100 °С потребуется количество теплоты:

Q₂ = cm*(t₂ – t₁)

Q₂ = 4,2*10³ Дж/(кг*°С) * 2кг* (100°С - 0°С)= =8.4*10⁵ Дж

Общее количество теплоты:

Q = Q₁ + Q₂

Q = 6,8*10⁵ Дж + 8.4*10⁵ Дж = 15.2*10⁵ Дж

Ответ: Q = 15.2*10⁵ Дж

Найти:

Q - ?

Дж