Обобщающий урок по теме «Тепловые явления»

Тема «Тепловые явления».

Цели:

образовательные:

повторить и закрепить навыки решения задач на расчет количества теплоты в процессах нагревания, плавления, парообразования и сгорания топлива;

углубить и расширить знания о видах теплопередачи;

развивающие:

развивать умение находить решение проблемы;

воспитательные:

развивать чувство любви к природе;

расширять кругозор учащихся.

Оборудование:

Обобщающая таблица.

*заполнялась в процессе изучения темы в тетрадях.

	температура	формула	постоянная	график процесса
Нагревание (охлаждение)	увеличивается (уменьшается)	Q= с m (t2- t1)	с-удельная теплоемкость	t°С 0 t,мин
Плавление (отвердевание)	не изменяется	Q= λ m	λ- удельная теплота плавления	t°С tпл. 0 t,мин
Парообразование (конденсация)	не изменяется	Q= L m	L- удельная теплота парообразования	t°С tкип. 0 t,мин
Сгорание топлива	_	Q= q m	q- удельная теплота сгорания топлива	_

Ход урока.

I. Организационный момент.

II. Повторение и обобщение изученного материала.

Задача.

Полярники решили попить чая, чтобы согреться, ведь температура воздуха опустилась до -40°С. Набрали 10 кг снега в котелок и подвесили над костром. В этот момент к месту стоянки подошел белый медведь. Пока полярники отгоняли медведя выстрелами, вода выкипела. Сколько дров сгорело за это время?

Фронтальная работа.

Самое главное выяснить, какие тепловые процессы происходят со льдом? Итак, лед нагревают. Что происходит со льдом?

Ответ. Если начальная температура льда -40°С, то есть ниже температуры плавления, то первый процесс- это нагревание льда.

(Записали в тетрадь)

Дано:

лед греть

Вопрос. После того, как температура льда стала равной 0°С, к чему приведет дальнейшее нагревание льда?

Ответ. Лед плавится.

Таким образом, второй процесс: лед плавить.

(Записали в тетрадь)

Дано:

лед греть лед плавить

Вопрос. Лед плавится, превращается в воду. Изменяется ли при этом (в процессе плавления) температура льда?

Ответ. Во время плавления температура тела не изменяется.

Вопрос. Почему не изменяется температура при плавлении тела?

Ответ. Потому что вся энергия, переданная телу идет на разрушение кристаллической решетки.

Вопрос. Лед плавится, превращается в воду. Чему равна температура образующейся воды?

Ответ. Температура воды, которая образовалась при плавлении льда, равна 0°С.

Вопрос. Какой следующий тепловой процесс?

Ответ. Нагревание воды от 0°С до 100°С.

(Записали в тетрадь)

Дано:

лед греть лед плавить воду греть

Вопрос. Температура воды равна 100°С. К чему приведет дальнейшее нагревание воды?

Ответ. При 100°С вода кипит. Происходит интенсивный переход жидкости в пар.

*Примечание. Уточнить, что температура кипения воды равна 100°С при нормальном атмосферном давлении.

(Записали в тетрадь)

Дано:

лед греть лед плавить воду греть воду в пар

Итак, если начальная температура твердого тела ниже температуры плавления, сначала нужно нагреть тело до температуры плавления, дальнейшее нагревание приведет к плавлению тела. Образовавшаяся жидкость имеет температуру при которой тело плавится. Продолжая нагревание, довели жидкость до температуры кипения. Поскольку не прекратили нагревать жидкость, она полностью испарилась.

Чтобы произошли все перечисленные тепловые процессы, полярники воспользовались таким видом топлива, как дрова. И следующий процесс- это сгорание топлива.

(Записали в тетрадь)

Дано:

лед греть лед плавить воду греть воду в пар дрова сжечь

Работа в группах.

Рассчитать количество теплоты для каждого теплового процесса и для процесса сгорания топлива.

(Оформление решения на доске, проверка и запись в тетрадь)

Фронтальная работа.

Как узнать количество теплоты, полученное льдом и водой?

Ответ. Для этого нужно сложить Q₁,Q₂,Q₃ и Q₄.

(Записали в тетрадь)

Qпол.=840000Дж+3400000Дж+4200000Дж+23000000Дж=31440000Дж

Если не учитывать нагревание котелка и теплообмен с окружающей средой, все количество теплоты, выделенное при сгорании дров идет на нагревание, плавление льда, нагревание воды и парообразование.

(Записали в тетрадь)

Qпол.=Qвыд.

Таким образом,

Q_выд.=qm, где Q_выд. или Q₅ и q известны.

Как рассчитаем массу сгоревших дров?

Ответ. Как неизвестный множитель: надо произведение Q₅ разделить на известный множитель q.

(Записали в тетрадь)

m=Q5 /q

m=31440000Дж / 13000000Дж/кг= 2,4 кг

Итак, масса сгоревших дров найдена.

Примечание. В данном случае не учитывалось нагревание котелка и потери энергии на теплообмен с окружающей средой. Дров потребуется другое количество. Если на приготовление воды изо льда в полярных условиях идет только 50% энергии, выделившейся при сгорании дров, то, как вы считаете, сколько дров потребуется?

Ответ. В два раза больше, так как на пользу идет только половина энергии топлива.

(Записали в тетрадь)

η = Qпол. / Qвыд.

η = 50 %

m = Qпол. / 0,5 q

m = 31440000Дж / 0,5·13000000 Дж/кг = 4,8 кг.

Если η = 25 %

m= Qпол./ 0,25q, m = 31440000Дж / 0,25·13000000 Дж/кг = 9,6 кг.

Повторим графическое описание тепловых процессов: опишите один из участков графика.

Слайд.

t°С Д Е 0 В С t, мин А

Ответ. Участок АВ- температура с течением времени увеличивается до 0°С- нагревание льда.

Ответ. Участок ВС- в течение некоторого времени температура остается 0°С, хотя лед продолжает получать энергию- плавление льда.

Ответ. Участок СД- температура увеличивается- нагревание воды.

Ответ. Участок ДЕ- парообразование, так как температура не изменяется.

(применение здоровьесберегающей технологии)

Физкультминутка. Давайте покажем, как изменяется температура в тепловых процессах.

Встали. Исходное положение- руки на плечи.

Если температура увеличивается- руки поднимаем вверх, голову наклоняем назад, смотрим вверх.

Если температура уменьшается- руки опускаем вниз, голову наклоняем вперед, смотрим вниз,

Если температура не изменяется- руки вперед, смотрим перед собой.

Нагревание воды. Парообразование. Охлаждение воды. Плавление льда. Нагревание льда. Кристаллизация воды. Охлаждение льда.

Работа в группах + применение артпедагогики- привлечение художественных произведений с целью активизации внимания

Найдите «вид теплопередачи» на картине.

*во время проверки изображения картин на экране.

Борисов Александр Алексеевич «Весенняя полярная ночь»

Ответ. Жир обладает плохой теплопроводностью и поэтому спасает животного от переохлаждения .

Ответ. Большая часть лучистой энергии, доставляемой солнечными лучами, не поглощается, а отражается снегом обратно.

Рихард-Карл Карлович Зоммер «Караван»

Ответ. Жир обладает плохой теплопроводностью и поэтому спасает животного от перегревания. Горб верблюда служит ему зонтиком: предотвращает нагревание тела под прямыми солнечными лучами.

Применение проблемного обучения.

Жир есть у многих животных. Распределен он по всему телу и только верблюды хранят его в горбу. Почему?

Но почему именно в горбу запас жира? Почему жир не распределен по всему телу?

Как известно, природа никогда ничего не делает просто так, и верблюжий горб действительно имеет еще несколько полезных свойств.

Ответ. Если бы жировые запасы верблюда были распределены по всему телу, то вследствие плохой теплопроводности жира в знойной пустыне верблюд не смог бы охлаждаться и погиб бы от перегревания.

Алексей Кондратьевич Саврасов «Рыбаки на Волге»

Ответ. Быстрей закипит вода в закопченном котелке, поскольку черный цвет лучше поглощает тепло и соответственно в нем вода нагреется быстрей, а вода будет оставаться дольше горячей в светлом котелке, т. к светлый котелок будет хуже отдавать тепло в окружающую среду.

Ответ. Конвекция: нижние слои воды нагреваются, становятся легче и всплывают, а верхние холодные слои тяжелее и опускаются вниз.

Ответ. Люди греются у костра благодаря излучению.

Иванов Сергей Васильевич «Этюд мужика»

Ответ. Мех, как и другие пористые тела, между своими волокнами содержит воздух и обладает низкой теплопроводностью. Он препятствует охлаждению человеческого тела, сохраняя тепло. Поэтому правильнее сказать, что он (мех) не греет, а предохраняет от охлаждения.

Для любознательных. По свидетельству эскимосов, во время охоты правая лапа нужна белым медведям, чтобы закрывать нос и сливаться с окружающей средой. Действительно, временами хищники прячут свой нос, но совсем по другим причинам. Дело в том, что это его единственный открытый участок кожи. Даже лапы медведя покрыты мехом на основаниях и между пальцами. Поэтому, когда становится особенно холодно или животные засыпают, они закрывают нос лапой, чтобы сохранить тепло.

Веселая минутка. В задней части медведя откладывается столько жира, что к концу весны он уже не может нырять – зад держит его над водой как поплавок (медведь съедает жир и кожу тюленя, оставляя все мясо. Весна- это время рождения тюленей, самой любимой, самой глупой и простой в добыче еды).

III. Подведение итогов. Оценки за урок.

IV. Домашнее задание: подготовка к контрольной работе (см. тетрадь).