Тема: «Расчет количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении».

Тема:

«Расчет количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении».

Цели урока:

Образовательные:

- закрепить у учащихся знания по теме: «количество теплоты», «удельная теплоемкость»;

- вывести формулу для расчета количества теплоты для различного рода веществ;

- обосновать величины, от которых зависит количество теплоты;

- определить способы расчета количества теплоты при теплообмене тел;

Развивающие:

- развить навыки и умения решения задач,

- расширить теоретические знания о теплообмене в природе;

- развить внимание и память у учащихся;

Воспитательные:

- способствовать у обучающихся выработке самостоятельности, целеустремленности и настойчивости при преодолении ситуаций затруднения, формированию коммуникативной компетентности.

Оборудование: ноутбук, мультимедийный проектор, интерактивная доска, презентация (слайды в PowerPoint),

Ход урока.

1.Организационная часть.

На практике часто пользуются тепловыми расчетами. Например, при строительстве зданий необходимо учитывать, какое количество теплоты должно отдавать зданию вся система отопления. Следует также знать, какое количество теплоты будет уходить в окружающее пространство через окна, двери, стены.

На этом уроке, мы познакомимся с формулой расчета количества теплоты для различных тел, а также научимся вычислять , какое количество теплоты было отдано или принято телом в результате теплообмена.

2. Актуализация знаний.

На предыдущем уроке, мы выяснили, что для нагревания 1 кг вещества на 1ºС требуется количество теплоты, численно равное значению удельной теплоемкости.

Вопрос №1:

Кто мне скажет, что означает: удельная теплоемкость алюминия с=920 Дж/кг*ºС?

Ответ:

Учащиеся дают правильный ответ: для нагревания 1 кг алюминия на 1 ºС, необходимо количество теплоты Q=920 Дж.

Вопрос №2:

Повторим, от каких величин зависит количество теплоты?

На слайдах представлены рисунки, с помощью которых ребята дают подробное объяснение предыдущей темы.

Слайд №1:

сосуд №1 сосуд №2

Ответ:

Количество теплоты зависит от массы тела:

Из рисунка хорошо видно, что масса воды во втором сосуде больше в два раза массы воды в первом сосуде m2>m1,следовательно, и количество теплоты Q , которое необходимо, чтобы нагреть эти жидкости, для второго сосуда понадобится и затратится больше.

сосуд №1 сосуд №2

Q2> Q1

Следовательно, можно сделать вывод о том , что количество теплоты прямо пропорциональна массе вещества: Q

m

Слайд №2:

нагреваем

чайник №1 чайник №2

до Т=50ºС до Т=100ºС

Ответ:

Количество теплоты зависит от разности температур:

Чем больше разность температур, тем больше количество энергии нужно затратить. На нагрев чайника №2 затратится больше энергии, чем на нагрев чайника под номером 1.

Следовательно, можно сделать вывод о том , что количество теплоты прямо пропорциональна разности температур: Q

Т

Слайд №3:

сосуд №1 сосуд №2

В один сосуд налита вода, в другой – подсолнечное масло.

Какой из сосудов, мы будем дольше нагревать?

Ответ:

На нагревание сосуда с водой мы затратим больше энергии, соответственно, количество теплоты выделиться больше. Так как, удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг*ºС, а удельная теплоемкость масла 1700 Дж/кг*ºС. Поэтому на нагревание воды, мы затратим больше времени, но и остывать вода будет дольше, чем масло, в связи с большим значением теплоемкости.

Вывод: количество теплоты зависит от рода вещества, т.е., от величины удельной теплоемкости: Q

с

3. Изучение нового материала

Молодцы ребята, закрепили изученный материал, а сейчас подытожим наши знания и выведем формулу, для расчета количества теплоты различных веществ.

Из слайдов хорошо видно, что количество теплоты зависти от трех физических величин, причем зависимость прямая, т.е., во сколько раз увеличивается одна из величин, во столько раз увеличивается и количество теплоты.

Поэтому, получаем новую формулу для расчета количества теплоты:

Q=сmΔT

где,

Q – полученная телом теплота, Дж

c – удельная теплоемкость тела, Дж/

m – масса тела, кг

Δt – изменение температуры тела, °С

Δt, можно представить как разность начальной и конечной температур:

Δt=t2- t1

Поэтому формулу модно представить в виде:

Формулу Q=cmΔt применяют не только в том случае, когда тело нагревается. Ее также используют для подсчета количества теплоты при охлаждении тел.

Вполне очевидно, что если происходит нагрев тела, то

Δt= t2- t1>0 и Q>0,

то есть тело получает тепло.

Если тело остывает,

t2< t1 и Δt<0 и Q<0.

это указывает на то, что тело отдает в окружающую среду количество теплоты Q.

Коэффициент "с" берут из специальных таблиц. Удельные теплоемкости некоторых веществ, Дж/(кг°С) показана на странице 21 учебника. Например, для жидкой воды с = 4200 Дж/(кг°С). Это значение показывает, что для нагревания 1 кг воды на 1 °С потребуется 4200 Дж теплоты. Для воды в твердом состоянии (льда) коэффициент "с" уже другой; он равен 2100 Дж/(кг°С).

На уроке учитель разбирает задачи в порядке их сложности.

Учащиеся по желанию выходят к доске, побывать свои силы.

Задача на 3 балла:

Задача №1:

Определить, какое количество теплоты необходимо сообщить куску свинца массой 2 кг для его нагревание на 10°С.

Дано: СИ Решение:

m=2 кг по таблице находим для свинца:

с=140 Дж/

Δt=10 °С формула для расчета количества теплоты:

Q=сmΔT

Q-? Подставляем численное значение, получаем:

Q= 140 Дж/(кг °С)*2 кг*10°С=2800 Дж.

Ответ: Q=2800 Дж.

Задача на 4 балла:

Задача №2:

Какое количество теплоты отдает 5 л воды при охлаждении с 50°С до

10°С?

Дано:

СИ

Решение:

V= 5л

с = 4200 Дж/(кг °С)

t0 = 50°С

t1 = 10°С

p = 1000 кг/м3

Так как плотность воды p = 1000 кг/м3,

то масса воды равна:

m = pV

m = 1000 кг/м3·5·10-3м3 =5 кг.

Q = cm(t1 -t0)

Q = 4200 Дж/(кг °С) ·5 кг·(10°С-50°С) =-=840кДж

Ответ: Q=-840кДж

Q=?

Знак «-» в ответе указывает на то, что вода отдает тепло.

Для более сильных учеников, учитель предлагает следующую задачу.

Задача №3

Для нагревания куска цинка массой 100 г потребовалось 15 кДж теплоты. До какой температуры был нагрет кусок цинка, если его начальная температура была равна 25°С?

Дано:

СИ

Решение:

m =100 г

Q =15 кДж

t0 = 25°С

сц = 400 Дж/(кг °С)

0,1 кг

15000 Дж

Температуру, до которой был нагрет кусок цинка определим из формулы расчета количества теплоты:

Q = cm(t -t0)

где

с - удельная теплоемкость цинка

сц=400 Дж/(кг °С)

вывод формулы:

Q= cm(t -t0)

Q = cmt- cmt0

сmt = Q+ cmt0

t = (Q+ cmt0)/ cm

t = Q/ cm + t0

подставляя числа, вычисляем математически:

t = 15000Дж/400 Дж/(кг °С)*0,1 кг+25°С=400°С

Ответ: t=400°С

t =?

4. Домашнее задание

Домашнее задание § 9, упражнение №8стр 26.

Для сильных учеников, предлагается задача под запись:

Задача:

При охлаждении куска олова массой 100 г до температуры 33°С выделилось 5 кДж энергии. Определите температуру олова до охлаждения

Дано:

СИ

Решение:

m =100 г

Q =5 кДж

t = 33°С

сол = 230 Дж/(кг °С)

0,1 кг

5000 Дж

Температуру, до которой был нагрет кусок олова, определим из формулы расчета количества теплоты:

Q = cm(t -t0)

где

с - удельная теплоемкость олова

сол=230 Дж/(кг °С)

из условия задачи сказано, что кусок олова охлаждают, следовательно, его Q<0,

тогда

-Q= cол mt – c олmt0

cол mt0= cол mt + Q

t0= (cол mt + Q)/ cол m

t0= t+ Q/ cол m

подставляя числа, вычисляем математически:

t = 33°С+ 5000Дж/230 Дж/(кг °С)*0,1 кг =250°С

Ответ: t0=250°С

t 0 =?