Время отвердевания. Урок по физике "график плавления и отвердевания кристаллических тел"

Тема урока: «Удельная теплота плавления. Графики плавления и

отвердевания кристаллических тел.»

Цели урока:

Формировать умение стоить график зависимости температуры кристаллического тела от времени нагревания;

Ввести понятие удельной теплоты плавления;

Ввести формулу для расчета количества теплоты, необходимого для плавления кристаллического тела массой т, взятой при температуре плавления.

Формировать умение сравнивать, сопоставлять, обобщать материал.

Аккуратность в составлении графиков, трудолюбие, умение доводить начатое дело до конца.

Эпиграф к уроку:

«Без сомнения, всё наше знание начинается с опыта»

Кант (Немецкий философ 1724 – 1804 г г.)

«Не стыдно не знать, стыдно не учиться»

(Русская народная пословица)

Ход урока:

І. Организационный момент. Постановка темы и целей урока.

ІІ. Основная часть урока.

1. Актуализация знаний:

У доски 2 человека:

Вставить пропущенные слова в определение.

«Молекулы в кристаллах расположены …, они движутся …., удерживаясь в определенных местах силами молекулярного притяжения. При нагревании тел средняя скорость движения молекул …, а колебания молекул …, силы, их удерживающие, …, вещество переходит из твердого состояния в жидкое, этот процесс называется… ».

«Молекулы в расплавленном веществе расположены …, они движутся … и … удерживаются в определенных местах силами молекулярного притяжения. При охлаждении тела средняя скорость движения молекул …, размах колебаний … , а силы, удерживающие их …, вещество переходит из жидкого состояния в твердое, этот процесс называется …».

Остальной класс работает по карточкам мини - тест ()

Используя табличные значения в сборнике задач Лукашика.

Вариант №1

1. Свинец плавится при температуре 327 0С. Что можно казать о температуре отвердевания свинца?

А) Она равна 327 0С.

В) Она выше температуры

плавления.

2. При какой температуре ртуть приобретает кристаллическое строение?

А) 4200С; Б) - 390С;

3. В земле на глубине 100 км температура около 10000С. Какой из металлов: Цинк, олово или железо – находится там в нерасплавленном состоянии.

А) цинк. Б) Олово. В) Железо

4. Газ выходящий из сопла реактивного самолета, имеет температуру 500 – 7000С. Можно ли сопло изготовлять из ?

А) Можно. Б) Нельзя.

Плавление и отвердевание кристаллических тел.

Вариант №2

1. При плавлении кристаллического вещества его температура …

В) уменьшается.

2. При какой температуре цинк может быть в твердом и жидком состоянии?

А) 4200С; Б) - 390С;

В) 1300 - 15000С; Г) 00С; Д) 3270С.

3. Какой из металлов: цинк, олово или железо – расплавится при температуре плавления меди?

А) цинк. Б) Олово. В) Железо

4. Температура наружной поверхности ракеты во время полета повышается до 1500 - 20000С. Какие металлы пригодны для изготовления наружной обшивки ракет?

А) Сталь. Б). Осмий. В) Вольфрам

Г) Серебро. Д) Медь.

Плавление и отвердевание кристаллических тел.

Вариант №3

1. Алюминий отвердевает при температуре 6600С. Что можно сказать о температуре плавления алюминия?

А) Она равна 660 0С.

Б) Она ниже температуры плавления.

В) Она выше температуры

плавления.

2. При какой температуре разрушается кристаллическое строение стали?

А) 4200С; Б) - 390С;

В) 1300 - 15000С; Г) 00С; Д) 3270С.

3. На пове6рхности Луны ночью температура опускается до -1700С. Можно ли измерять такую температуру ртутным и спиртовым термометрами?

А) Нельзя.

Б) Можно спиртовым термометром.

В) Можно ртутным термометром.

Г) Можно как ртутным, так и спиртовым термометрами.

4. Какой металл, находясь в расплавленном состоянии может заморозить воду?

А) Сталь. Б) цинк. В) Вольфрам.

Г) Серебро. Д) Ртуть.

Плавление и отвердевание кристаллических тел.

Вариант №4

1. При кристаллизации (отвердевании) расплавленного вещества его температура …

А) не изменится. Б) увеличивается.

В) уменьшается.

2. Наиболее низкая температура воздуха -88,30С была зарегистрирована в 1960 г. В Антарктиде на научной станции «Восток». Каким термометром можно пользоваться в этом месте Земли?

А) Ртутным. Б) Спиртовым

В) Можно как ртутным, так и спиртовым термометрами.

Г) Нельзя пользоваться ни ртутным, ни спиртовым термометрами.

3. Можно ли в алюминиевой кастрюле расплавлять медь?

А) Можно. Б) Нельзя.

4. У какого металла кристаллическая решетка разрушается при самой высокой температуре?

А) У стали. Б) У меди. В) У вольфрама.

Г) У платины Д) У осмия.

2. Проверка написанного у доски. Исправление ошибок.

3. Изучение нового материала.

а) Демонстрация фильма. «Плавление и кристаллизация твердого тела»

б)Построение графика изменения агрегатного состояния тела. (2 слайд)

в) подробный анализ графика с разбором каждого отрезка графика изучение всех физических процессов происходящих на том или ином промежутке графика. (3 слайд)

плавления?

А) 50 0С Б) 1000С В) 6000С Г) 12000С

0 3 6 9 мин.

Г) 16 мин. Д) 7 мин.

Вариант №2 0С

отрезок АБ? 1000

Г) Отвердевание. Б В

отрезок БВ?

А) Нагревание. Б) Охлаждение. В) Плавление. 500

Г) Отвердевание Г

3. При какой температуре начался процесс

отвердевания?

А) 80 0С. Б) 350 0С В) 3200С

Г) 450 0С Д) 1000 0С

4. Какое время отвердевало тело? 0 5 10 мин.

А) 8 мин. Б) 4 мин. В) 12 мин.

Г) 16 мин. Д) 7 мин.

А) Увеличивалась. Б) Уменьшалась. В) Не изменялась.

6. Какой процесс на графике характеризует отрезок ВГ?

А) Нагревание. Б) Охлаждение. В) Плавление. Г) Отвердевание.

График плавления и отвердевания кристаллических тел.

Вариант №3 0С

1.Какой процесс на графике характеризует 600 Г

отрезок АБ?

А) Нагревание. Б) Охлаждение. В) Плавление.

Г) Отвердевание. Б В

2. Какой процесс на графике характеризует

отрезок БВ?

А) Нагревание. Б) Охлаждение. В) Плавление. 300

Г) Отвердевание.

3. При какой температуре начался процесс

плавления?

А) 80 0С Б) 3500С В) 3200С Г) 4500С

4. Какое время тело плавилось? А

А) 8 мин. Б) 4 мин. В) 12 мин. 0 6 12 18 мин.

Г) 16 мин. Д) 7 мин.

5. Изменялась ли температура во время плавления?

А) Увеличивалась. Б) Уменьшалась. В) Не изменялась.

6. Какой процесс на графике характеризует отрезок ВГ?

А) Нагревание. Б) Охлаждение. В) Плавление. Г) Отвердевание.

График плавления и отвердевания кристаллических тел.

Вариант №4 0С

1. Какой процесс на графике характеризует А

отрезок АБ? 400

А) Нагревание. Б) Охлаждение. В) Плавление.

Г) Отвердевание. Б В

2. . Какой процесс на графике характеризует

отрезок БВ?

А) Нагревание. Б) Охлаждение. В) Плавление. 200

Г) Отвердевание

3. При какой температуре начался процесс

отвердевания?

А) 80 0С. Б) 350 0С В) 3200С Г

Г) 450 0С Д) 1000 0С

4. Какое время отвердевало тело? 0 10 20 мин.

А) 8 мин. Б) 4 мин. В) 12 мин.

Г) 16 мин. Д) 7 мин.

5. Изменялась ли температура во время отвердевания?

А) Увеличивалась. Б) Уменьшалась. В) Не изменялась.

6. Какой процесс на графике характеризует отрезок ВГ?

А) Нагревание. Б) Охлаждение. В) Плавление. Г) Отвердевание.

ІІІ. Итог урока.

ІV. Домашнее задание (Дифференцированно) 5 слайд

V. Выставление оценок за урок.

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.

Теория полимеризации цементного раствора

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

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 20 0 С, 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 20 0 С.
• При температуре ниже 10 0 С есть риск, что материал так и не наберет проектную прочность, вот почему для работы в зимний период нужно применять специальные антиморозные добавки .

• 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.

• 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.

Факторы, влияющие на застывание

Планируя строительные или ремонтные работы, важно верно оценить все факторы, которые будут влиять на скорость обезвоживания раствора ().

Специалисты выделяют следующие моменты:

• 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.

• 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.

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.

• 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!

Вывод

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 ().

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:

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

План урока:

1. Организационный момент.
2. Повторение изученного материала. Заполнение таблицы: твердое, жидкое, газообразное.
3. Определение темы урока.
   1. Переход из твердого в жидкое агрегатное состояние и наоборот.
   2. Запись темы урока в тетрадь.
4. 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.
5. Закрепление изученного материала.
6. Подведение итогов.
7. 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:

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

Представляем вашему вниманию видеоурок по теме «Плавление и отвердевание кристаллических тел. График плавления и отвердевания». Здесь мы начинаем изучение новой обширной темы: «Агрегатные состояния вещества». Здесь мы дадим определение понятию агрегатного состояния, рассмотрим примеры таких тел. И рассмотрим, как называются и что представляют собой процессы, при которых вещества переходят из одного агрегатного состояния в другое. Более подробно остановимся на процессах плавления и кристаллизации твердых тел и составим температурный график подобных процессов.

Тема: Агрегатные состояния вещества

Урок: Плавление и отвердевание кристаллических тел. График плавления и отвердевания

Аморфные тела - тела, в которых атомы и молекулы упорядочены определенным образом только вблизи рассматриваемого участка. Такой тип расположения частиц называют ближним порядком.

Жидкости - вещества без упорядоченной структуры расположения частиц, молекулы в жидкостях движутся свободнее, а межмолекулярные силы слабее, чем у твердых тел. Важнейшее свойство: сохраняют объем, легко меняют форму и принимают из-за свойства текучести форму сосуда, в котором находятся (рис. 3).

Рис. 3. Жидкость принимает форму колбы ()

Газы - вещества, молекулы которых слабо взаимодействуют между собой и движутся хаотически, часто сталкиваясь друг с другом. Важнейшее свойство: не сохраняют объем и форму и занимают весь объем сосуда, в котором находятся.

Важно знать и понимать, каким образом осуществляются переходы между агрегатными состояниями веществ. Схему таких переходов изобразим на рисунке 4.

1 - плавление;

2 - отвердевание (кристаллизация);

3 - парообразование: испарение или кипение;

4 - конденсация;

5 - сублимация (возгонка) - переход из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое;

6 - десублимация - переход из газообразного состояния в твердое, минуя жидкое.

На сегодняшнем уроке мы уделим внимание таким процессам, как плавление и отвердевание кристаллических тел. Начать рассмотрение таких процессов удобно на примере наиболее часто встречающихся в природе плавления и кристаллизации льда.

Если поместить лед в колбу и начать его нагревать с помощью горелки (рис. 5), то можно будет заметить, что его температура начнет повышаться, пока не достигнет температуры плавления (0 o C), затем начнется процесс плавления, но при этом температура льда повышаться не будет, и только после окончания процесса плавления всего льда температура образовавшейся воды начнет повышаться.

Рис. 5. Плавление льда.

Определение. Плавление - процесс перехода из твердого состояния в жидкое. Этот процесс происходит при постоянной температуре.

Температура, при которой происходит плавление вещества, называется температурой плавления и является измеренной величиной для многих твердых веществ, а потому табличной величиной. Например, температура плавления льда равна 0 o C, а температура плавления золота 1100 o C.

Обратный плавлению процесс - процесс кристаллизации - также удобно рассматривать на примере замерзания воды и превращения ее в лед. Если взять пробирку с водой и начать ее охлаждать, то сначала будет наблюдаться уменьшение температуры воды, пока она не достигнет 0 o C, а затем ее замерзание при постоянной температуре (рис. 6), и уже после полного замерзания дальнейшее охлаждение образовавшегося льда.

Рис. 6. Замерзание воды.

Если описанные процессы рассматривать с точки зрения внутренней энергии тела, то при плавлении вся полученная телом энергия расходуется на разрушение кристаллической решетки и ослабление межмолекулярных связей, таким образом, энергия расходуется не на изменение температуры, а на изменение структуры вещества и взаимодействия его частиц. В процессе же кристаллизации обмен энергиями происходит в обратном направлении: тело отдает тепло окружающей среде, а его внутренняя энергия уменьшается, что приводит к уменьшению подвижности частиц, увеличению взаимодействия между ними и отвердеванию тела.

Полезно уметь графически изобразить процессы плавления и кристаллизации вещества на графике (рис. 7).

По осям графика расположены: ось абсцисс - время, ось ординат - температура вещества. В качестве исследуемого вещества примем лед при отрицательной температуре, т. е. такой, который при получении тепла не начнет сразу плавиться, а будет нагревать до температуры плавления. Опишем участки на графике, которые представляют собой отдельные тепловые процессы:

Начальное состояние - a: нагревание льда до температуры плавления 0 o C;

a - b: процесс плавления при постоянной температуре 0 o C;

b - точка с некоторой температурой: нагревание образовавшейся из льда воды до некоторой температуры;

Точка с некоторой температурой - c: охлаждение воды до температуры замерзания 0 o C;

c - d: процесс замерзания воды при постоянной температуре 0 o C;

d - конечное состояние: остывание льда до некоторой отрицательной температуры.

Сегодня мы рассмотрели различные агрегатные состояния вещества и уделили внимание таким процессам, как плавление и кристаллизация. На следующем уроке мы обсудим главную характеристику процесса плавления и отвердевания веществ - удельную теплоту плавления.

1. Генденштейн Л. Э, Кайдалов А. Б., Кожевников В. Б. /Под ред. Орлова В. А., Ройзена И. И. Физика 8. - М.: Мнемозина.

2. Перышкин А. В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2010.

3. Фадеева А. А., Засов А. В., Киселев Д. Ф. Физика 8. - М.: Просвещение.

1. Словари и энциклопедии на Академике ().

2. Курс лекций «Молекулярная физика и термодинамика» ().

3. Региональная коллекция Тверской области ().

1. Стр. 31: вопросы №1-4; стр. 32: вопросы №1-3; стр. 33: упражнения №1-5; стр. 34: вопросы №1-3. Перышкин А. В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2010.

2. В кастрюле с водой плавает кусок льда. При каком условии он не будет таять?

3. При плавлении температура кристаллического тела остается неизменной. А что происходит со внутренней энергией тела?

4.Опытные садовники в случае весенних ночных заморозков во время цветения плодовых деревьев вечером обильно поливают ветки водой. Почему это значительно уменьшает риск потери будущего урожая?