Удельная теплота плавления

Цель урока: Определить способ расчета количества теплоты в изучаемых процессах.

Ход урока

I. Повторение. Проверка домашнего задания.

При проверке домашнего задания кроме вопросов к параграфу можно задать учащимся ряд дополнительных вопросов для более глубокого пони­мания процессов плавления и кристаллизации вещества, например:

Почему плавление вещества происходит при постоянной температуре?

- В какой момент времени - в начале или в конце кристаллизации - внутренняя энергия вещества низке. Почему?

- Будет ли таять лед, плавающий в воде при температуре окружающей среды 0ºС

- Почему зимой у родника мы ощущаем тепло?

- Нити накаливания ламп изготавливают из вольфрама, а не из меди. Почему?

- Почему припой делают на основе олова?

- Зависит ли процесс плавления по времени от температуры плавления, если тело уже нагрето до этой температуры?

II. Изучение нового материала

План изложения нового материала:

1. Удельная теплоемкость плавления;

2. Расчет количества теплоты при плавлении и кристаллизации.

1. При рассмотрении нового материала нужно основное внимание уде­лит к тому, чтобы ученики поняли, что при плавлении нет изменения тем­пературы температуры вещества, в то же время внутренняя энергия вещества возрастает. Это соответствует закону сохранения энергии. Все количестве 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 1 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 = λm

где m - 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 = -λm

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

III. 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. Т.е. количество теп­лоты в этом процессу будет складываться из двух составляющих: Q₁ и Q₂.

Для самостоятельного решения учащимся можно предложить задачи:

Задача 3

Какое количество теплоты необходимо для плавления 100 г олова, взя­того при температуре 32°С? Изобразите этот процесс на графике.

Задача 4

Какое количество теплоты потребуется, чтобы расплавить 100 г льда, взятого при температуре -10ºС, а затем воду нагреть до 20°С?

Задача 5

Железная заготовка, охлаждаясь от температуры 800°С до 0°С, растопи­ла лед массой 3 кг, взятый при 0°С. Какова масса заготовки, если вся энер­гия, выделенная ею, пошла на плавление льда?

Домашнее задание

1. § 39 (с. 106-107); вопросы и задания к параграфу;

2. Задачи и упражнения № 157а), 158а), 159а), 160-164 (с. 144-145).