Урок по физике Плавление и кристаллизация

Открытый урок в 7 классе по теме: «Плавление и кристаллизация»

Цели урока: 
Общеобразовательная: сформировать представление о плавления кристаллизации как тепловых процессах, выяснить особенности плавления и кристаллизации.

Развивающая: развивать умение наблюдать, анализировать и делать выводы, развивать умение определять по графику основные характеристики теплового процесса. 

Воспитательная: воспитание личности через бережное отношение к природе, расширение кругозора учащихся, развитие коммуникативных способностей. 

Оборудование:  лед, свеча, весы, спиртовая горелка, термометр.

План

I.                   Орг. момент урока.

II.                Актуализация опорных знаний.

III.             Изучение нового материала.

IV.             Закрепление.

V.                Поведение итогов. Рефлексия. Д.З.

Ход урока

I.                   Орг. момент урока.

Здравствуйте ребята! Присаживайтесь.

II.                Актуализация опорных знаний.

Работа по карточкам.

Карточка №1

Охарактеризуйте агрегатное состояние – твердое.

Особенности молекулярного строения твердых тел: 
Расстояние между частицами, расположение и движение частиц, силы межмолекулярного взаимодействия.  Потенциальная энергия и кинетической энергия молекул в твердом состоянии. Сохраняет ли форму? Обьем?

Карточка № 2

Охарактеризуйте агрегатное состояние – жидкое

Особенности молекулярного строения жидкостей: 
Расстояние между частицами, расположение и движение частиц, силы межмолекулярного взаимодействия.  Потенциальная энергия и кинетической энергия молекул в твердом состоянии. Сохраняет ли форму? Обьем?

Карточка №3

Охарактеризуйте агрегатное состояние – газообразное

Особенности молекулярного строения газа: 
Расстояние между частицами, расположение и движение частиц, силы межмолекулярного взаимодействия.  Потенциальная  и кинетической энергия молекул в твердом состоянии. Сохраняет ли форму? Обьем?

Итак, давайте подведем итог. Что определяет то или иное агрегатное состояние вещества? чем отличаются молекулы в различных агрегатных состояниях?

Хорошо. А теперь подскажите, пожалуйста,  что произойдёт с твердым телом если очень долго передавать ему энергию? Оно расплавиться.

А если жидкость долгое время будет отдавать энергию? Она кристаллизуется. Давайте запишем тему сегодняшнего урока : «Плавление и кристаллизация».

Актуальность изучения темы: зачем изучать плавления? где применяется? в природе, в жизни, в быту, металлургия.

III.             Изучение нового материала.

Итак, мы вспомнили основные понятия, которые помогут нам в изучении нового материала.

Что необходимо       сделать, чтобы кристаллическое тело начало плавиться, а тело в жидком состоянии затвердело?

Наблюдение.1  Достанем кубик льда из морозилки, положим на тарелку, через некоторое время он начнет таять. Подожжём свечу, наблюдаем за плавлением и кристаллизацией парафина.   

Наблюдение.2 Возьмем кусочек олова и начнем подогревать в ложке при помощи горелки. Через некоторое время олово растает, но как только мы перестанем передавать тепло олово кристаллизуется  и примет форму ложки.

Нет такого твердого тела, которое сколько угодно противостояло бы повышению температуры. Рано или поздно твердый кусочек превращается в жидкость. По мере возрастания температуры молекулы движутся все интенсивнее. Наконец, наступает такой момент, когда поддержание порядка среди сильно «раскачавшихся» молекул становится невозможным. Твердое тело плавится.

Плавление — это процесс перехода тела из твёрдого состояния в жидкое.

Обратный ему процесс кристаллизации. Кристаллизация – это процесс перехода из жидкого состояния в твердое.

У разных твердых тел процесс плавления протекает по-разному . Одни тела (кристаллические) начинают плавится при строго определенной температуре, которая называется температурой плавления . У других тел (их называют аморфными) такой фиксированной температуры не существует.

Наблюдение 3. В сосуд с кусочками льда поместим термометр и будем его подогревать. Лед будет  таять, а термометр будет показывать 0, пока не растает весь лед

Давайте обратим внимание на график зависимости температуры от времени для процесса плавления и кристаллизации. И сравним их. Откройте учебник на стр. 146

Пока плавление не началось, температура тела растет. Как только плавление начинается, повышение температуры прекращается, и температура останется неизменной, пока процесс плавления не закончится полностью. Превращение твердого тела в жидкость требует тепловой энергии.

Куда девается энергия, ведь изменение температуры не происходит? Она идет на разрушение кристаллической решетки.

Наблюдение 4. Поставим на чашу весов закрытый сосуд со льдом, уравновесим весы. Через некоторое время лед превратится в воду. Равновесие не нарушится.

При переходе из одного состояния в другое его масса не меняется.

Что произойдет если бутылку с водой вынести на 10 градусный мороз? Ее разорвет. А почему так происходит?  Обьем льда увеличился, но ведь масса не поменялась значит изменилась плотность.

Наблюдение 4. Бросаем кубик льда в стакан с водой, лед плавает на поверхности. Значит плотность меньше плотности воды.

Такое необычное свойство льда дает возможность переживать зиму жителям водоемов.

Итак, давайте выясним от чего зависит количество теплоты,  необходимое для плавления и кристаллизации. В ре­зуль­та­те раз­лич­ных экс­пе­ри­мен­тов уда­лось уста­но­вить, что для различных масс одного и того же ве­ще­ства тре­бу­ет­ся раз­лич­ное ко­ли­че­ство теп­ло­ты, чтобы пе­ре­ве­сти его из твёр­до­го со­сто­я­ния в жид­кое. Тогда было ре­ше­но срав­нить эти ко­ли­че­ства теп­ло­ты при оди­на­ко­вой массе для разных ве­ще­ств. Это при­ве­ло к по­яв­ле­нию такой ха­рак­те­ри­сти­ки, как удель­ная теп­ло­та плав­ле­ния.

Удель­ная теп­ло­та плав­ле­ния – ко­ли­че­ство теп­ло­ты, ко­то­рое необ­хо­ди­мо со­об­щить 1 кг ве­ще­ства, на­гре­то­му до тем­пе­ра­ту­ры плав­ле­ния, чтобы пе­ре­ве­сти его из твёр­до­го со­сто­я­ния в жид­кое.

Такая же ве­ли­чи­на вы­де­ля­ет­ся и при кри­стал­ли­за­ции 1 кг ве­ще­ства.

Обо­зна­ча­ет­ся удель­ная теп­ло­та плав­ле­ния  (гре­че­ская буква, чи­та­ет­ся как «лямб­да» или «ламбда»).

Еди­ни­цы из­ме­ре­ния: . В дан­ном слу­чае в раз­мер­но­сти от­сут­ству­ет тем­пе­ра­ту­ра, так как при плав­ле­нии (кри­стал­ли­за­ции) тем­пе­ра­ту­ра не ме­ня­ет­ся.

Для вы­чис­ле­ния ко­ли­че­ства теп­ло­ты, необ­хо­ди­мо­го для плав­ле­ния ве­ще­ства, ис­поль­зу­ет­ся фор­му­ла:

, где: – ко­ли­че­ство теп­ло­ты (Дж); – удель­ная теп­ло­та плав­ле­ния (, ко­то­рая ищет­ся по таб­ли­це;  – масса ве­ще­ства.

Когда тело кри­стал­ли­зу­ет­ся,  пи­шет­ся со зна­ком «-», так как тепло вы­де­ля­ет­ся.

Давайте рассмотрим таблицу из вашего учебника «Тепловые свойства твердых тел»

Какое вещество можно назвать тугоплавким? Легкоплавким? 
Может ли вещество плавиться при отрицательной температуре? 
Какие вещества можно расплавить при комнатной температуре? 
Если бы у нас была возможность пронаблюдать процесс плавления на уроке, какие вы взяли вещества?  Возможно ли расплавить олово в стальной ложке? Возможно ли расплавить олово в алюминиевой ложке?

Если нагреть кристалл, то он начнет плавиться при своей температуре плавления. Перегреть кристалл не удастся. Напротив, охлаждая жидкость, можно, если принять некоторые меры, сравнительно легко «проскочить» температуру плавления. В некоторых жидкостях удается достигнуть больших переохлаждений. Есть даже такие жидкости, которые легко переохладить, а трудно заставить кристаллизоваться. По мере охлаждения такой жидкости она становится все более вязкой и наконец затвердевает, не кристаллизуясь. Таково стекло.

Можно переохладить и воду. Капельки тумана могут не замерзать даже при сильных морозах. Если в переохлажденную жидкость бросить кристаллик вещества – затравку, то немедленно начнется кристаллизация. Наконец, во многих случаях задержавшаяся кристаллизация может начаться от встряски или от других случайных событий. Известно, например, что кристаллический глицерин был впервые получен при транспортировке по железной дороге. Стекла после долгого стояния могут начать кристаллизоваться.

Посмотрим видеофрагмент с опытами по кристаллизации и попробуем их объяснить

https://www.youtube.com/watch?v=MBgE1p7UKBM

IV.             Закрепление. Выступление ученицы с докладом на тему плавления.

Что такое плавление? Какие особенности имеет плавление?

Изменяется ли внутренняя энергии воды при переходе ее в лед?

Какой физический смыл теплоты плавления?

Возможно ли расплавить вольфрам в стальной ложке?

V.                Поведение итогов. Рефлексия. Д.З.

Что мы нового узнали сегодня на уроке? Выполнены ли цели поставленные в начале урока?& 33 з.33.1