Урок « Физика за чайным столом» Цели урока:

Урок « Физика за чайным столом»
Автор: учитель физики МОУ «Гимназия № 1» Молькова О.И.
Цели урока:
1. закрепить у учащихся знания темы « Тепловые явления»
2. научить учащихся везде и всюду видеть физику
3. продолжить развитие кругозора учащихся, а также развитие интереса к
изучению физики
Ход урока.
1.
Организационный момент.
Ребята! Я знаю, вы с удовольствием каждый день пьёте чай, но
уверена, что не многие задумываются над сопровождающим этот
процесс
физическим
явлением. А вы как?
Попробуем это сделать
вместе.
Проблемная задача. В
сосуде с одинаковой
площадью дна налили
равное
количество
воды. В каком сосуде
вода закипит быстрее,
если их поставить на одну и туже электрическую плиту. Трудно сразу
ответить.
Сначала ознакомлю с системой знаков, с помощью которых будем
оценивать качество ответа.
1. ответ правильный, грамотный, полный - красный лист.
2. ответ правильный грамотный, но не полный – оранжевый лист.
3. ответ не совсем правильный и грамотный – желтый лист.
2. Повторение
Рис.
какой
вид
теплопередачи
изображен
на
этом
рисунке?
Теплопроводность.
Рис. почему от медного стержня гвозди начинают отпадать раньше,
чем от стали? Перенос значит от более нагретых участков тела к менее
нагретым в результате теплового движения и взаимодействия частиц.
Перекос энергии осуществляют молекулы или другие частицы.
Рис.8. какое физическое явление изображено на этом рисунке? Здесь
нет теплопроводности, так как между ними воздух, который имеет
малую теплопроводность, нет конвенции, так как они на одном уровне.
Излучение – перенос энергии с помощью лучей, даже в отсутствии
вещества. Излучение происходит от всех нагретых тел.
o Какую роль для нашей планеты играет Солнце?
o Каким способом передается тепло от Солнца?
o Что называется плавлением?
Переход вещества из твердого состояния в жидкое состояние.
o Какую роль в природе при смене времен года играет тот факт,
что удельная теплота плавления снега и льда сравнительно
велика?
o Что называется кипением?
Кипение – интенсивный переход жидкости в пар вследствие
образования и роста пузырьков пара, которые при определенной
температуре для инертной жидкости всплывают на ее поверхность и
лопаются. Отличие от испарения – происходит при t
Ответим на такой вопрос.
Можно ли в руках держать кипящую воду. Подскажите, как правильно
обращаться со стеклянными приборами? При работе со стеклянными
приборами необходимо применять стеклянные трубки с оплавленными
краями, без трещин и не допускать резких изменений температур.
Попробуйте сверху прогреть воду, налитую в пробирку.
Почему это возможно?
Верхний слой закипит, а нижний слой останется
холодным. При таком способе нагревания не
происходит конвенция, ведь нагретые слои воды
не могут остудиться ниже холодных, более
тяжелых. Но вода может прогреться благодаря
теплопроводности. Однако из опыта видно, что
она мала.
Опыт.
Как
вызвать
кипение
воды
при
температуре ни ниже 100 градусов.
Заполним колбу на 1/3 кипяченой водой.
Поверьте здесь температура ниже 100 градусов.
Попробуйте выкачать воздух.
Почему вода закипает? Давление в колбе
понижается, вода кипит при пониженном давлении и температуре ниже
ста градусов.
1.Можно было колбу облить холодной водой, водяные пары
конденсируются, давление в колбе понижается?
2. Дома в шприц набрать кипящую воду и очень быстро увеличить
объем
Опыт:
Цилиндры из разных веществ одинаковой массы и
одинакового диаметра нагреваем в кипящей воде и опускаем на пластину из
парафина. Расплавив парафин, цилиндры погружаются в него на различную
глубину. Почему? Цилиндры из свинца, железа и алюминия.
Сс=140 дж/
Сж = 460 Дж/
Са = 920 Дж/
Тела из различных веществ, но одинаковой массы, при охлаждении и
нагревании на одно и тоже число градусов отдают и требуют разное
количество теплоты.
Вопрос: Почему климат островов гораздо умереннее и ровнее, чем климат
больших материков?
Ответ: Вследствие большой теплоемкости окружающих остров водных масс.
Накрывается чайный стол, покрытый красивой скатертью.
Здесь есть всё, о чем пойдет речь в вопросах. Итак, к столу. Мы начинаем
физическое чаепитие. Включим в сеть самовар (предварительно сняв
крышку).
Что нужно сделать для того, чтобы самовар быстрее закипел?
Накрыть крышкой. Накрывая крышкой, мы уменьшаем теплообмен с
окружающей средой и вода быстрее закипает.
Почему ручки самовара делают пластмассовыми?
Пластмасса плохо проводит тепло.
Почему самовары и электрочайники делают блестящими?
Блестящая поверхность испускает меньше тепловых лучей. Поэтому в
чайниках с такой поверхностью вода быстрее нагревается и медленнее
остывает.
Почему электронагревательный элемент располагают на дне самовара?
Жидкости и газы обладают плохой теплопроводностью, и их нагревают
снизу, используя явление конвенции.
Что произойдет если воду налить до самых краев?
При нагревании вода расширяется и выливается через край.
Что произойдет с самоваром, если вся вода в нем выкипит?
При кипении воды температура не превышает 100 градусов. Без воды
температура становится выше 100 градусов и самовар расплавится.
Почему самовар поет перед тем, как закипеть?
Вода, примыкающая ко дну чайника, превращается в пар, который образует
небольшие пузырьки. Как более легкие пузырьки эти вытесняются наверх,
здесь вода более холодная и пар в пузырьках превращается в воду и стенки
пузырьков под давлением окружающей воды с треском смыкаются,
захлопываются. От этих многочисленных потрескиваний и происходит шум,
который мы слышим перед закипанием.
Хотя температура кипящей воды и температура пара одинаковы, ожоги
паром более опасны, чем кипятком. Почему?
Пар обладает большей внутренней энергией, чем вода.
Интересно, если бы мы налили в самовар то же количество воды, но не
сырой, а кипяченной, закипела бы она скорее, если условия нагревания были
бы одинаковыми?
Сырая вода закипит скорее, чем кипяченная. Это связано с тем, что она
содержит растворенный воздух, который при кипячении из нее удаляется.
Мы все видим над кипящим самоваром или чайником белый туман, который
называем паром. Можно ли на самом деле увидеть пар?
Водяной пар в точном смысле этого слова совершенно прозрачен и
бесцветен. Его нельзя видеть, как невозможно видеть воздух. Тот белый
туман, который в обиходе называют пар, есть скопление мельчайших
водяных капелек, это распыленная вода, а не пар.
Как же правильно заваривать чай?
Заваривать чай следует в сухом теплом чайнике. Проще всего ополоснуть
чайник несколько раз кипятком. После такой процедуры чайник быстро
высохнет, в нем исчезнут все посторонние запахи. Сам чайник то же
нагревается. Для того, чтобы вкусовые вещества, входящие в состав чайного
листа, в возможно большем количестве перемешать нужно заварку залить
кипятком. Известно, что вкус чая зависит от температуры, при которой он
заварен. Чем выше температура в момент заварки, тем он вкуснее. Затем
накрыть чайник салфеткой или полотенцем, чтобы были закрыты носик и
крышка. Это необходимо для сохранения аромата. Накрывать чайник
утеплителем нельзя, чай не должен преть, иначе он будет пахнуть веником.
В каком чайнике – металлическом или фарфоровом лучше заваривать чай.
Фарфоровый чайник дольше нагревается и дольше остывает.
Пока чай заваривается, послушаем, когда самовары появились в нашей
стране?
В каком случае процесс теплообмена произойдет быстрее, если в горячую
воду наливать холодную, в холодную наливать горячую той же массы.
Стаканы часто трескаются, когда в них наливают горячую воду. Какой
стакан скорее треснет, граненый или гладкий?
Стакан с толстыми стенками при наливании в них горячей воды лопаются
чаще, т.к. внутренняя и внешняя стороны их стенок расширяются
неравномерно.
Почему в стакан кладут ложечку, когда наливают горячий чай или кипяток?
Металлическая ложечка, будучи прекрасным проводником тепла, поглощает
значительное количество теплоты, поэтому стаканы с положенной в него
ложечкой нагреваются не так быстро и не так сильно.
Почему из только что поданного самовара стаканы наполняются быстрее,
чем потом, кода вода в самоваре убавится?
Чем меньше высота воды в сосуде, тем меньше давление, испытываемое
частицами воды, находящейся у края и тем с меньшей скоростью вода
вытекает из сосуда.
Почему чтобы остудить чай на него дуют?
Когда мы дуем на горячую воду, то воздух над ней все время сменяется,
испарение происходит более интенсивно и вода остывает быстрее.
Почему чай в чашке остывает быстрее, чем в стакане?
Как правило, чашки имеют больший диаметр, чем стакан, поэтому испарение
жидкости в них происходит с большей поверхности и жидкость остывает
быстрее.
Почему чай остывает быстрее, если положить в него сахар?
На разрушение кристаллической решетки сахара затрачивается энергия
горячей воды, и температура ее понижается быстрее.
Почему крышка чайника прыгает, когда в ней кипит вода?
Это оттого, что из кипящей воды идет пар. В чайнике ему становится тесно –
он и начинает подбрасывать крышку, чтобы через щелку выбраться на
свободу – вот и чайник гремит крышкой.
Наш урок подходит к концу. Дома подсчитайте количество теплоты,
необходимое для нагревания вашего чайника от комнатной температуры до
кипения. Не забудьте предварительно узнать вместимость чайника, его
массу, а так же из чего он изготовлен.
Определите стоимость электроэнергии, которую вы затратили на нагревание
воды в этом чайнике. /70 коп стоит 1кВт*ч/
Проблемная задача: Вернемся к нашему рисунку. В каком сосуде вода
закипает быстрее?
Ответ: (б) т.к. больше площадь поверхности, дополнительно обогревается
снаружи восходящими потоками горячего воздуха.
Сегодня на уроке мы применили свои знания к немного необычным, но в то
же время к самым обычным бытовым ситуациям. Будет очень хорошо, если
каждый будет чаще задумываться над окружающими явлениями и
постараться объяснить их с точки зрения физики.
А теперь подведем итоги и выставим оценки.
Дополнительная задача: Сколько энергии израсходовано на нагревание воды
массой 0,75 кг от 20 до 1000С и последующее образование пара массой 250г.
Дано:
Решение:
m1=0,75кг
Q=Qнагр+Qисп
t 1=200 C
Q=m1*C∆t+m2L;
t 2= 1000 C
Q= 0,75*4200*80+0,25*2,3*106 = 83700Дж=837кДж
m 2=0,25кг
Ответ: 837кДж
C=4200 Дж/кг*С
L=2,3*106 Дж/кг
Q-?