МКОУ «Никольская СОШ»

Аннинского района Воронежской области

Решение задач по физике

на теплообмен с опорой на графики.

/Урок в 10 классе, учитель

Коновалов Юрий Васильевич/

С. Никольское

10 класс.

Урок по теме: «Решение задач на теплообмен» /2 часа/.

Цель урока: научить учащихся решать типовые задачи на теплообмен по определённому алгоритму, продолжить развитие памяти, абстрактного мышления, умения выделять главное.

1-й час.

1. Орг. часть. /2 мин./

2. Повторение формул, по которым вычисляется количество теплоты при нагревании (охлаждении), плавлении (кристаллизации), парообразовании (конденсации) тел. (На отдельном плакате висят на видном месте).

/3 мин./

3. Постановка задачи для учащихся: «Чтобы хорошо знать предмет, успешно сдать экзамен по физике и просто быть знающим человеком, чтобы через несколько лет помочь своим детям в решении задач и не ударить в грязь лицом перед ними, вам необходимо уметь решать так называемые задачи на теплообмен. Я за два урока научу вас этому, но без вашей помощи не получится. От вас требуется внимание, желание работать, дисциплинированность».

/1 мин./

4. Для начала каждый из вас должен уметь строить график изменения температуры тела (качественно, без координатных осей). Научимся этому на примере решения следующих задач:

Построить график изменения температуры 40

воды при нагревании её от 15 до 40⁰ С.

(смотри ответ справа)

15

50

Построить график изменения температуры

воды при охлаждении её от 50 до 20⁰С.

20

Построить график изменения температуры 40

льда при нагревании его от 0 до 40⁰С.

0 0

40

Построить график изменения температуры

воды при охлаждении её от 40 до –20⁰С.

0 0

- 20

350

Построить график изменения температуры 327 327

свинца при нагревании от 50 до 350⁰С.

50

100 100

Построить график изменения температуры 0 0

пара от 100 до –20⁰С.

- 20

/15 мин./

Учащимся, принимавшим активное участие в построении графиков, сразу выставляются хорошие оценки (по их желанию).

5. Запишем в тетрадь алгоритм решения задач на теплообмен:

1. 1. Записать условие;

   2. Записать в строке название веществ, участвующих в теплообмене;

   3. Записать начальную и конечную температуру веществ;

   4. Для каждого вещества построить график изменения температуры;

   5. Записать «получает к. т.» или «отдает к. т.» это вещество (к. т. – количество теплоты);

   6. Записать формулы расчёта количеств теплоты;

   7. Суммировать все отданные к. т. и приравнять сумме полученных к. т. (уравнение теплового баланса);

   8. При необходимости произвести необходимые замены;

   9. Подставить значения величин и сделать вычисления.

/5 мин./

6. Решаем вместе задачу (учитель на доске, ученики - в тетради):

В латунный калориметр массой 80 г, содержащий 200 г воды с температурой 20⁰С, опустили кусочек алюминия массой 40 г при температуре 100⁰С. Температура теплового равновесия стала равна 23⁰С. Определить удельную теплоемкость алюминия.

вода

алюминий

20⁰С; 23⁰С

20⁰С; 23⁰С

100⁰С; 23⁰С

23

20

23

20

100

23

Получ. к.т.

Получ. к.т.

Отдает к. т.

Qл= mл слΔtл

Qв= mвсвΔtв

Qа= mасаΔtа

mл=80 г

tл=20⁰С

mв=200г

tв=20⁰С

mа=40г

tа=100⁰С

t=23⁰С

са-?

mа са Δtа = mл сл Δtл + mв св Δtв.

0,04· са· (100-23) = 0,083·80· (23-20) + 0,2·4200· (23-20).

3,08 са = 91,2 + 2520 = 2611,2

са = 2611,2/3,08 = 848 (Дж/кг ⁰С)

Ответ: уд. тепл-ть алюм-я 848 Дж/кг ⁰С.

/14 мин./

Перерыв.

2-й час.

7.Обращаю внимание учащихся, что всегда при определении изменения температуры вещества из большей температуры вычитается меньшая. Разбираем непонятные вопросы.

/2-4 мин./

8.Решаем задачу (лучший ученик на доске):

В стальной сосуд массой 300 г налито 1,5 кг воды при 17⁰С. В воду опустили кусок мокрого снега массой 200 г. Когда снег растаял, установилась температура 7⁰С. Какое количество воды было в комке снега?

вода

снег

Вода в куске

17⁰С; 7⁰С

17⁰С; 7⁰С

0⁰С; 7⁰С

0⁰С; 7⁰С

17

7

17

7

7

0 0

7

0

Отдает. к.т.

Отдает. к.т.

Получ. к.т.

Получ. к.т.

Qст= mст сстΔtст

Qв= mвсвΔtв

Qс= λ mс+ mссвΔtвк

рл Qвк= mвксвΔtвк

mст=300 г

mв=1,5 кг

tст= tв=17⁰С

mк=200 г

tк=0⁰С

t =7⁰С

mвк- ?

mст сстΔtст+ mвсвΔtв= λ mс+ mссвΔtвк + mвксвΔtвк. С учётом mс= 0,2- mвк

0,3·460·10+1,5·4200·10=330000·(0,2- mвк)+(0,2- mвк)·4200·7+ mвк·4200·7

1380+63000=66000-330000 mвк+5880-29400·mвк+29400·mвк

64380=71880-330000·mвк

330000·mвк=7500

mвк=0,023 (кг) mвк=23 г.

Ответ: в комке снега было 23 г воды.

Подумайте, поднимите руку и ответьте: сколько снега было в комке?

9. Обращаю внимание учащихся, что количество применяемых формул совпадает с количеством отрезков на графиках.

/15 мин./

10. Самостоятельно решается задача (нуждающимся-помощь учителя):

В сосуд, содержащий 2,8 кг воды при температуре 20⁰С, бросают кусок стали массой 3 кг, нагретый до 460⁰С. Вода нагревается до 60⁰С, а часть её обращается в пар. Найти массу воды, обратившейся в пар. Теплоемкостью сосуда пренебречь.

mв=2,8 кг вода сталь

tв=20⁰С 20⁰С; 60⁰С(часть 100⁰С) 460⁰С; 60⁰С

mс=3 кг

tс=460⁰С 100 100 460

t=60⁰С 60

mп=? 60

20

Получает кол-во теплоты: Отдает кол-во теплоты:

Qв= mвсвΔtв+ mпсвΔtвп+mпL Qс= mсссΔtс

mвсвΔtв+mпсвΔtвп+mпL = mсссΔtс.

2,8·4200·40+mп·4200·40+mп·2,3·10⁶ = 3·460·400.

470400+168000·mп+2300000·mп=552000

2468000·mп =81600

mп = 0,033 кг = 33 г.

Ответ: 33 г воды превратилось в пар.

/15 мин./

11. Задание на дом.

Более «сильным» учащимся можно предложить задачу с пояснениями порядка решения:

На большой кусок льда с температурой 0⁰С положили горячий алюминиевый куб. Когда произошёл теплообмен, куб полностью погрузился в лёд (верхняя грань куба лежит в плоскости поверхности льда). Определить начальную температуру куба.

Остальным:

В 2 кг воды с температурой 20⁰С опустили стальную деталь массой 1 кг с температурой 60⁰С. Найти температуру теплового равновесия.

/3 мин/

12. Подведение итогов урока, выставление оценок.

/2 мин./

Считаю, что при таком порядке решения подобных задач большое наглядное представление дают графики: и температуры тел как на ладошке, и сколько формул потребуется, и какие, и в каком агрегатном состоянии находятся вещества (можно около «кусочков» графика пометить «вода», «пар», лёд»), и есть ли переход из одного агрегатного состояния в другое (всего тела-сплошная линия или части-штриховая линия).

Спасибо за внимание!