Урок в 8 классе

Тепловые процессы

Всякий раз, когда ум может сформулировать истину, он празднует маленькую победу.

Дж.Сантаяна

Тепловые процессы.

Урок обобщения и проверки знаний учащихся.

Цель урока: формировать умение обобщать и систематизировать изученный материал по теме: « Внутренняя энергия, способы ее изменения. Тепловые процессы. Графики зависимости температуры от времени. Основные формулы для расчета количества теплоты».

Различия в молекулярном строении твердых, жидких и газообразных тел (фрагмент «Поведение молекул в жидкости, газе и твердом теле»)

Скорость движения молекул зависит от температуры тела

Интересный факт (Я.И.Перельман)

Человек гораздо выносливее по отношению к жаре, чем обычно думают: он способен переносить в южных странах температуру заметно выше той, какую мы в умеренном поясе считаем едва переносимой. Летом в Средней Австралии нередко наблюдается температура 46 °С; там отмечалось даже 55 0 С в тени. При переходе через Красное море в Персидский залив температура в судовых помещениях достигает 50 °С и выше, несмотря на непрерывную вентиляцию.

Наиболее высокие температуры, наблюдавшиеся в природе на земном шаре, не превышали 57°С, зафиксированных в Долине Смерти в Калифорнии. Зной в Средней Азии не превышает 50° С.

Проводились опыты для определения высшей температуры, какую может выдержать человеческий организм. Оказалось, что при весьма постепенном нагревании в сухом воздухе он способен выдержать температуру не только кипения воды, 100 °С, но и много выше, до 160° С, что доказали английские физики Благден и Чентри, проводившие целые часы в натопленной печи хлебопекарни. «Можно сварить яйца и изжарить бифштекс в воздухе помещения, в котором люди остаются без вреда для себя», - замечает по этому поводу Дж. Тиндаль.

1. Нагреваем гвоздь на спиртовке, потом опускаем в холодную воду. Как изменились следующие параметры:

Скорость движения молекул железа при нагревании

Скорость движения молекул воды

Объем гвоздя при этих опытах

Вопрос: «Какая энергия тела изменилась?»

Определение. Внутренняя энергия – кинетическая энергия всех молекул, из которых состоит тело, и потенциальная энергия их взаимодействия.

1. Обладают ли внутренней энергией: воздух; гранитный памятник, тело с температурой 0 °С тело, с температурой -200 °С?

Задача для любителей биологии

Мышки дрожат не только от холода, но и для того чтобы согреться. При дрожании скелетных мышц тепла выделяется не так уж и много, но биохимические реакции выделения тепла резко ускоряются. Подрожит мышка, постучит зубками и запустит на полную мощность свою «отопительную систему».

А почему изменяется внутренняя энергия мышки? (Механическая энергия превращается во внутреннюю).

Способы изменения внутренней энергии

Совершение механической работы Теплопередача

Теплопроводность Конвекция Излучение

Анимации

1. Зачем кусты роз на зиму укрывают опилками? (Опилки являются плохим проводником тепла)

2. Шмели собирают нектар и пыльцу даже в Заполярье. Почему они не замерзают?

3. Зачем ручки утюгов, сковородок, паяльников делают из дерева или пластмассы?

4. В летней душевой комнате бак для воды покрасили в черный цвет. Почему?

5. Бывают ли стены из воздуха?

Опыты.1. Нагревание колбы с водой и кристаллами марганцовки.

2. Нагреваем граненый стакан

Пословицы, поговорки и загадки:

1. Снег – одеяло для пшеницы: чем толще, тем лучше ей спится.

2. Свет пропускает, а тепло не выпускает. (Стекло)

3. Зимой нет теплее, летом нет холоднее. (Погреб)

4. Под окошком гармонь горяча, как огонь. (Батарея отопления.)

Важнейшим этапом в развитии учения о тепловых явлениях было установление различия между понятиями «количества теплоты» и «температура». Первым кто отчетливо сформулировал мысль о необходимости различать две характеристики тепловых явлений – экстенсивную(теплоту) и интенсивную (температуру), - был английский ученый Джозеф Блек.

Количество теплоты – энергия, которую тело получает или отдает в процессе теплопередачи.

Заполнение первых двух строк таблицы (процессы нагревания и охлаждения)

Экспериментальная задач.

Возьмите пробирку, заполненную наполовину водой, плотно зажмите в руке. Пользуясь мензуркой и термометром, определите количество теплоты, переданное воде в процессе теплопередачи.

Ответ: Q = с m (t 2 – t 1 )

Решение качественных задач

1. Два тела одинаковой массы из серебра и меди опустили в кипяток. Одинаковое ли количество теплоты получили тела?

2. Двум телам из меди и свинца, имеющим одинаковую температуру, передали одинаковое количество теплоты. Какое тело горячее, если массы тел одинаковы?

3. Стальную и медную детали нагрели до одинаковой температуры и для закалки опустили в воду. Одинаковое ли количество теплоты отдали заготовки, если их массы равны?

Ответы: из меди, свинца, стали.

Задача 1

Какое количество теплоты получает человек, выпив стакан воды массой 100г при температуре 46,6 °С, если нормальная температура человека 36,6° С?(4200 Дж.)

Человек получает энергию при приеме пищи, во время сна и тратит при физической умственной работе. Чтобы быть красивыми и духом и телом должен существовать баланс потребления и расхода энергии. Для этого нужно вести здоровый образ жизни.

Удельная теплота сгорания пищевых продуктов, Дж/кг

Хлеб ржаной………………8 880

Говядина…………………..7 524

Кефир……………………...2 700

Молоко…………………….2 800

Сельдь……………………..12 900

Опыт 1. Горение свечи.«Чтобы согреть других свеча должна гореть» (Майкл Фарадей)

2. Накрыть свечу пустым стаканом. Какое условие горения нарушается?

Процесс горения: атомы углерода при горении соединяются с двумя атомами кислорода, образуя углекислый газ.

Заполнение 3 строки таблицы

Историческая справка

Получение и освоение огня – заметная страница в истории цивилизации. Археологи установили, что остаткам первых костров около 400 тыс. лет. Тогда огонь получали случайно (от молнии), поддерживали и берегли. Позднее (около 300 тыс. лет назад) безвестные гении научились добывать огонь трением, а еще позднее изобрели огниво, которым пользовались до 19 в. Спички появились в 1855г.

Сегодня внутренняя энергия топлива используется так широко и разнообразно, что ощущается острая нехватка угля, нефти, газа. Чрезвычайно важным становится рациональное, экономичное использование топлива. По самым оптимистическим

прогнозам разведанных запасов хватит лишь на 500 лет.

Задача 2

Для питания котла водяного отопления требуется в день 35 МДж энергии. Сколько нужно ежедневно сжигать для питания котла: а) – дров;

б) – нефти;

в) – каменного угля;

г) – природного газа;

д) – древесного угля.

Ответы: а) 3,5 кг; б) 0,8 кг; в) 1,3 кг; г) 0,8 кг; д) 1,03 кг.

Какое вещество при сжигании выделяет больше всего энергии? (водород)

Японская автомобильная фирма «Мазда» в первой половине 1990-х гг. сконструировала и испытала первый в мире автомобиль с водородным двигателем. Он может преодолевать без дозаправки 230 км и развивать скорость до 170 км/ч. Автомобиль снабжен не обычным, а роторным двигателем в 130 л. с. В 1996г. Германский автомобильный концерн «Даймлер – Бенц» выпустил автомобиль на водородных топливных элементах.

Задачи и вопросы:

1. Могут ли быть в жидком состоянии водород?

2. Может ли быть железо в жидком состоянии?

3. Как называется процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое?

Заполнение 4 и 5 строки таблицы

4.Температура газовой горелки 500 °С. Посудой, из каких материалов можно пользоваться?

5. Какой металл расплавится в ладони?

6. Вы – главный конструктор аппарата для полета к Солнцу. Температура фотосферы Солнца 6000 °С. Из каких материалов можно сделать аппарат?

Тестовое задание (работа по карточкам)

По графику определить, из какого вещества сделана деталь; какому из процессов соответствует участок 1, 2; какое количество теплоты выделяется при этих процессах, если масса детали 100 г?
Ответы:1 вариант АВБАГ; 2 вариант ВГАБВ; 3 вариант БАГВА; 4 вариант ББВГА;

5 вариант ГГАДБ.

Могут ли быть в газообразном состоянии железо и золото?

Может ли воздух быть в твердом и жидком состоянии?

Парообразование (испарение) – процесс перехода из твердого состояния в газообразное.

Заполнение 6 и 7 строки таблицы

Задача для любителей литературы.

«Ливень хлынул неожиданно, и тогда гроза перешла в ураган. В том самом месте, где около полудня, близ мраморной скамьи в саду, беседовали прокуратор и первосвященник, с ударом, похожим на пушечный, как трость, переломило кипарис. Вместе с водяной пылью и градом на балкон под колонны несло сорванные розы, листья и песок». (М. А. Булгаков. Мастер и Маргарита).

Так Булгаков описывает дождь, ливень, ураган, град. Расскажите об этих природных явлениях с точки зрения физики. Какие тепловые процессы показаны в данном фрагменте? Можно ли по погоде определить температуру воздуха?(Дождь и ливень – процессы конденсации воды в атмосфере. Град – процесс кристаллизации воды в атмосфере. Вода в жидком и твердом состояниях находится в равновесии при 0°С, поэтому можно предположить, что температура близка к 0ºС.)

1. Почему температура остывшей воды в стакане всегда ниже комнатной температуры?

2. Почему при повышенной температуре врач прописывает потогонное средство?

3. Почему хлеб черствеет?

4. Какую наибольшую температуру можно измерить спиртовым термометром?

Интересный факт.

1.У зайца большие уши, но совсем не для того, чтобы слушать, а для того, чтобы ими… потеть. Сидит в летний зной заяц под кустом, и ему совсем пить не хочется. Лишнее тепло улетучивается через тонкие горячие заячьи уши с большим количеством кровеносных сосудов. Каждый квадратный сантиметр уха излучает до 10 калорий тепла в час. В жару заячьи уши отводят треть тепла, образующегося при обмене веществ.

2.У слона в коже нет ни одной потовой железы. А так и перегреться на жаре да в работе можно. Но водоем у слона всегда «под рукой», т.е. под хоботом. Набирает слон слюны изо рта хоботом и размазывает по телу. Сразу облегчение чувствуется – ведь слюна хорошо испаряется.

3. Шерсть у собак очень теплая, а потовых желез в коже практически нет (есть только на пальцах лап). Собаки никогда не потеют. Летом им особенно жарко. Чтобы охладить себя, собака широко раскрывает рот и высовывает язык. Слюна на языке, челюстях и небе начинает интенсивно испаряться, и температура тела понижается до нормальной.

Физический эксперимент

Определение рода жидкости (вода, спирт)

Интересные факты

На самой высокой горе – Джомолунгме(Гималаи) на высоте 8848м вода кипит при70°С, а в кастрюлях – скороварках температура кипения достигает 120°С при давлении 200 кПа.

Задача 3

100 г льда, взятого при – 10°С, бросили на плиту, и он испарился. Температура пара 100°С

Какую энергию поглотил лед?

Домашнее задание

Колебаний. Формулы для расчета величин, характеризующих колебательное движение. График зависимости координаты колеблющегося тела от времени , способ его получения...

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цели урока: развитие интереса к физике, повторение, обобщение и систематизация знаний, воспитание самостоятельности, умение делать выводы, анализировать увиденное.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, карточки с кроссвордом и таблицами.

Ход урока

1) Организационный момент:

Учитель объявляет цели уроков.

2) Фронтальный опрос (разминка):

С помощью проектора демонстрируются рисунки, вопросы, ответы, видеофрагменты, таблицы, формулы, графики, решения задач, домашнее задание.

1. На экране - рисунки, иллюстрирующие три вида теплопередачи:

Дайте объяснение видам теплопередачи.

2. Продолжить фразу: "Количеством теплоты называется:."

3. Просмотр видеофрагментов ("Плавление", "Парообразование").

После просмотра учащиеся задают друг другу вопросы.

(Диалог между учащимися всегда оживляет урок, активизирует класс).

4. Каждому ученику выдается лист №1 - кроссворд.

По вертикали:

1. Переход молекул из пара в жидкость.

2. Процесс, сопровождающийся быстрым образованием и ростом пузырьков пара, прорывающихся наружу.

3. Количество:

4. Переход вещества из твердого состояния в жидкое.

5. Физическая величина, измеряющаяся в джоулях.

6. Физическая величина, измеряющаяся в килограммах.

По горизонтали:

7. Переход вещества из жидкого состояния в твердое.

8. Кристаллы воды.

9. Переход молекул из жидкости в пар.

10. Вещество, температура плавления которого 232 o С.

11. Топливо.

12. Единица измерения температуры.

5. Каждому ученику выдается лист №2 - таблица.

(Правый столбик надо заполнить).

Какое обозначение соответствует данной физической величине?

(Ответы в таблицах выделены жирным шрифтом).

6. Каждому ученику выдается лист №3 - таблица. (Правый столбик надо заполнить).

Какая единица соответствует данной физической величине?

(Ответы в таблицах выделены жирным шрифтом)

7. Какому понятию соответствует формула?

Q - количество теплоты, необходимое для нагревания тела или выделяемое им при охлаждении.

3) Решение графических задач.

№ 1-качественная. Рассмотрев график нагревания и плавления олова, ответьте на вопросы:

1. Сколько времени нагревалось вещество от - 32°С до температуры плавления?

2. Сколько времени длился процесс плавления?

3. О чем говорит участок графика ДЕ?

Задача решается совместно. Затем ответы проецируются на экран для проверки.

3. Тепловое равновесие с окружающей средой.

№ 2 - качественная. Рассмотрев график охлаждения и кристаллизации вещества, ответьте на вопросы:

1. Для какого вещества составлен график?

2. Определить состояние вещества на участках АВ и ВС.

3. На каком участке происходило выделение теплоты?

№4.

1. Для ртути.

2. Жидкое, жидкое - твердое.

3. На участках АВ, ВС.

№3 - расчетная. Рассмотрев график нагревания и плавления льда, ответьте на вопросы:

1. Какова температура плавления вещества?

2. Какое количество теплоты израсходовано на нагревание льда до температуры плавления?

3. Вычислите массу льда.

4. Какое количество теплоты израсходовано на плавление части твердого тела?

5. Вычислите массу той части твердого тела, вещество которой находится в расплавленном состоянии?

6. Найти массу той части тела, вещество которой осталось в расплаве в твердом состоянии.

Задача решается совместно. Затем ответы и решения проецируются на экран для проверки.

Дано: Решение:

6. m = m 1 -m 2 = 1,5 к г.

№4. Рассмотрев график нагревания воды и превращение ее в пар, ответьте на вопросы:

1. Какова температура кипения воды (при нормальном атмосферном давлении) ?

2. Какое количество теплоты израсходовано на нагревание воды до температуры кипения?

3. Вычислите массу воды.

4. Какое количество теплоты израсходовано на превращение в пар части воды при температуре кипения?

5. Вычислите массу той части воды, вещество которой находится в парообразном состоянии.

6. Найдите массу той части вещества, которое осталось в жидком состоянии.

Задача решается самостоятельно на листе №5.

4. 800 кДж.

6. m = m 1 - m 2 = 1.55 кг.

4) Подведение итогов

Собрав листы с выполненными заданиями, учитель выставляет оценки с комментариями, благодарит всех за сотрудничество. Учащиеся высказывают свою точку зрения по поводу урока.

5) Домашнее задание

Учитель разъясняет домашнее задание:

1. Построить график нагревания и плавления стали в координатных осях t от Q, если на нагрев стали от 500 o C до температуры плавления израсходовано 500 кДж теплоты, а на плавление - 60 кДж теплоты.

2. Решить по аналогии с задачей №3.(Ответить на вопросы задачи №3).