ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА.

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«Школа №3 города Енакиево»

Предмет: Физика

Класс 8

Урок 2 /8

Дата: 03.11. 2021.

Тема урока: Плавление и отвердевание тел. Температура плавления. Удельная температура плавления.

Цель урока: научить обучающихся понимать суть таких

Сформировать знания об особенностях строения и свойств веществ в различных агрегатных состояниях, о процессах плавления и кристаллизации.

 

 

ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА.

ИНСТРУКЦИЯ. Внимательно ознакомьтесь с изложенным материалом. Запишите в конспект дату, тему урока, понятия, формулы, при необходимости сделайте чертеж (рисунок)

 

Рассмотрим опыт по плавлению льда на спиртовке. Термометр, опущенный в сосуд со льдом, показывает текущую температуру, а секундомер фиксирует время процесса.

При этом легко обнаружить, что на начальном этапе нагревание льда происходит с ростом его температуры. Так он нагревается до О °С. Затем мы наблюдаем процесс плавления, который идет при постоянной темпера­туре О °С. Через определенное время весь лед превращается в воду. Только после этого температура воды начинает подниматься.

На доске можно построить график зависимости температуры от времени нагрева (рис. 5). Участок АВ - нагрев льда. Вся энергия идет на увеличение внутренней энергии вещества. Колебания молекул льда увеличиваются.

Участок ВС - плавление льда.

Этот процесс во времени более дли­тельный, чем нагрев льда, и он идет при постоянной температуре. Все количество теплоты уходит на раз­рушение кристаллических решеток.

Следующий участок - нагрева­ние воды.

После демонстрации опытов по таянию льда, плавлению и отверде­ванию кристаллических тел учащие­ся должны твердо усвоить три следующих положения:

а) Существует температура, выше которой вещество в твердом со­стоянии не может находиться.

б) Температура во время плавления остается постоянной.

в) Процесс плавления требует притока энергии к плавящемуся веществу.

1. Та температура, при которой происходит переход твердого вещества в жидкое, называется температурой плавления. Температура плавления различных веществ - табличная величина.

Далее необходимо проанализировать таблицу в учебнике (с. 28). Из таблицы видно, в каких пределах лежат температуры плавления различных веществ. Учитель может задать ряд вопросов по таблице:

- Какой из металлов, приведенных в таблице, самый легкоплавкий?

- Какой из металлов самый тугоплавкий?

Если сосуд с водой поместить в среду, где температура меньше О °С, то будет наблюдать процесс охлаждения воды с последующим отвердеванием.

Процесс кристаллизации будет идти также при постоянной температу­ре. Она называется температурой кристаллизации.

Таким образом, плавление и кристаллизация - два симметричных про­цесса. В первом случае вещество поглощает энергию извне, а во втором - отдает в окружающую среду.

Различные температуры плавления определяют области применения различных твердых тел в быту, технике. Из тугоплавких металлов изготав­ливают жаропрочные конструкции в самолетах и ракетах, атомных реакто­рах и электротехнике.

I. Закрепление изученного

С целью закрепления материала, можно коллективно разобрать не­сколько качественных задач по теме, например:

- Можно ли в алюминиевом сосуде расплавить медь? Цинк? Ответ обоснуйте.

- Какие металлы можно расплавить в медном сосуде?

- Будет ли плавиться чугунная деталь, брошенная в расплавленную медь?

- В каком состоянии (твердом или жидком) находится серебро и вольфрам при температуре 1000 °С?

- Может ли внутренняя энергия тела изменяться без изменения температуры? Приведите примеры, подтверждающие ваш ответ.

 

При плавлении нет изменения тем­пературы вещества, в то же время внутренняя энергия вещества возрастает. Это соответствует закону сохранения энергии. Все количество теплоты от нагревания идет на разрушение кристаллических решеток и, значит, на увеличение скорости движения молекул.

Так как различные тела состоят из различных атомов и молекул, то для плавления равного количества различных веществ требуется разное коли­чество теплоты. Для 1 кг льда это количество теплоты равно 334 кДж, для стали - 84 кДж.

Под удельной теплотой плавления понимают то количество теплоты, которое необходимо для превращения I кг твердого тела в жидкость при температуре плавления.

Удельная теплота плавления обозначается буквой λ (ламбда).

λ измеряется в Дж/кг:

[λ ] = Дж/кг.

λ - табличная величина, и при решении задач можно пользоваться таб­лицей 10 учебника, где приведены величины удельной теплоты плавления для различных веществ.

Для того чтобы рассчитывать количество теплоты для плавления тела произвольной массы, можно воспользоваться формулой:

Q= λ ■m,

где т - масса тела.

Эта формула вытекает из следующих соображений: если значение λ численно равно тому количеству теплоты, которое необходимо для плавле­ния 1 кг твердого тела, то для плавления, например, 3 кг льда потребуется тепла в три раза больше, чем для 1 кг.

Если рассчитывается количество теплоты, которое выделяется при кри­сталлизации тела, используется формула:

Q = - λ т.

Дано:	Решение:
т = 200 г	от = 0,2 кг, Я = 25 • 103 Дж/кг.
λ = 0,25 • 105 Дж/кг	Очевидно, что тепло будет выделяться в окруокружаю-
Q =?	окружающую среду, следовательно:
	Q = -Я от, 6 = -0,25 ■ Ю3 Дж/кг • 0,2 кг =
	= 5 ■ 103 Дж.

(Ответ: Q = 5 • 10³ Дж.)

 

Знак «-» указывает на то, что вещество при кристаллизации уменьшает свою внутреннюю энергию. При решении задач необходимо понимать, что выведенные формулы используются для расчета количеств теплоты лишь тогда, когда температура тела равна температуре плавления.

I. Решение задач Задача 1

Какое количество теплоты выделится в окружающую среду при кри­сталлизации 200 г свинца?

Задача 2

Какое количество теплоты необходимо для плавления 0,5 кг льда? На­чальная температура льда -10 °С.

Эта задача несколько сложнее. Ясно, что лед сразу плавиться не будет: сна­чала его необходимо нагреть до температуры плавления. То есть количество теплоты в этом процессе будет складываться из двух составляющих: 6, и 62-

Решение:

Q1 = с_л • т (/щ, - <₀) - количество теплоты, которое идет на нагревание льда.

6г = Я ■ т - количество теплоты, которое идет на плавление льда.

Таким образом, Q ⁼ 61 + 62⁼ с„т (/„л - <о) + Ятя.

Q6 = 2100-^- 0,5 кг -10 °С + 3,5 10⁵^-0,5 кг = кг-°С кг

= 180,5 Дж.