Плавление и отвердевание кристаллических тел. График плавления и отвердевания

Много внимания было уделено взаимным превращениям жидкостей и газов. Теперь рассмотрим превращение твердых тел в жидкости и жидкостей в твердые тела.

Плавление кристаллических тел

Плавлением называется превращение вещества из твердого состояния в жидкое.

Между плавлением кристаллических и аморфных тел есть существенное различие. Чтобы кристаллическое тело начало плавиться, его необходимо нагреть до вполне определенной для каждого вещества температуры, называемой температурой плавления.

Например, при нормальном атмосферном давлении температура плавления льда равна О °С, нафталина - 80 °С, меди - 1083 °С, вольфрама - 3380 °С.

Чтобы тело расплавилось, недостаточно его нагреть до температуры плавления; необходимо продолжать подводить к нему теплоту, т. е. увеличивать его внутреннюю энергию. Во время плавления температура кристаллического тела не меняется.

Если тело продолжать нагревать и после того, как оно расплавилось, температура его расплава будет расти. Сказанное можно проиллюстрировать графиком зависимости температуры тела от времени его нагревания (рис. 8.27). Участок АВ соответствует нагреванию твердого тела, горизонтальный участок ВС - процессу плавления и участок CD - нагреванию расплава. Кривизна и наклон участков графика АВ и CD зависят от условий процесса (массы нагреваемого тела, мощности нагревателя и т. п.).

Переход кристаллического тела из твердого состояния в жидкое происходит резко, скачком - либо жидкость, либо твердое тело.

Плавление аморфных тел

Совсем не так ведут себя аморфные тела. При нагревании они постепенно, по мере повышения температуры, размягчаются и в конце концов становятся жидкими, оставаясь в течение всего времени нагревания однородными. Никакой определенной температуры перехода из твердого состояния в жидкое нет. На рисунке 8.28 изображен график зависимости температуры от времени при переходе аморфного тела из твердого состояния в жидкое.

Отвердевание кристаллических и аморфных тел

Переход вещества из жидкого состояния в твердое называется отвердеванием или кристаллизацией (для кристаллических тел).

Между отвердеванием кристаллических и аморфных тел тоже имеется существенное различие. При охлаждении расплавленного кристаллического тела (расплава) оно продолжает оставаться в жидком состоянии, пока температура его не снизится до определенного значения. При этой температуре, называемой температурой кристаллизации, тело начинает кристаллизоваться. Температура кристаллического тела во время отвердевания не изменяется. Многочисленные наблюдения показали, что кристаллические тела плавятся и отвердевают при одной и топ же определенной для каждого вещества температуре. При дальнейшем охлаждении тела, когда весь расплав отвердеет, температура тела снова будет уменьшаться. Сказанное иллюстрируется графиком зависимости температуры тела от времени его охлаждения (рис. 8.29). Участок А 1 В 1 соответствует охлаждению жидкости, горизонтальный участок В 1 С 1 - процессу кристаллизации и участок C 1 D 1 - охлаждению твердого тела, получившегося в результате кристаллизации.

Вещества из жидкого состояния в твердое при кристаллизации переходят тоже резко без промежуточных состояний.

Затвердевание аморфного тела, например смолы, происходит постепенно и одинаково во всех своих частях; смола при этом остается однородной, т. е. затвердевание аморфных тел - это только постепенное загустевание их. Определенной температуры отвердевания нет. На рисунке 8.30 изображен график зависимости температуры застывающей смолы от времени.

Таким образом, аморфные вещества не имеют определенной температуры, плавления и отвердевания.

При понижении температуры вещество может переходить из жидкого состояния в твердое.

Этот процесс называется отвердевание или кристаллизация.
При отвердевании вещества выделяется такое эже кол теплоты, которое поглощается при его плавлении.

Расчетные формулы для количества теплоты при плавлении и кристаллизации одинаковы.

Температура плавления и отвердевания одного и того же вещества, если давление не меняется, одинакова.
На протяжении всего процесса кристаллизации температура вещества не меняется, и оно может одновременно существовать как в жидком, так и в твердом состояниях.

ЗАГЛЯНИ НА КНИЖНУЮ ПОЛКУ

ИНТЕРЕСНОЕ О КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

Цветной лёд?

Если в пластмассовый стакан с водой добавить немного краски или заварки, размешать и, получив цветной раствор, укутать стакан сверху и выставить на мороз, то ото дна к поверхности начнет образовываться слой льда. Однако, не надейтесь получить разноцветный лёд!

Там, где начиналось замерзание воды, будет абсолютно прозрачный слой льда. Верхняя его часть будет окрашена, причем даже сильнее, чем первоначальный раствор. Если концентрация краски была очень велика, то на поверхности льда может остаться лужица её раствора.
Дело в том, что в растворах краски и солей образуется прозрачный пресный лёд, т.к. растущие кристаллы вытесняют любые посторонние атомы и молекулы примесей, стараясь построить идеальную решетку, пока это возможно. Только когда примесям деваться уже некуда, лёд начинает встраивать их в свою структуру или оставляет в виде капсул с концентрированной жидкостью. Поэтому морской лёд пресный, а даже самые грязные лужи покрываются прозрачным и чистым льдом.

При какой температуре замерзает вода?

Всегда ли при нуле градусов?
Но если в абсолютно чистый и сухой стакан налить прокипяченую воду и поставить за окно на мороз при температуре минус 2-5 градусов С, прикрыв чистым стеклом и защитив от прямых солнечных лучей, то через несколько часов содержимое стакана охладится ниже нуля, но останется жидким.
Если затем открыть стакан и бросить в воду кусочек льда или, снега или даже просто пыли, то буквально на ваших глазах вода мгновенно замёрзнет, прорастая по всему объёму длинными кристаллами.

Почему?
Превращение жидкости в кристалл происходит в первую очередь на примесях и неоднородностях - частичках пыли, пузырьках воздуха, неровностях на стенках сосуда. В чистой воде нет центров кристаллизации, и она может переохлаждаться, оставаясь жидкой. Таким способом удавалось довести температуру воды до минус 70°С.

Как это происходит в природе?

Глубокой осенью очень чистые речки и ручьи начинают замерзать со дна. Сквозь слой чистой воды хорошо видно, что водоросли и коряги на дне обрастают рыхлой ледяной шубой. В какой-то момент этот донный лёд всплывает, и поверхность воды мгновенно оказывается скованной ледяной коркой.

Температура верхних слоёв воды ниже, чем глубинных, и замерзание вроде бы должно начинаться с поверхности. Однако чистая вода замерзает неохотно, и лёд в первую очередь образуется там, где имеются взвесь ила и твёрдая поверхность, - возле дна.

Ниже по течению от водопадов и водосбросов плотин часто появляется губчатая масса внутриводного льда, вырастающего во вспененной воде. Поднимаясь на поверхность, она порой забивает всё русло, образуя так называемые зажоры, которые могут даже запрудить речку.

Почему лёд легче воды?

Внутри льда много пор и промежутков, заполненных воздухом, но эта не причина, которой можно объяснить то обстоятельство, что лед легче воды. Лёд и без микроскопических пор
все равно имеет плотность меньше, чем у воды. Все дело в особенностях внутреннего строения льда. В кристалле льда молекулы воды расположены в узлах кристаллической решетки так, что каждая имеет четырех "соседок".

У воды же нет кристаллической структуры, и молекулы в жидкости располагаются теснее, чем в кристалле, т.е. вода плотнее льда.
Сначала при таянии льда освободившиеся молекулы ещё сохраняют структуру кристаллической решётки, и плотность воды остаётся низкой, но постепенно кристаллическая решетка разрушается, и плотность воды растёт.
При температуре + 4°С плотность воды достигает максимума, а затем с увеличением температуры начинает уменьшаться из-за нарастания скорости теплового движения молекул.

Как замерзает лужа?

При охлаждении верхние слои воды становятся плотнее и опускаются вниз. Их место занимает более плотная вода. Такое перемешивание происходит до тех пор, пока температура воды не понизится до +4 градусов Цельсия. При такой температуре плотность воды максимальна.
При дальнейшем понижении температуры верхние слои воды уже нем могут более сжиматься, и постепенно охлаждаясь до 0 градусов вода начинает замерзать.

Осенью температура воздуха ночью и днем сильно отличается, поэтому лёд намерзает слоями.
Нижняя поверхность льда на замерзающей луже очень похожа на поперечный срез ствола дерева:
видны концентрические кольца. По ширине колец льда можно судить о погоде. Обычно лужа начинает замерзать от краев, т.к. там глубина меньше. Площадь же образующихся колец с приближением к центру уменьшается.

ИНТЕРЕСНО

Что в трубах подземной части зданий вода часто замерзает не в мороз, а в оттепель!
Это объясняется плохой теплопроводностью почвы. Тепло проходит сквозь землю так медленно, что минимум температуры в почве наступает позднее, чем на поверхности земли. Чем глубже, тем опоздание больше. Часто за время морозов почва не успевает охладиться, и лишь когда на земле наступает оттепель, под землю доходят морозы.

Что, замерзая в закупоренной бутылке, вода разрывает её. Что же произойдет со стаканом, если в нем заморозить воду? Вода, замерзая, будет расширяться не только вверх, но и в стороны, а стекло будет сжимается. Это всё равно приведет к разрушению стакана!

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ

Известен случай, когда содержимое хорошо охлаждённой в морозильнике бутылки нарзана, открытой жарким летним днём, мгновенно превратилось в кусок льда.

Интересно ведет себя металл "чугун", который при кристаллизации расширяется. Это позволяет использовать его как материал для художественного литья тонких кружевных решёток и настольных скульптур малых форм. Ведь при застывании, расширяясь, чугун заполняет все, даже самые тонкие детали формы.

На Кубани зимой готовят крепкие напитки - „выморозки“. Для этого вино выставляют на мороз. В первую очередь замерзает вода, а остаётся концентрированный раствор спирта. Его сливают и повторяют операцию, пока не добьются нужной крепости. Чем выше концентрация спирта, тем ниже температура замерзания.

Самая крупная градина, зафиксированная людьми, упала в Канзасе, США. Вес ее составил почти 700 грамм.

Кислород в газообразном состоянии при температуре минус 183 градусов С превращается в жидкость, а при температуре минус 218,6градусов С из жидкого получается твердый кислород

В старину для хранения продуктов люди пользовались льдом. Карл фон Линде создал первый домашний холодильник, работавший от парового двигателя, который перекачивал газ фреон по трубам. Позади холодильника газ в трубах, конденсируясь, превращался в жидкость. Внутри холодильника жидкий фреон испарялся и его температура резко снижалась, охлаждая холодильную камеру. Только в 1923 году шведские изобретатели – Бальцен фон Платен и Карл Мунтенс создали первый электрический холодильник, в котором фреон превращается из жидкости в газ и забирает тепло из воздуха в холодильнике.

ВОТ ЭТО ДА-А

Несколько кусков сухого льда, брошенные в горящий бензин, гасят огонь.
Существует лёд, который обжег бы пальцы, если бы до него можно было дотронуться. Получают его под очень большим давлением, при котором вода переходит в твердое состояние при температуре значительно выше 0 градусов Цельсия.

Чтобы эффективно спланировать все строительные работы, нужно знать, сколько времени застывает бетон. И здесь есть ряд тонкостей, которые во многом определяют качество возведенной конструкции. Ниже мы подробно опишем, как происходит высушивание раствора, и на что нужно обращать внимание при организации сопутствующих операций.

Чтобы материал получился надежным, важно правильно организовать его высушивание

Теория полимеризации цементного раствора

Чтобы руководить процессом, очень важно понимать, как именно он происходит. Именно поэтому стоит заранее изучить, что представляет собой застывание цемента (узнайте здесь, как сделать вазоны из бетона).

На самом деле этот процесс является многоступенчатым. В него входят как набор прочности, так и собственно высыхание.

Давайте рассмотрим эти стадии более подробно:

Затвердевание бетона и других растворов на основе цемента начинается с так называемого схватывания . При этом находящееся в опалубке вещество вступает в первичную реакцию с водой, благодаря чему начинает приобретать определенную структуру и механическую прочность.
Время схватывания зависит от множества факторов . Если взять за эталон температуру воздуха в 200С, то для раствора М200 процесс стартует примерно через два часа после заливки и длится около часа-полутора.
После схватывания происходит отвердевание бетона . Здесь основная масса цементных гранул вступает в реакцию с водой (по этой причине процесс иногда называют гидратацией цемента). Оптимальными условиями для гидратации является влажность воздуха около 75% и температура от 15 до 200С.
При температуре ниже 100С есть риск, что материал так и не наберет проектную прочность, вот почему для работы в зимний период нужно применять специальные антиморозные добавки .

График набора прочности

Прочность готовой конструкции и скорость отвердевания раствора взаимосвязаны . Если состав будет терять воду слишком быстро, то не весь цемент успеет прореагировать, и внутри конструкции сформируются очаги низкой плотности, которые могут стать источником трещин и других дефектов.

Обратите внимание! Резка железобетона алмазными кругами после полимеризации часто наглядно демонстрирует неоднородную структуру плит, залитых и просушенных с нарушением технологии.

Фото распила с явно видными дефектами

В идеале до полного отвердения раствору требуется 28 суток . Впрочем, если к конструкции не выдвигаются слишком строгие требования по несущей способности, то можно начинать ее эксплуатировать уже через три-четыре дня после заливки.

Планируя строительные или ремонтные работы, важно верно оценить все факторы, которые будут влиять на скорость обезвоживания раствора (читайте также статью «Неавтоклавный газобетон и его особенности»).

Специалисты выделяют следующие моменты:

Процесс виброуплотнения

Во-первых, важнейшую роль играют, условия окружающей среды. В зависимости от температуры и влажности залитый фундамент может либо высохнуть буквально за несколько дней (и тогда не наберет проектную прочность), либо оставаться мокрым больше месяца.
Во-вторых – плотность укладки. Чем плотнее материал, тем медленнее он теряет влагу, а значит, более эффективно происходит гидратация цемента. Для уплотнения чаще всего используется виброобработка, но при выполнении работ своими руками можно обойтись и штыкованием.

Совет! Чем плотнее материал, тем сложнее его обрабатывать после упрочнения. Вот почему для конструкций, при возведении которых применялось виброуплотнение, чаще всего требуется алмазное бурение отверстий в бетоне: обычные буры слишком быстро изнашиваются.

Состав материала также оказывает влияние на скорость протекания процесса. Главным образом темпы обезвоживания зависят от пористости наполнителя: керамзит и шлак накапливают микроскопические частицы влаги, и отдают их куда медленнее, чем песок или гравий.
Также для замедления сушки и более эффективного набора прочности широко применяются влагоудерживающие добавки (бентонит, мыльные растворы и т.д.). Конечно, цена конструкции при этом возрастает, но зато не нужно беспокоиться о преждевременном пересыхании.

Модификатор для бетонов

Кроме всего вышеперечисленного инструкция рекомендует обращать внимание и на материал опалубки. Пористые стенки из необрезной доски оттягивают из краевых участков значительное количество жидкости. Потому для обеспечения прочности лучше использовать опалубку из металлических щитов или же укладывать внутрь дощатого короба полиэтиленовую пленку.

Пористая опалубка активно «тянет» влагу из материала

Советы по организации процесса

Самостоятельная заливка бетонных фундаментов и полов должна осуществляться по определенному алгоритму.

Чтобы удержать влагу в толще материала и способствовать максимальному набору прочности, действовать нужно так:

Для начала выполняем качественную гидроизоляцию опалубки. Для этого деревянные стенки покрываем полиэтиленом или используем специальные пластиковые разборные щиты.
В состав раствора вводим модификаторы, действие которых направлено на уменьшение скорости испарения жидкости. Также можно применять добавки, позволяющие материалу быстрее набирать прочность, но стоят они довольно дорого, потому и применяют их в основном в многоэтажном строительстве.
Затем заливаем бетон, тщательно его уплотняя. Для этой цели лучше всего задействовать специальный виброинструмент. Если же такого приспособления нет – обрабатываем заливаемую массу лопатой или металлическим прутом, удаляя пузыри воздуха.

Чем меньше влаги уйдет в первые дни, тем прочнее будет основание

Поверхность раствора после схватывания накрываем полиэтиленовой пленкой. Делается это для того, чтобы снизить потери влаги в первые несколько суток после укладки.

Обратите внимание! Осенью полиэтилен также защищает цемент, находящийся на открытом воздухе, от осадков, размывающих поверхностный слой.

Примерно через 7-10 дней можно демонтировать опалубку. После демонтажа внимательно осматриваем стенки конструкции: если они влажные, то можно оставить их открытыми, а вот сухие лучше тоже накрыть полиэтиленом.
После этого раз в два-три дня снимаем пленку и инспектируем поверхность бетона. При появлении большого количества пыли, трещин или отслоения материала увлажняем застывший раствор из шланга и снова покрываем полиэтиленом.
На двадцатый день снимаем пленку и продолжаем сушку в естественном режиме.
После того, как с момента заливки пройдет 28 суток, можно начинать следующий этап работ. При этом, если мы все сделали правильно, нагружать конструкцию можно «по полной» — прочность ее будет максимальной!

Зная, сколько времени застывает бетонный фундамент, мы сможем правильно организовать все остальные строительные работы. Однако ускорять этот процесс нельзя, поскольку необходимые эксплуатационные характеристики цемент приобретает только тогда, когда отвердевает в течение достаточного времени (узнайте также как построить бетонный погреб).

Более подробная информация по данному вопросу изложена на видео в этой статье.

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Тип урока: комбинированный.

Вид урока: традиционный.

Цели урока: выяснить, что происходит с веществом при плавлении и отвердевании.

Задачи:

Образовательные :

закрепить уже имеющиеся знания по теме «Строение вещества».
познакомиться с понятиями плавление, отвердевание.
продолжить формирование умения объяснять процессы с точки зрения строения вещества.
объяснить понятия плавления и отвердевания с точки зрения изменения внутренней энергии

Воспитательные :

формирование коммуникативных качеств, культуры общения
формирование интереса к изучаемому предмету
стимулирование любознательности, активности на уроке
развитие работоспособности

Развивающие :

развитие познавательного интереса
развитие интеллектуальных способностей
развитие умений выделять главное в изучаемом материале
развитие умений обобщать изучаемые факты и понятия

Формы работы: фронтальная, работа в малых группах, индивидуальная.

Средства обучения:

Учебник «Физика 8» А.В. Перышкин § 12, 13, 14.
Сборник задач по физике для 7-9 классов, А.В. Перышкин, 610 - 618.
Раздаточный материал (таблицы, карточки).
Презентация.
Компьютер.
Иллюстрации по теме.

План урока:

Организационный момент.
Повторение изученного материала. Заполнение таблицы: твердое, жидкое, газообразное.
Определение темы урока.
1. Переход из твердого в жидкое агрегатное состояние и наоборот.
2. Запись темы урока в тетрадь.
Изучение новой темы:
1. Определение температуры плавления вещества.
2. Работа с таблицей учебника «Температура плавления».
3. Решение задачи.
4. Просмотр анимации «плавление и отвердевание».
5. Работа с графиком «Плавление и отвердевание».
6. Заполнение таблицы: плавление, отвердевание.
Закрепление изученного материала.
Подведение итогов.
Домашнее задание.

№ этапа	Работа учителя.	Работа учащихся.		Записи в тетради.	Что используется.	Время
	Организационный момент. Приветствие.
	В 7 классе мы познакомились с различными агрегатными состояниями вещества. Какие агрегатные состояния вещества вы знаете? Примеры?		Твердое, жидкое, газообразное состояния вещества. Например, вода, лед, водяной пар.
	Давайте вспомним, какими свойствами и почему обладают вещества в том или ином агрегатном состоянии. Вспоминать будем, заполняя таблицу. (Приложение 1 ). Учитель фиксирует, в каком порядке группы поднимают руки, останавливает работу по истечении 2 минут.		Класс делится на группы по 3-4 человека. Каждая группа получает лист с незаполненной таблицей и карточки с ответами. За 2 минуты они должны поместить карточки в соответствующие клетки таблицы. По готовности члены группы поднимают руки. Через 2 минуты группы отчитываются в своей работе. Одна группа поясняет, какую карточку, в какую клетку они поместили, почему, а члены остальных групп либо соглашаются, либо исправляют ответ. В результате у каждой группы таблица заполнена правильно. Группа, первой правильно выполнившая задания получает один балл.		Слайд 2 раздаточный материал
	Итак, что общего и что различного в свойствах твердых тел и жидкостей?		И твердые тела и жидкости сохраняют объем, но форму сохраняют только твердые тела.
	Сегодня на уроке мы поговорим о том, каким образом твердое вещество может переходить в жидкое состояние и наоборот. Выясним, какие условия необходимы для этих переходов.
	Вспомните, как называется переход вещества из твердого в жидкое агрегатное состояние?		Как правило, ученики вспоминают название процесса – плавление.
	Как называется обратный процесс: переход вещества из жидкого в твердое агрегатное состояние? Как называется внутренняя структура твердых тел?		Если ученики сразу не ответят на вопрос, им можно немного помочь, но обычно, ответ дают сами ученики. Процесс перехода вещества из жидкого в твердое состояние называется отвердеванием. Молекулы твердых тел образуют кристаллическую решетку, поэтому процесс можно назвать кристаллизацией.
	Итак, тема сегодняшнего урока: «Плавление и отвердевание кристаллических тел».		Записывают тему урока в тетрадь.	Плавление и отвердевание кристаллических тел
	Еще раз вспомним, что мы уже знаем о агрегатных состояниях вещества и о переходе вещества из одного агрегатного состояния в другое.		Ученики отвечают на вопросы. За каждый правильный ответ (в этом случае и в дальнейшем) учащийся получает 1 балл.
	Почему только в твердом агрегатном состоянии тела сохраняют свою форму? Чем отличается внутреннее строение твердых тел от внутреннего строения жидкостей и газов?		В твердых телах частицы расположены в определенном порядке (образуют кристаллическую решетку) и не могут далеко удаляться друг от друга.
	Что изменяется при этом во внутреннем строении вещества.		При плавлении нарушается порядок расположения молекул, т.е. разрушается кристаллическая решетка.
	Что необходимо сделать, чтобы расплавить тело? Разрушить кристаллическую решетку?		Тело необходимо нагреть, то есть сообщить ему некоторое количество теплоты, передать энергию.
	До какой температуры нужно нагреть тело? Примеры?		Для того, чтобы расплавился лед нужно нагреть его до 0 0С. Для того, чтобы расплавилось железо, нужно нагреть его до более высокой температуры.
	Итак, для плавления твердого вещества необходимо нагреть его до определенной температуры. Эта температура называется температурой плавления.		Записывают в тетрадь определение температуры плавления.	Температура плавления – это температура, при которой плавится твердое вещество.
	У каждого вещества своя температура плавления. При температурах выше температуры плавления вещество находится в жидком состоянии, ниже – в твердом. Рассмотрим таблицу учебника на странице 32.		Открывают учебники на указанной странице.		Слайд 5 таблица 3 учебника
	Какой из металлов можно расплавить, подержав в руке? Какой из металлов можно расплавить в кипящей воде? Можно ли расплавить алюминий в свинцовом сосуде? Почему для измерения температуры на улице не используют ртутные термометры?		Цезий. Калий, натрий. Нельзя, свинец расплавиться раньше. Если температура на улице ниже -39 0С, ртуть отвердеет.
	При какой температуре отвердевает вода? Железо? Кислород?		При 0°С, 1539°С, -219°С.
	Вещества отвердевают при той же температуре, при которой плавятся.			Температура кристаллизации вещества равна температуре его плавления.
	Вернемся к вопросу: Что происходит с внутренним строением вещества при его плавлении? Кристаллизации?		При плавлении разрушается кристаллическая решетка, а при кристаллизации она восстанавливается.
	Возьмем кусок льда при температуре -10 °С и будем сообщать ему энергию. Что произойдет с куском льда?
	Задача: Какое количество теплоты необходимо сообщить 2 кг льда для того, чтобы нагреть его на 10 °С?		Используя таблицу на странице 21, решают задачу. (устно). Потребуется 2100·2·10=42000 Дж=42 кДж
	На что расходуется в данном случае теплота?		На повышение кинетической энергии молекул. Повышается температура льда.
	Рассмотрим, как меняется температура льда при равномерном сообщении ему некоторого количества теплоты, что происходит с внутренним строением льда (воды) в приведенных процессах.		Смотрят предлагаемую презентацию, отмечают, что происходит с веществом при его нагревании, плавлении, охлаждении, отвердевании.		Слайды 7 - 10
	График. Какому процессу соответствует участок АВ, ВС? Будет ли повышаться температура льда при начале его плавления. График ВС.		Участок АВ соответствует процессу нагревания льда. ВС – плавление льда. При начале плавления температура льда перестает повышаться.
	Продолжает ли лед получать энергию? На что она расходуется?		Лед продолжает получать энергию. Она расходуется на разрушение кристаллической решетки.	Во время процесса плавления температура вещества не изменяется, энергия расходуется на разрушение кристаллической решетки.
	В каком агрегатном состоянии находится вещество в точке В? в точке С? При какой температуре?		В – лед при 0 °С. С – вода при 0 °С.
	Что обладает большей внутренней энергией: лед при 0 °С или вода при 0 °С?		Вода обладает большей внутренней энергией, так как в процессе плавления вещество получало энергию.
	Почему температура начинает расти на участке СD?		В точке С заканчивается разрушение решетки и в дальнейшем энергия расходуется на повышение кинетической энергии молекул воды.
	Заполните таблицу (Приложение 2 ) используя график и предложенную анимацию. Регламент 2 минуты. Учитель следит за процессом заполнения таблицы, фиксирует, кто закончил выполнять задание, останавливает работу по прошествии 2 минут.		Заполняют таблицу. По окончании заполнения таблицы ученики поднимают руку. По прошествии 2 минут ученики читают свои записи и поясняют их: 1 ученик – 1 строчка, 2 ученик – 2 строчка и т.д. Если отвечающим допущена ошибка, ее исправляют другие ученики. Ученики правильно и полностью справившиеся с заданием за 2 минуты получают 1 балл.		Раздаточный материал
	Итак, энергия потребляется веществом при плавлении и нагревании, а выделяется при кристаллизации и охлаждении, причем при плавлении и кристаллизации изменения температуры не происходит. Попробуйте применить эти знания при выполнении следующих заданий.
	Железо, взятое при температуре 20 °С, полностью расплавили. Какой график соответствует этому процессу?		Выбирают на слайде график, соответствующий указанному процессу, поднимают руки, числом пальцев указывая номер выбранного графика. Один из учащихся (по выбору учителя) объясняет свой выбор.
	Воду, взятую при температуре 0 °С, превратили в лед при -10 °С. Какой график соответствует этому процессу?
	Твердую ртуть, взятую при температуре -39 °С, нагрели до температуры 20 0С. Какой график соответствует этому процессу?
	Будет ли плавиться лед, взятый при 0 °С, в помещении с температурой 0 °С?		Нет, для разрушения кристаллической решетки необходима энергия, а теплопередача возможна только от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой, следовательно в данном случае теплопередача осуществляться не будет.
	Итоги урока. Учащиеся, набравшие за урок 5 и более баллов, получают положительные оценки.
	Домашнее задание.

Используемая литература:

Перышкин А.В. учебник «Физика 7»
Перышкин А.В. «Сборник задач по физике 7 – 9 классы», Москва, «Экзамен», 2006 г.
В.А. Орлов «Тематические тесты по физике 7 – 8 классы», Москва, «Вербум – М», 2001 г.
Г.Н. Степанова, А.П. Степанов «Сборник вопросов и задач по физике 5 – 9 классы», Санкт-Петербург, «Валерии СПД», 2001 г.
http://kak-i-pochemu.ru

Цели и задачи урока: совершенствование навыков умения графического решения задач, повторение основных физических понятий по данной теме; развитие устной и письменной речи, логического мышления; активизации познавательной деятельности через содержание и степень сложности задач; формирование интереса к теме.

План урока.

Ход урока

Необходимые оборудование и материалы: компьютер, проектор, экран, доска, программа Ms Power Point, у каждого ученика: термометр лабораторный, пробирка с парафином, пробиркодержатель, стакан с холодной и горячей водой, калориметр.

Управление:

Запуск презентации "клавиша F5", остановка - "клавиша Esc".

Смены всех слайдов организованы по щелчку левой кнопкой мыши (или по клавише "стрелка вправо").

Возврат к предыдущему слайду "стрелка влево".

I. Повторение изученного материала.

1. Какие агрегатные состояния вещества вы знаете? (Слайд 1)

2. Чем определяется то или иное агрегатное состояние вещества? (Слайд 2)

3. Приведите примеры нахождения вещества в различных агрегатных состояниях в природе. (Слайд 3)

4. Какое практическое значение имеют явления перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое? (Слайд 4)

5. Какой процесс соответствует переходу вещества из жидкого состояния в твёрдое? (Слайд 5)

6. Какой процесс соответствует переходу вещества из твердого состояния в жидкость? (Слайд 6)

7. Что такое сублимация? Приведите примеры. (Слайд 7)

8. Как изменяется скорость молекул вещества при переходе из жидкого состояния в твердое?

II. Изучение нового материала

На уроке мы изучим процесс плавления и кристаллизации кристаллического вещества - парафина, построим график данных процессов.

В ходе выполнения физического эксперимента выясним, как изменяется температура парафина при нагревании и охлаждении.

Выполнять эксперимент вы будете по описаниям к работе.

Перед выполнением работы напомню вам правила по технике безопасности:

При выполнении лабораторной работы будьте внимательны и осторожны.

Техника безопасности.

1. В калориметрах находится вода 60?С, будьте аккуратны.

2. При работе со стеклянными приборами соблюдайте осторожность.

3. Если случайно разбили прибор, то сообщите учителю, не убирайте осколки самостоятельно.

III. Фронтальный физический эксперимент.

На столах учащихся находятся листы с описанием работы (Приложение 2), по которым они выполняют эксперимент, строят график процесса и делают выводы. (Слайды 5).

IV. Закрепление изученного материала.

Подведение итогов фронтального эксперимента.

Выводы:

При нагревании парафина в твёрдом состоянии до температуры 50?С, температура увеличивается.

В процессе плавления температура остаётся постоянной.

Когда весь парафин расплавился, то при дальнейшем нагревании температура увеличивается.

При охлаждении жидкого парафина температура уменьшается.

В процессе кристаллизации температура остаётся постоянной.

Когда весь парафин отвердеет, при дальнейшем охлаждении температура уменьшается.

Структурная схема: "Плавление и отвердевание кристаллических тел"

(Слайд 12) Работа по схеме.

Явления

Научные факты

Гипотеза

Идеальный объект

Величины

Законы

Применение

При плавлении кристаллического тела температура не изменяется.

При отвердевании кристаллического тела температура не изменяется

При плавлении кристаллического тела кинетическая энергия атомов увеличивается, кристаллическая решётка разрушается.

При отвердевании кинетическая энергия уменьшается происходит построение кристаллической решётки.

Твёрдое тело - тело, атомы которого являются материальными точками, расположенные упорядоченно (кристаллическая решётка), взаимодействуют между собой силами взаимного притяжения и отталкивания.

Q- количество теплоты

Удельная теплота плавления

Q = m - поглощается

Q = m - выделяется

1. Для расчёта количества теплоты

2. Для применения в технике, металлургии.

3. тепловые процессы в природе (таяние ледников, замерзание рек зимой, и т. д.

4. Напишите свои примеры.

Температура, при которой происходит переход твердого вещества в жидкое состояние, называется температурой плавления.

Процесс кристаллизации будет идти также при постоянной температуре. Она называется температурой кристаллизации. При этом температура плавления равна температуре кристаллизации.

Таким образом, плавление и кристаллизация - два симметричных процесса. В первом случае вещество поглощает энергию извне, а во втором - отдает в окружающую среду.

Различные температуры плавления определяют области применения различных твердых тел в быту, технике. Из тугоплавких металлов изготавливают жаропрочные конструкции в самолетах и ракетах, атомных реакторах и электротехнике.

Закрепление знаний и подготовка к самостоятельной работе.

1. На рисунке изображен график нагревания и плавления кристаллического тела. (Слайд)

2. К каждой из ниже перечисленных ситуаций подберите график, который наиболее верно отражает происходящие с веществом процессы:

а) медь нагревают и плавят;

б) цинк нагревают до 400°С;

в) плавящийся стеарин нагревают до 100°С;

г) железо, взятое при 1539°С, нагревают до 1600°С;

д) олово нагревают от 100 до 232°С;

е) алюминий нагревают от 500 до 700°С.

Ответы: 1-б; 2-а; 3-в; 4-в; 5-б; 6-г;

На графике отражены наблюдения за изменением температуры двух

кристаллических веществ. Ответьте на вопросы:

а) В какие моменты времени началось наблюдение за каждым веществом? Сколько времени оно длилось?

б) Какое вещество начало плавиться раньше? Какое вещество расплавилось раньше?

в) Укажи температуру плавления каждого вещества. Назови вещества, графики нагревания, и плавления которых изображены.

4. Можно ли в алюминиевой ложке расплавить железо?

5.. Можно ли пользоваться ртутным термометром на полюсе холода, где была зафиксирована самая низкая температура - 88 градусов Цельсия?

6. Температура сгорания пороховых газов порядка 3500 градусов Цельсия. Почему ствол ружья не плавится при выстреле?

Ответы: Нельзя, так как температура плавления железа гораздо выше, чем температура плавления алюминия.

5.Нельзя, так как ртуть при такой температуре замерзнет, и термометр выйдет из строя.

6.Для нагревания и плавления вещества требуется время, и кратковременность сгорания пороха не позволяет стволу ружья нагреться до температуры плавления.

4. Самостоятельная работа. (Приложение 3).

Вариант 1

На рисунке 1,а изображен график нагревания и плавления кристаллического тела.

I. Какая температура тела была при первом наблюдении?

1. 300 °С; 2. 600 °С; 3. 100 °С; 4. 50 °С; 5. 550 °С.

II. Какой процесс на графике характеризует отрезок АБ?

III. Какой процесс на графике характеризует отрезок БВ?

1. Нагревание. 2. Охлаждение. 3. Плавление. 4. Отвердевание.

IV. При какой температуре начался процесс плавления?

1. 50 °С; 2. 100 °С; 3. 600 °С; 4. 1200 °С; 5. 1000 °С.

V. Какое время тело плавилось?

1. 8 мин; 2. 4 мин; 3. 12 мин; 4. 16 мин; 5. 7 мин.

VI. Изменялась ли температура тела во время плавления?

VII. Какой процесс на графике характеризует отрезок ВГ?

1. Нагревание. 2. Охлаждение. 3. Плавление. 4. Отвердевание.

VIII. Какую температуру имело тело в последнее наблюдение?

1. 50 °С; 2. 500 °С; 3. 550 °С; 4. 40 °С; 5. 1100 °С.

Вариант 2

На рисунке 101,6 изображен график охлаждения и отвердевания кристаллического тела.

I. Какую температуру имело тело при первом наблюдении?

1. 400 °С; 2. 110°С; 3. 100 °С; 4. 50 °С; 5. 440 °С.

II. Какой процесс на графике характеризует отрезок АБ?

1. Нагревание. 2. Охлаждение. 3. Плавление. 4. Отвердевание.

III. Какой процесс на графике характеризует отрезок БВ?

1. Нагревание. 2. Охлаждение. 3. Плавление. 4. Отвердевание.

IV. При какой температуре начался процесс отвердевания?

1. 80 °С; 2. 350 °С; 3. 320 °С; 4. 450 °С; 5. 1000 °С.

V. Какое время отвердевало тело?

1. 8 мин; 2. 4 мин; 3. 12 мин;-4. 16 мин; 5. 7 мин.

VI. Изменялась ли температура тела во время отвердевания?

1. Увеличивалась. 2. Уменьшалась. 3. Не изменялась.

VII. Какой процесс на графике характеризует отрезок ВГ?

1. Нагревание. 2. Охлаждение. 3. Плавление. 4. Отвердевание.

VIII. Какую температуру имело тело в момент последнего наблюдения?

1. 10 °С; 2. 500 °С; 3. 350 °С; 4. 40 °С; 5. 1100 °С.

Подведение итогов самостоятельной работы.

1 вариант

I-4, II-1, III-3, IV-5, V-2, VI-3,VII-1, VIII-5.

2 вариант

I-2, II-2, III-4, IV-1, V-2, VI-3,VII-2, VIII-4.

Дополнительный материал: Просмотр видеоролика: "плавление льда при t<0C?"

Сообщения учащихся о применении плавления и кристаллизации в промышленности.

Домашнее задание.

14 учебника; вопросы и задания к параграфу.

Задачи и упражнения.

Сборник задач В. И. Лукашика, Е. В. Ивановой, № 1055-1057

Список литературы:

Пёрышкин А.В. Физика 8 класс. - М.: Дрофа.2009.
Кабардин О. Ф. Кабардина С. И. Орлов В. А. Задания для итогового контроля знаний учащихся по физике 7-11. - М.: Просвещение 1995.
Лукашик В. И. Иванова Е. В. Сборник задач по физике. 7-9. - М.: Просвещение 2005.
Буров В. А. Кабанов С. Ф. Свиридов В. И. Фронтальные экспериментальные задания по физике.
Постников А. В. Проверка знаний учащихся по физике 6-7. - М.: Просвещение 1986.
Кабардин О. Ф., Шефер Н. И. Определение температуры отвердевания и удельной теплоты кристаллизации парафина. Физика в школе №5 1993.
Видеокассета "Школьный физический эксперимент"
Картинки с сайтов.

КАТЕГОРИИ