2 043 перегляд(ів)

Урок: Пояснення змін агрегатних станів речовини на основі молекулярно-кінетичних уявлень

Мета:визначити рівень знань учнів з теми, узагальнити та систематизувати зна­ння учнів про особливості процесів нагрівання, згоряння, плавлення, кристалізації, пароутворення та конденсації; фор­мувати і розвивати вміння розв’язувати задачі; розвивати логічне мислення.

Основні поняття: нагрівання, охолодження, плавлення, кристалізація, випаровування, конденсація, згоряння, кількість теплоти.

Обладнання: таблиці на види теплопередач.

Тип уроку: узагальнення та систематизація знань.

Крапля думки про природу породжує

і могутню річку думки.

В. Сухомлинський

Хід уроку

І. Розминка

Зачитування віршів, казок про воду.

ІІ. Актуалізація опорних знань

Виконання завдань самостійної роботи

Варіант І

1. Виберіть процес переходу речовини з твердо­го стану в рідкий:

A) кипіння;        Б) плавлення;         B) пароутворення;       Г) конденсація.

2.  Визначте, користуючись таблицею, в якому рядку розміщені речовини в порядку зростання температури кипіння:

A) ацетон, бензин, вода, ефір;                        Б) ефір, ацетон, ртуть, вода;

B) азот, ацетон, ефір, молоко;                         Г) азот, кисень, аміак, ацетон.

3.  Вкажіть, у яку погоду швидше висихають калюжі після дощу:

A) теплу й безвітряну;                                      Б) холодну й вітряну;

B) холодну й безвітряну;                                  Г) теплу й вітряну.

4. Виберіть місце, де температура кипіння води буде вища:

А) на рівні моря;                                                           Б) на високій горі;

В) на невисокій горі;                                                     Г) у глибокій шахті;

Ґ) однакова скрізь.

5. У посудину з 2 кг води при 20 °С вкинули 500 г льоду за температури 0 °С. Визначте темпе­ратуру, що встановиться в посудині, знехтувавши її теплоємністю.

Варіант II

1.  Виберіть перехід речовини з газоподібного стану в рідкий:

A) сублімація;          Б) конденсація;         B) конвекція;          Г) пароутворення.

2.  Визначте, користуючись таблицею, в якому рядку речовини розміщені в порядку зменшення їх питомої теплоти плавлення:

A) чавун, сталь, олово, залізо;                        Б) залізо, олово, сталь, чавун;

B) залізо, чавун, олово, сталь;                        Г) залізо, чавун, сталь, олово.

3.  Водяна 100-градусна пара в закритій посу­дині сконденсувалася. Вкажіть величину, що при цьому не змінилася:

А) внутрішня енергія;                                                    Б) маса;

В) густина;                                                                       Г) швидкість руху молекул.

4.  Виберіть розплавлений метал, яким можна заморозити воду:

A) сталь;             Б) калій;           B) титан;            Г) свинець;                Ґ) ртуть.

5.  Через 600 г води за температури 20 °С про­пускають 100-градусну водяну пару. Температура води стала 70 °С. Визначте масу пари.

III. Мотивація навчальної діяльності

Ми з вами вивчили всі види теплопередач, які змінюють агрегатні стани тіл, речовин, змінюючи молекулярну будову.

Давайте їх пригадаймо і закріпимо графічно

1. Нагрівання твердої речовини

У твердих кристалічних тілах атоми (молекули) займають певні впорядковані положення  в просторі і  здійснюють  коливальні рухи, не змінюючи цих положень. Кінетична енергія частинок твердого тіла значно менша за їх потенціальну енергію. Якщо твердому тілу передавати енергію, то температура почне зростати. Розмах коливань атомів збільшуватиметься, зроста­тиме їх кінетична енергія. Внутрішня енергія твердої речовини зро­стає на величину наданої кіль­кості  теплоти:

∆U1 = Q1 = cm(tпл – t0), де tпл – температура плавлення, t0 – початкова температура.

c – питома теплота твердого тіла.

На графіку  – це ділянка АВ для речовини лід.

2. Плавлення

Коли температура льоду, що нагрівається, досягне 0° С, вона пере­стає підвищуватись, не дивлячись на продовження припливу енергії. Ця енергія йде на розривання зв’язків між молекулами. Розмах коливань молекул стає таким значним, що молекули покидають свої стабільні положення. Кінетична енергія молекул приблизно дорівнює потенціаль­ній. Речовина змінює свою структуру – плавиться. Внутрішня енергія речовини зростає на ве­личину наданої кількості тепло­ти:

∆U2 = Q2 = λm.

На графіку – це ділянка ВС, речовина вже – вода.

3. Нагрівання рідини

У рідині молекули коливаються дуже короткий час на одному місці, потім стрибком переска­кують на інше і т.д. Під час передачі енергії рідині швидкість руху молекул зростає, збільшується їх кінетична енергія. Внутрішня енергія рі­дини зростає на величину отриманої кількості теплоти: ∆U3 = Q3 = cрm(tк  – tпл),

де ср –  питома теплоємність рідини, tк – температура кипіння.

На графіку ділянка СD – нагрівання води.

 

4. Кипіння і пароутворення

З підвищенням температури рідини зв’язки між її молекулами по­слаблюються. Частина молекул з порівняно великою кінетичною енергією, опинившись біля поверхні рідини, долає притягання сусідніх молекул і вилітає з рідини. Відбувається випаровування. Коли температура рідини досягає температури кипіння, швид­кість руху молекул вже така велика, що кінетична енергія значно перевищує потенціальну енергію молекул. Енергія, що пере­дається рідині, йде на подолання сил притягання між молекула­ми і збільшення відстаней між ними.

Рідина інтенсивно випаровується з поверхні і всередині. Відбу­вається процес кипіння. Внутрішня енергія речовини зростає (хоч температура не змінюється) на величину наданої кількості тепло­ти:         ∆U4 = Q4 = rm.

На малюнку кипінню води відповідає ділянка DE.

5. Нагрівання  пари

Якщо пару нагрівати, то кінетична енергія молекул зростатиме. Молекули швидко літають від одного зіткнення до іншого. Збільшення внутрішньої енергії пари дорівнює наданій кількості теплоти: ∆U5 = Q5 = cпm(t – tк  ), де cп – питома теплоємність пари, t – температура, при якій закінчується нагрівання пари, tк. – температура кипіння. На малюнку нагріванню пари відповідає ділянка EF.

Внутрішня енергія  льоду  перетвореного на пару  зросла на

∆U = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5

6. Охолодження  пари

Коли пару охолоджувати, то швидкість руху молекул зменшува­тиметься, їх кінетична енергія також зменшиться. Внутрішня енергія пари, охолодженої до температури конденсації зменшить­ся на величину відданої кількості теплоти:

Q6 = cпm(t – tк  ).

На малюнку  охолодженню пари  відповідає ділянка графіка FG.

7. Конденсація пари

Якщо відбирати у пари енергію, вона починає конденсуватися за тієї самої температури, що відбувалося кипіння. Під час конденсації молекули перестають вільно літати від зітк­нення до зіткнення, їх рух набуває переважно коливального ха­рактеру. Кінетична енергія зменшується, внутрішня енергія теж, але температура не змінюється, доки вся пара не сконденсується. Внутрішня енергія речовини зменшується на величину: Q7 = rm.

На графіку  ділянка GK відповідає конденсації пари.

8. Охолодження  рідини

Якщо продовжувати відбирати енергію у рідини, вона охолод­жується, віддаючи теплоту: Q8 = cрm(tк  – tпл). Кінетична енергія молекул зменшується, перескоки з одного місця на інше відбува­ються все рідше, розмах коливань зменшується. Внутрішня енергія рідини, що охолоджується, зменшується.

На графіку ділянка KL  – охолодження води від 100° С до 0° С.

9. Кристалізація

Коли температура охолоджуваної рідини досягне її температури тверднення, перескоки молекул з одного місця на інше припи­няться, якщо продовжувати відбирати у речовини енергію. Моле­кули займатимуть стабільні положення на невеликій відстані одна від одної, їх потенціальна енергія взаємодії переважатиме над кінетичною енергією. Відбувається кристалізація. Внутрішня енергія речовини зменшується на величину відданої кількості те­плоти: Q9 = λm. Температура речовини не змінюється.

На малюнку ділянка LM графіка відповідає кристалізації.

10. Охолодження твердого тіла

При охолодженні твердого тіла від його температури тверднення кінетична енергія молекул зменшуватиметься, потенціальна енергія значно переважатиме над кінетичною. Зменшення внут­рішньої енергії твердої речовини дорівнює відданій при охо­лодженні кількості теплоти: Q10 = cm(tпл – t1), де t1 – температура, за якої припиняють охолодження.

На графіку охолодженню льоду відповідає ділянка MN .

Внутрішня енергія пари при охолодженні  зменшилася на

∆U  = Q6 + Q7 + Q8 + Q9 + Q10 .

Слід зазначити, що якщо взяти  температуру t1 таку ж як t0  то ∆U  нагрівання буде таким же як ∆U охолодження.

IV.  Сприйняття та засвоєння нового мате­ріалу

Розв’язування вправ та задач

1. Як утворюються льодяні бурульки?

Для утворення бурульки необхідна наяв­ність двох температур: танення снігу (вище нуля) та кристалізації води (нижче нуля).

Ідеальним місцем для протікання про­цесу є похилі дахи будинків: сніг на даху тане, під впливом сонячного проміння він нагрівається до температури вище нуля, а на краєчку даху вода кристалізується, бо тут температура нижче нуля. На краплю, що кристалізува­лася, натікає наступна, яка також кристалізується. Так утворюється бурулька.

2. Як треба смажити картоплю, щоб отримати хрусткі шматочки? (Не накривати кришку пательні, щоб зайва рідина випаровувалась)

3. Яку кількість теплоти необхідно надати 1 кг льоду, взятому за температури –

-10° С, щоб перетворити його на окріп  і  5% випарувати при 100° С ?

VII. Підсумки уроку

Вправа «М’ячик-говорунчик»

М’ячик маленького розміру учитель кидає од­ному з учнів із проханням підбити підсумки уроку. Той, висловивши одну з тез уроку, кидає м’яч іншо­му і т. д.

VII. Домашнє завдання

Розв’язати задачі:

1) У радіаторі парового опалення за 4 год сконденсувалося   10 кг водяної пари при 100 °С і вода вийшла з радіатора при температурі   85°С. Яку кількість теплоти радіатор передавав щохвилини навколишньому середовищу?

2)  Залізну заготовку при температурі 800 ° С, масою 2 кг занурюють у мокрий сніг, масою 3 кг. Після теплообміну сніг повністю розтанув. Визначте скільки води було у мокрому  снігу?

Icon of Uroku 8 (61) Uroku 8 (61) (645.6 KiB)
Скачав конспект! Скачай презентацію-->
загрузка...

2 comments for “Урок: Пояснення змін агрегатних станів речовини на основі молекулярно-кінетичних уявлень

  1. олександра
    12.05.2014 at 04:41

    спасибі

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *