Плавление и отвердевание кристаллических тел

8 класс

Тема урока «Решение задач по теме «Плавление и отвердевание кристаллических тел».

Цели урока:

• Предметные: обеспечить закрепление основных понятий и применение знаний и способов действий по теме; организовать деятельность по самостоятельному применению знаний в разнообразных ситуациях.

• Ориентированные на развитие личности: оказать помощь учащимся в осознании практической значимости темы данного урока и общей темы «Тепловые явления»; создание адаптивно-развивающей среды для развития умений анализировать такие процессы как плавление и отвердевание кристаллических тел и такие понятия как удельная теплота плавления.

Демонстрации: модель кристаллической решетки, плавление и отвердевание кристаллических тел (стеарина).

Оборудование: кристаллическое тело(стеарин), термометры, пробирки, штатив, спиртовка, секундомер.

Домашнее задание: параграф 14-15, упр.7 – устно, упр.8 (1, 2, 3 – устно, 4, 5 - письменно).

План урока.

1. Организационный момент, постановка цели урока.

2. Проверка домашнего задания.

3. Проведение эксперимента, его цель, выводы.

4. Решение качественных задач

5. Физкультразминка

6. Решение задач разного уровня сложности по группам

7. Рефлексивно-оценочный этап

- подведение итогов, выставление оценок

Ход урока.

I. Организационный момент

Учитель знакомит учащихся с темой урока, с целями урока. Отмечает отсутствующих.

II. Проверка домашнего задания

При изучении данной темы мы с вами наблюдали процесс плавления льда, получили график этого процесса. (График изобразить на доске).

Какие вопросы вы можете задать к этому графику?

(ученики задают вопросы своим одноклассникам)

1.Чему равна начальная температура льда?

2.На каких участках обозначены процессы плавления и отвердевания льда?

3.Что происходит с температурой вещества при плавлении и кристаллизации?

4.Почему температура вещества при этих процессах не меняется?

5.Что происходит с веществом на различных участках графика?

Работа с графиками, подготовленными учителем.

1. В каком агрегатном состоянии находилось олово на участке СD? свинец на участке АВ?

2. Почему отрезок АВ лежит выше отрезка CD?

3. Какое вещество начало плавиться раньше?

4. Какое вещество расплавилось быстрее?

5. Сколько времени свинец не начинал плавиться?

6. Сколько времени олово все еще можно было наблюдать в твердом виде?

III. Наблюдение за плавлением кристаллического стеарина.

Цель эксперимента: убедиться в том, что процесс плавления происходит при постоянной температуре, построить график плавления.

Цель эксперимента должны поставить сами ученики, помощники учителя определяют цену деления термометров.

Учитель: какие величины мы должны знать, чтобы построить график?

Ученики перечисляют: начальную температуру, температуру плавления, конечную температуру нагревания жидкого стеарина.

После наблюдения за процессом плавления:

- опустить твердый кусочек стеарина в его расплав и убедиться в том, что он тонет;

- для экономии времени сразу вылить расплав в холодную воду с термометром, убедиться в том, что ее температура повысилась.

Выводы (делают ученики): стеарин плавится при определенной температуре (примерно 68°С), которая не изменяется во время всего процесса плавления.

При отвердевании стеарин отдает тепло; температура плавления равна температуре кристаллизации.

Строим примерный график на доске и в тетради.

Учитель: выясним, почему твердый стеарин тонет в его расплаве.

ρ=m/V; V ↓ρ↑ при m=сonst

Плотность твердого стеарина больше плотности жидкого, поэтому он тонет.

Вывод: при плавлении объем вещества увеличивается, а плотность уменьшается. Это показывает, что при упорядоченном расположении молекулы в кристалле занимают объем меньше, чем при беспорядочном их расположении в жидкости.

Однако из этого общего правила есть несколько исключений (лед, чугун).

Опустив кусочек льда в воду, убеждаемся в том, что он плавает. Почему?

Ученики отвечают: его плотность меньше плотности воды следовательно, объем воды при замерзании увеличивается. V↑→ρ↓ при m=const

Итак, лед плавает на поверхности воды.

Какую роль это обстоятельство играет в природе?

При совместном обсуждении выясняем:

Что слой льда на поверхности воды, покрытый сверху снегом, прекрасно защищает воду, находящуюся под ним, от охлаждения. Таким образом, водоемы не промерзают до дна и жизнь зимой в них сохраняется.

Расширение воды при замерзании является одной из причин и другого важного в жизни Земли явления – разрушения горных пород.

IV. Решение качественных задач.

Опытами установлено, что температура кристаллизации любого вещества равно его температуре плавления.

1. Работа с таблицей №3 (стр.32 учебника).

1) Температура пламени газовой горелки около 500 °С. Из каких металлов нельзя делать посуду для приготовления пищи? А из каких можно?

2) В сосуде термометра находится ртуть. Где такой термометр не будет действовать? А чем заменить там ртуть? Какой жидкостью?

3) Какой металл расплавится в ладони?

4) Какие вещества будут плавиться, если их опустить в кипящую воду?

Опыты показывают, что для превращения различных кристаллических веществ одной и той же массы в жидкость при температуре плавления требуется разное количество теплоты.

Какое вещество – «чемпион» по поглощению энергии при плавлении и выделению при отвердевании? (Вам поможет таблица №4 учебника стр.37)

Какую величину необходимо знать для ответа на этот вопрос, ее определение?

Какое значение в природе имеет большая удельная теплота плавления льда?

При совместном обсуждении с учениками выясняем:

1) В начале осени в реках и озерах вода не замерзает, хотя температура воздуха на несколько градусов ниже нуля.

2) Весной в воздухе уже тепло – температура воздуха выше 0°С, а на реках и на озерах лед еще стоит.

3) Во время ледохода вблизи реки холоднее, чем вдали от нее.

(Все это объясняется большой удельной теплотой плавления льда.)

4) А если бы для плавления льда требовалось малое количество теплоты. Что бы происходило в природе? (Большая удельная теплота плавления уменьшает скорость таяния снега. Этим предупреждаются сильные весенние паводки, а почва насыщается влагой.)

5) Почему зимой птицы садятся на лед, покрывающий реки и озера. (При отвердевании лед выделяет тепло и воздух над ним оказывается на несколько градусов теплее, чем в лесу на деревьях, птицы этим пользуются.)

6) Найди физическую ошибку в тексте:

Она жила и по стеклу текла,

Но вдруг ее морозом оковало.

И неподвижной льдинкой капля стала,

А в мире поубавилось тепла.

(При кристаллизации тело отдает энергию, а не поглощает, поэтому становиться теплее.)

Взяли 1 кг воды при 0°С и 1 кг льда при 0°С. Одинаковая ли внутренняя энергия спрятана в этих телах? В каком больше? На сколько?

(см. табл. №4 учебника)

V. Физкультразминка

В течение одной минуты группы должны показать модели твердого, жидкого и газообразного тел. Первая группа должна изобразить молекулы твердого тела (ребята сидят за партами и качаются в разные стороны).

Вторая группа – жидкое тело (ребята столпились в беспорядке у двери).

Третья группа – молекулы газа (разошлись по классу в разные стороны).

В течение второй минуты ребята должны изобразить поведение молекул во время плавления твердого тела (первая группа) и поведение молекул во время отвердевания жидкости (вторая группа).

VI. Решение задачи по данным эксперимента

Какую массу спирта мы сожгли в этой спиртовке при проведении опыта?

(Воспользуемся алгоритмом решения задач и таблицей схем и графиков по теме «Тепловые явления»)

Алгоритм решения задач на тепловые расчеты

1. Внимательно прочитайте условие задачи, запишите его с помощью общепринятых буквенных обозначений.

2. Выясните: а) между какими телами происходит теплообмен; б) какие тела в процессе теплообмена охлаждаются, а какие нагреваются; в) какие процессы, описанные в условии задачи, происходят с выделением, а какие – с поглощением энергии.

3. Изобразите графически процессы, описанные в задачи.

4. Запишите уравнение для подсчета отданного и полученного количества теплоты.

5. Произведите вычисления и оцените достоверность полученного результата.

На доске написать табличные данные, решить задачу в общем виде в классе, вычисления произвести самостоятельно.

VII. Решение задач разного уровня сложности по группам

1 уровень. Слиток цинка массой 2,5кг расплавили при температуре плавления. Сколько теплоты передано цинку?

2 уровень. Какое количество теплоты потребуется для плавления 100г олова, взятого при температуре 32⁰ С?

3 уровень. Какое количество бензина необходимо затратить, чтобы этим количеством теплоты расплавить 20кг свинца, взятого при 27⁰ С?

VIII. Рефлексивно-оценочный этап.

1. Подведение итогов.

Мы повторили основные понятия по теме, выяснили практическое применение процессов плавления и отвердевания, выяснили роль знаний в разных сферах жизни человека.

Существует еще множество примеров применения данных процессов (литье металлов, получение отливок), с которыми можно ознакомиться при чтении дополнительной литературы, можно подготовить сообщения.

2. Выставление оценок.

Учитель: мне интересно знать, каким образом вы оцените свои знания по данной теме. Произведите самооценку знаний, заполнив анкету №5.

3. Самооценка знаний (анкеты сдают учителю).

Сегодня все были активны, приветливы, любознательны. Спасибо вам за это.

До свидания.