Цель урока: углубить понимание учащимися процессов плавления и отвердевания веществ на основе молекулярных представлений о строении вещества; экспериментально определить температуру кристаллизации неизвестного вещества, работая в группе; закрепить навыки расчёта количества теплоты при плавлении и отвердевании твёрдого тела, используя графические задачи.
Тип урока: урок отработки и рефлексии.
Опыт: наблюдение за кристаллизацией неизвестного вещества.
Оборудование: пробирки с неизвестным зеленым веществом, лабораторный термометр, стакан с холодной водой, наручные часы, компьютер, мультимедийный проектор.
Ход урока
(Слайд на экране)
Закружили метели, песни вьюга поёт.
До весенней капели вся природа заснёт.
Холод, песни метели и дорога пуста…
И закованы реки в прочной панцирь из льда.
Мы все с нетерпением ждём прихода весны, когда лёд под лучами солнца будет плавиться!
1. Актуализация знаний
- Какой процесс называют плавлением?
- Какой процесс называют отвердеванием?
- Как называют температуру, при которой вещество плавится и отвердевает?
Из таблицы «Температура плавления некоторых веществ (при нормальном атмосферном давлении)» видно, в каких широких пределах лежат температуры плавления различных веществ.
- Как вы думаете, чем это обусловлено? (Ответ - разные вещества состоят из разных молекул и, как следствие обладают разными свойствами)
У нас есть образец неизвестного вещества зелёного цвета, и я предлагаю определить его температуру кристаллизации.
- Что для этого будем делать? (ответ - охлаждать)
- Охлаждать до какой температуры? (ответ - до температуры кристаллизации)
- А как мы узнаем, что именно эта температура кристаллизации? (ответ - она не будет изменяться в течении некоторого промежутка времени)
- Почему во время кристаллизации температура вещества не изменяется? (ответ - т.к. энергия, выделяющая при кристаллизации расходуется на поддержание постоянной температуры)
2. Приступаем к выполнению лабораторной работы
Учащимся напоминаю о соблюдении Техники Безопасности.
Предлагаю учащимся ознакомиться с порядком выполнения работы, указанном на заранее розданных бланках.
Лабораторная работа "Измерение температуры кристаллизации вещества"
Оборудование: пробирка с зеленым веществом, лабораторный термометр, стакан с горячей водой, наручные часы.
Содержание и метод выполнения работы
В кристаллическом веществе атомы и молекулы образуют упорядоченную упаковку и совершают малые колебания около своих положений равновесия. По мере нагревания тела скорость колеблющихся частиц возрастает вместе с размахом колебаний. Увеличение скорости движения частиц с возрастанием температуры составляет один из основных законов природы, который относится к веществу в любом состоянии - твердом, жидком или газообразном.
При определенной температуре колебания становятся столь энергичными, что упорядоченное расположение частиц становится невозможным - кристалл плавится. С началом плавления подводимое тепло идет уже не на увеличение скорости частиц, а на разрушение кристаллической решетки. Поэтому подъем температуры приостанавливается. Последующее нагревание - это увеличение скорости частиц жидкости.
В случае кристаллизации из расплава вышеописанные явления наблюдаются в обратном порядке: по мере охлаждения жидкости ее частицы замедляют свое хаотическое движение; с понижением температуры до определенного значения, частицы движутся уже столь медленно, что некоторые из них под действием сил притяжения начинают пристраиваться одна к другой, образуя кристаллические зародыши. Пока все вещество не закристаллизуется, температура останется постоянной. Эта температура, как правило, та же, что и температура плавления.
После того, как все вещество перейдет в твердое состояние, температура опять начинает понижаться, что соответствует процессу охлаждения твердого тела.
Таким образом, температуру кристаллизации вещества можно определить, построив график зависимости температуры от времени. Из изложенного выше следует, что этот график будет иметь характерный участок в виде отрезка, параллельного оси времени. Температура, соответствующая этому участку, и будет температурой кристаллизации данного вещества.
Порядок выполнения работы
1. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений:
|
Время, мин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t,oC |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Опустите пробирку с исследуемым веществом в присутствии учителя в сосуд с водой при температуре 70°-80°С и наблюдайте за тем, как вещество плавится.
3. После того, как все вещество расплавится, перенесите пробирку в стакан, куда налито около 150 мл холодной воды, и поместите в расплавленное вещество термометр.
4. С момента, когда температура вещества начнет понижаться, записывайте показания термометра с интервалом в 1 минуту.
5. Продолжая записывать показания термометра, пронаблюдайте этап перехода вещества в твердое состояние.
6. При охлаждении до 45°С прекратите измерения. По полущенным данным постройте график зависимости температуры от времени.
7. По графику определите температуру кристаллизации вещества и время, в течение которого продолжалась кристаллизация вещества.
В целях, экономии времени, параллельно с измерениями строим график зависимости температуры от времени. По горизонтальной оси откладываем время, а по вертикальной - температуру. Полученный график учащиеся должны сравнить с графиком в учебнике - участок DF.
Анализируя результаты опыта, мы акцентируем внимание школьников на то, как с помощью графика они наглядно увидели, чему равна температура кристаллизации нашего вещества (25°С).
Именно графики являются «международным языком» общения.
В графических задачах иначе представлена информация об условии и требовании: Явно или не явно выражена зависимость одной физической величины от другой. Поэтому в ходе решения учащиеся вынуждены анализировать все имеющиеся взаимосвязи, а затем делать определенные выводы, развивая при этом логическое или аналитическое мышление. То есть результатом решения графической задачи являются субъективно новые знания, полученные при установлении новых зависимостей и связей между физическими параметрами, а это - признаки продуктивной познавательной деятельности. С помощью графиков мы легко справляемся с решением сложных задач.
3. Решение задач
«Физика-8». Самостоятельные и контрольные работы. Автор Л.А.Кирик, высокий уровень
Задача. 1,5 кг льда нагрели, расплавили, а полученную воду нагрели. На рисунке изображен график изменения температуры льда.