Плавление и кристаллизация

Плавление и кристаллизация

Урок в 7 классе

Тема урока: Плавление и кристаллизация.

Эпиграф к уроку: «Чем больше знакомишься с наукой, тем больше любишь ее»

(Н.Г. Чернышевский)

Цели урока:

Дидактическая: создать условия для усвоения нового материала, для проявления обучающимися самостоятельности, используя поисковый метод.

Образовательные:

• Сформировать понятия: плавление, отвердевание (кристаллизация), температура плавления (кристаллизация);

• продолжить формирование умений и навыков работы с физическими приборами, воспитательные:

• учить находить и воспринимать прекрасное в природе, искусстве и учебной деятельности, воспитывать трудолюбие.

• продолжить воспитание отношения к физике как к экспериментальной науке;

• продолжить работу по формированию умений работать в коллективе, умение высказать свою точку зрения и выслушать точку зрения товарища.

развивающие:

• развивать познавательный интерес;

• Развивать умения наблюдать, сопоставлять, сравнивать результаты экспериментов, развивать мышление.

• Формирование умений использования теоретических сведений и практических навыков по изучаемой теме в жизни.

Планируемые результаты.

• Предметные: уметь отвечать на вопросы по данной теме.

• Метапредметные: умение выдвигать гипотезы, предположения, находить разные способы решения задачи, использовать математические знания для решения графических задач по физике, а также умение решать физические задачи с помощью уравнений.

• Личностные: понимать смысл поставленной задачи, умение правильно излагать свои мысли.

Оборудование и материалы: калориметр с теплой водой, термометр лабораторный, полиэтиленовый пакет с парафином, стакан с холодной водой, секундомер.

Техническое оборудование: мультимедийный проектор, компьютер.

1.Орг. момент

Здравствуйте, ребята! Рада вас видеть на нашем необычном уроке. Сегодня нам с вами предстоит непростая работа. На каждом этапе урока, за каждый правильный ответ в лист самооценки, который у каждого из вас уже лежит на столе, вы будете выставлять себе баллы и в конце урока оценку. Будьте внимательны, возможно, вас что-то удивит или заинтересует. Можете кратко зафиксировать результаты, полученные одноклассниками. Итак, мы начинаем!

2. Фронтальный опрос. Актуализация опорных знаний.

1. Что такое вещество? Какое вещество на Земле может находиться сразу в трех состояниях?

(Вещество может находиться в четырех агрегатных состояниях: твердом, жидком, газообразном, плазменное. Сразу в трех состояниях на планете Земля может находиться вода).

2. Каковы особенности молекулярного строения газов, жидкости, твердых тел?

( Молекулы вещества в любом агрегатном состоянии находятся в непрерывном беспорядочном движении. Агрегатные состояния отличаются только характером движения молекул. В твердом состоянии молекулы колеблются около положения равновесия. В жидкости они также колеблются около положения равновесия, но время от времени совершают перескоки с места на место. В газах молекулы движутся по прямой до столкновения, после чего меняют направление и скорость)

3. Что объединяет все эти рисунки? (это все - молекулы воды в трех разных состояниях) (слайды 2 и 3 )

4. Какой рисунок, по-вашему, соответствует газообразному состоянию, какой – жидкому, а какой – твердому?(1- газ, пар, 2- твердое тело, лед, 3- жидкость, вода)

5.Приведите примеры веществ из своей жизни, находящихся в каком-либо агрегатном состоянии.

6. Назовите возможные переходы вещества из одного агрегатного состояния в другое.

3. Смотрим видео про плавление, определяем 1-ую часть названия темы урока «Плавление». (слайд 4). Следовательно, о чем мы будем говорить сегодня на уроке? (Плавлении). Слушаем стих про сосульку, заранее подготовленный одним из учащихся класса.

(слайд 5 и 6)

Вся яркая, блестящая -
Конфетка настоящая.
Сверху вниз на нас глядит,
Капельками к нам летит

Вся искрится и сверкает,
Днем на солнце быстро тает.
Лишь морозец вновь придет -
Непременно подрастет.

А еще о чем будет идти речь?

Дети определяют 2-ую часть названия темы урока (отвердевании твердых тел). Но процесс отвердевания называют еще и кристаллизацией (слайд 7).

Записать дату и тему   урока “Плавление и кристаллизация”.

Далее вместе с учащимися формулируем цели урока.

Я знаю, что многие из вас любят отгадывать загадки. Предлагаю отгадать в течение урока, какая физическая ошибка допущена в этом стихотворении, которое вы сейчас услышите? (слайд 8). На какой странице учебника в § 33 описан этот процесс? Почему процесс перехода вещества из жидкого состояния в твердое назвали кристаллизацией? Итак, слушаем:

Она жила и по стеклу текла

Но вдруг ее морозом оковало

И неподвижной льдинкой капля стала

А в мире поубавилось тепла.

(При превращении воды в лед теплота выделяется в окружающую среду,    а не затрачивается , то есть в мире должно было "прибавиться тепла". Но что образуется у снежинки, сосульки? (кристаллическая решетка). Поэтому процесс отвердевания называют еще и кристаллизацией.)

4. Объяснение новой темы.

Записать: Переход вещества из твердого состояния в жидкое называется плавлением.

Постановка проблемы: 1) что будет происходить с кусочком льда, вынутым из морозилки? Смотрим видео (слайд 9)

1. Лёд сразу плавится? Чтобы он стал жидким, что с ним надо сделать? (Чтобы перевести вещество из одного агрегатного состояния в другое нужно либо передавать ему энергию, либо забирать её посредством теплопередачи или совершения работы)

3. Как изменяется скорость молекул вещества при переходе из жидкого состояния в твердое? (уменьшается)

5. Сегодня мы изучим процесс плавления и кристаллизации вещества - парафина, построим график данных процессов.

Предлагаю поработать в группах. 1 группа будет работать с текстом, а две другие проведут эксперимент.

В ходе выполнения физического эксперимента двум группам надо выяснить, как изменяется температура парафина при нагревании и охлаждении. У вас на партах есть задания и оборудование.

Выполнять эксперимент вы будете по описаниям к работе, немного упрощенной, по сравнению с экспериментальным заданием 33.2 на стр. 149 учебника.

Необходимые приборы и материалы: термометр лабораторный, полиэтиленовый пакет с парафином, стакан с холодной водой, калориметр, секундомер.

1. Погрузите пакет с парафином в калориметр с горячей водой.

2. Через каждую 1 минуту записывайте показания термометра в таблицу.

• При нагревании парафина в твёрдом состоянии до температуры 49^º температура __________________.

• В процессе плавления температура ___________________________.

• Когда весь парафин расплавился, то температура _______________.

Указания к работе для 2 группы:

1. Погрузите пакет с жидким парафином в сосуд с холодной водой.

2. Через каждую 1 минуту записывайте показания термометра в таблицу.

3. Время, мин	1	2	3	4	5
   Температура, t,0 С

   Сделайте вывод о характере изменения температуры от времени при охлаждении вещества.

• При охлаждении жидкого парафина температура _____________.

• При кристаллизации парафина температура __________________.

• При охлаждении твёрдого парафина температура _____________.

Обсуждение результатов, представление через компьютер – (слайды 10 и 11)

Общие выводы:

1. При нагревании парафина в твёрдом состоянии температура увеличивается; при охлаждении жидкого парафина температура уменьшается;

2.В процессе плавления температура остаётся постоянной. В процессе кристаллизации температура остаётся постоянной.

Текст для 1 группы – теоретиков:

Температуру, при которой вещество плавится, называется температурой плавления вещества.

У каждого вещества своя температура плавления. (Смотрите таблицу “Тепловые свойства твердых тел” на стр.147 учебника).

Иногда, чтобы снег на тротуарах быстрее таял, их посыпают солью. Плавление льда происходит потому, что образуется раствор соли в воде, температура замерзания которого ниже температуры воздуха. Раствор просто стекает с тротуара.

Если из чайника налить чай в две кружки: с сахаром и без сахара, то чай в кружке с сахаром будет холоднее, т.к. на растворение сахара (на разрушение его кристаллической решетки) тоже расходуется энергия.

При сильных морозах для восстановления гладкости льда поливку катка производят горячей водой. Горячая вода расплавляет тонкий верхний слой льда, не так быстро замерзает, успевает растечься, и поверхность льда получается очень гладкой.

Существует металл, так называемый, сплав Вуда, который можно запросто расплавить даже в теплой воде ( +68 градусов Цельсия). Так при размешивании сахара в стакане металлическая ложка из этого сплава растает быстрее сахара!

Слово графит в переводе с греческого обозначает «пишу». Минерал с таким названием у природе образуется при высокой температуре в вулканических горных породах. Физические свойства графита являются следующими:

1. не растворяется в кислоте.

2. после нагревания приобретает твердую и хрупкую структуру.

3. температура плавления графита составляет 3890 градусов Цельсия,

4. Применение графита используется и в сфере ядерной промышленности.

5. При производстве пластмассовых изделий графит тоже нашел свое применение. Его используют для наполнения пластмассы.

6. Самым известным методом использования графита является производство стержней для обычных простых карандашей, к которым так привыкли люди.

При плавлении металлов необходимо соблюдать известные правила. Положим, что собираются плавить свинец и цинк. Свинец быстро расплавится, имея температуру плавления 327°; цинк же еще долго будет оставаться твердым, так как его температура плавления выше 419°. Что произойдет со свинцом при таком перегреве? Он начнет покрываться пленкой радужного цвета, а потом его поверхность окажется скрытой под слоем неплавящегося порошка. Свинец угорел от перегрева, окислился, соединившись с кислородом воздуха. Этот процесс, как известно, происходит и при обычной температуре, но при нагревании он идет гораздо быстрее. Таким образом, к тому времени, когда начнет плавиться цинк, останется очень мало металлического свинца. Сплав получится совсем не того состава, как предполагался, и потеряется большое количество свинца в виде угара. Ясно, что надо сначала плавить более тугоплавкий цинк и затем класть в него свинец. Значит, надо всегда сначала плавить металл с более высокой температурой плавления.

Ответьте на вопросы:

1)Почему ноги стынут больше на мокром тротуаре(где талая вода), чем на заснеженном? (так как температура раствора соли и воды ниже температуры чистого снега).

2)Какой чай остынет быстрее: с сахаром или без? Ответ обосновать.

2)Где необходима гладкость льда и как этого можно добиться?

3)Можно ли производить ложки из сплава Вуда, ответ обосновать.

5) Вас забросило на планету, где температура 3892 градуса Цельсия. Сможете ли вы писать там простым карандашом?

6) Как правильно приготовить сплав цинка с медью?

6.Обобщение результатов.

Итак, чтобы расплавить тело, нужно сначала нагреть его до определенной температуры.

Записать: Температуру, при которой вещество плавится, называется температурой плавления вещества.

У каждого вещества своя температура плавления.

Температура плавления для данного вещества зависит от атмосферного давления.

Записать: Переход вещества из жидкого состояния в твердое, называется отвердеванием или кристаллизацией.

Записать: Температура, при которой вещество отвердевает, называют температурой отвердевания.

Итак, мы выяснили, что температура тающего нафталина и образующейся талой жидкости одинакова, то есть кинетическая энергия молекул в процессе таяния остается неизменной. На что же расходуется вся энергия, которую получает кристаллическое тело, во время процесса плавления?

Вывод: Вся энергия, которую получает кристалл, идет на его разрушение, то есть на изменение расположения молекул в теле и, значит, на изменение характера взаимодействия молекул тела.

Количество теплоты, необходимое для плавления кристаллического тела массой m, взятого при температуре плавления и нормальном атмосферном давлении, равно произведению удельной теплоты плавления вещества λ и его массы m.

Q = λm. (слайд 12)

Физкультминутка.

- Ребята, встаньте. Я буду говорить фразы. Если верное высказывание – поднимаем руки вверх и шевелим пальцами, если неверное – приседаем.

1. Единица измерения количества теплоты – Джоуль. (поднимаем руки вверх и шевелим пальцами)

2. Процесс превращения твёрдого тела в жидкость – это кристаллизация.(приседаем)

3. Вода может находиться сразу в трех состояниях на планете Земля. (поднимаем руки вверх и шевелим пальцами).

4. Лед плавится при температуре 100 ⁰ С (приседаем)

5. В термосах в качестве теплоизолятора используют воздух. (поднимаем руки вверх и шевелим пальцами).

6.Температура плавления льда больше температуры плавления меди. (приседаем)

7. Температуру тела измеряют термометром. (поднимаем руки вверх и шевелим пальцами).

8. При плавлении температура вещества все время повышается.(приседаем)

7. Закрепление новой темы – (слайд 13)

Предлагаю поработать с таблицей “Тепловые свойства твердых тел” на стр.147 учебника и ответить на вопросы:

1.Назовите самое тугоплавкое и легкоплавкое вещества.

2.Есть ли металл, который можно расплавить в руке(в кипящей воде)?

3.Можно ли расплавить серебро в алюминиевой ложке?

4.Почему на Севере для измерения низких температур пользуются не ртутными, а спиртовыми термометрами?

5. Нити накаливания лам изготавливают из вольфрама, а не из меди. Почему?

Ребята, а вы видели, как от куска льда словно пар идет? И, наверняка ваши мамы всегда восхищаются видом белья, которое на морозе прекрасно сохнет, становится хрустящим? Это-сублимация – переход вещества из твёрдого состояния в газообразное без пребывания в жидком состоянии. Фрукты после сублимирования весят в несколько раз меньше, а в воде восстанавливаются. Такие продукты значительно превосходят сушёные по пищевой ценности, так как при термическом испарении теряются многие полезные вещества.

Ребята, а ведь процессы плавления и кристаллизации можно изображать графически. Рассмотрим рис.33.1 и 33.2 на стр.146 учебника. Как вы думаете, чему может соответствовать горизонтальная линия графика? Правильно, плавлению (рис. 33.1) и кристаллизации (рис. 33.2).

На рисунке изображен график нагревания и плавления кристаллического тела.

I. Для какого вещества построен график?

II. Какая температура тела была в начале наблюдения?

III. Сколько времени длилось плавление?

IV. В какой момент времени лед полностью превратился в воду?

V. Сколько времени длилось остывание воды?

А теперь посмотрите на слайде три рисунка: (слайд 14)

В сосуде находится лед при температуре –15 °С. Сосуд поставили на горелку, которая отдает за равные промежутки времени одинаковое количество теплоты. Указать, какой график соответствует описанному случаю.

8.Самостоятельная работа Слайды 15, 16, 17)

Для какого вещества построен график? Сколько времени нагревали твердое тело? Чему равна температура плавления?

Дополнительное задание : по экспериментальным данным 2 и 3 групп постройте график зависимости температуры нафталина от времени (на плавление показываю сама – на доске).

Графики плавления и кристаллизации можно построить на одной координатной плоскости, получается примерно вот что: (слайд 18)

Кстати, определите по таблице, для какого вещества построен график? (для нафталина).

9.Рефлексия, выставление оценок –за 5 мин до конца.

На уроке хорошо поработали ученики( перечисляются фамилии и выставляются оценки).

Лист самооценки ФИ ученика (цы):

0-6 баллов–«3», 7 -10 баллов – «4», 11 баллов и выше -«5»

Дом. задание. 1. Читать § 33. Следующий урок мы посвятим решению задач по теме "Плавление и кристаллизация», но для повышенного уровня предлагаю попытаться решить следующие задачи:

2.Определить количество теплоты, необходимое для плавления 500 г льда, взятого при температуре плавления.

3. Изобразить график плавления и кристаллизации для алюминия при t=300 ⁰ С.

Выводы с урока:

1. Зачем нужно знать особенности переходов вещества из одного агрегатного состояния в другое?

2. Что вас удивило?

3. Я научился (не научился) решать задачи с применением графиков.

4. Какой вид работы вам понравился больше всего и почему? Была ли польза от такого рода работы?

5. Что было выполнить легко, а что оказалось неожиданно трудно?

В оставшееся время:

1)Почему не рекомендуют стеклянную бутылку с минеральной водой ставить в морозильник?

2)Послушайте стих М.Босе.

С треском лопнул кувшин

Ночью в нем вода замерзла,

Я пробудился вдруг. Что произошло?

(При плавлении объем большинства кристаллических тел увеличивается (на 3-6%), а при отвердевании уменьшается. Но, существуют вещества, у которых при плавлении объем уменьшается, а при отвердевании - увеличивается. К ним относятся, например, вода и чугун, кремний и некоторые другие. .

Когда вода замерзла, она превратилась в лед, который занимает больший объем - сосуд лопнул и может лопнуть стеклянная бутылка)

3)Чем отличаются рисунки? (слайды 19 – 23)

На какие два класса делятся все твердые тела? Твердые тела, называемые аморфными ( янтарь, смола, стекло) не имеют определенной температуры плавления.