Агрегатные состояния вещества

0
108
редактор изображений

Цель: изучить физические особенности в строении и свойствах различ­ных веществ. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.

научить учащихся понимать суть таких тепловых явлений, как плавление и кристаллизация; изучить особенности в поведении вещества при переходе из твердого состояния в жидкое и обратно.

Демонстрации: модели кристаллических решеток; наблюдение за про­цессами испарения, плавления и кристаллизации; набор кристаллических и аморфных тел.

Ход урока

I . Организационный момент

II . Анализ результатов контрольной работы

Перед началом изучения новой темы необходимо провести краткий анализ результатов контрольной работы, обсудить наиболее типичные ошибки, рассмотреть решения некоторых задач у доски.

III . Изучение нового материала

План изложения нового материала:

1. Три агрегатных состояния вещества.

2. Виды перехода из одного агрегатного состояния в другое.

3. Демонстрация плавления льда.

4. Температура плавления; температура кристаллизации.

1. Рассмотрение нового материала очень удобно начать с демонстрации опыта по плавлению льда на спиртовке. Термометр, опущенный в сосуд со льдом, показывает текущую температуру, а секундомер фиксирует время процесса.

При этом легко обнаружить, что на начальном этапе нагревание льда происходит с ростом его температуры. Так он нагревается до О °С. Затем мы наблюдаем процесс плавления, который идет при постоянной темпера­туре О °С. Через определенное время весь лед превращается в воду. Только после этого температура воды начинает подниматься.

На доске можно построить график зависимости температуры от времени нагрева . Участок АВ – нагрев льда. Вся энергия идет на увеличение внутренней энергии вещества. Колебания молекул льда увеличиваются.

Участок ВС – плавление льда. Этот процесс во времени более дли­тельный, чем нагрев льда, и он идет при постоянной температуре. Все количество теплоты уходит на раз­рушение кристаллических решеток.

Следующий участок – нагрева­ние воды.

После демонстрации опытов по таянию льда, плавлению и отверде­ванию кристаллических тел учащие­ся должны твердо усвоить три следующих положения:

а) Существует температура, выше которой вещество в твердом со­стоянии не может находиться.

б) Температура во время плавления остается постоянной.

в) Процесс плавления требует притока энергии к плавящемуся веществу.

2. Та температура, при которой происходит переход твердого вещества в жидкое, называется температурой плавления. Температура плавления различных веществ – табличная величина.

Далее необходимо проанализировать таблицу 3 в учебнике (с. 32). Из таблицы видно, в каких пределах лежат температуры плавления различных веществ. Учитель может задать ряд вопросов по таблице:

– Какой из металлов, приведенных в таблице, самый легкоплавкий?

– Какой из металлов самый тугоплавкий?

Если сосуд с водой поместить в среду, где температура меньше О °С, то будет наблюдать процесс охлаждения воды с последующим отвердеванием.

Процесс кристаллизации будет идти также при постоянной, температу­ре. Она называется температурой кристаллизации. При этом:

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.

3. Изложение нового материала следует начать с демонстрации про­стейшего опыта. В прозрачном сосуде с водой плавают кусочки льда, и со­суд плотно закрыт крышкой.

Очевидно, что температура смеси примерно равна О °С. То есть воз­можна такая ситуация, когда вещество одновременно находится в твердом, жидком и газообразном состоянии.

Любое вещество, состоящее из атомов или молекул, может находиться в одном из трех агрегатных состояний: а) твердом; б) жидком или в) газооб­разном,

– Что же отличает одно агрегатное состояние вещества от другого?

– Каковы особенности молекулярного строения газов, жидкостей и твердых тел? (Прежде чем продолжить объяснение, жела­тельно выслушать мнения учащихся.)

На примере моделей кристаллических решеток видно, что в твердом со­стоянии положение молекул упорядочено. Они не могут свободно переме­щаться по телу.

Молекулы жидкости не имеют такой структуры в расположении, силы взаимодействия у них меньше, чем у молекул твердых тел, и поэтому даже под действием небольших внешних сил они легко перемещаются. Жидко­сти обладают текучестью.

Молекулы газа еще слабее связаны друг с другом, и поэтому переме­щаются по всему объему с большими скоростями. При этом они часто сталкиваются друг с другом. Это можно наблюдать на примере распро­странения запаха духов по комнате.

Делается вывод: во-первых, в разных агрегатных состояниях располо­жение атомов и молекул различно; во-вторых, внутренняя энергия одина­ковых масс твердого тела, жидкости и газа при одинаковых температурах различна.

В ознакомительном плане можно рассказать учащимся об аморфных те­лах, которые обладают свойствами твердых тел (прочность, хрупкость, твердость) и свойствами жидкостей (текучесть, не сохраняют формы с течением времени).

4. Процесс перехода вида «твердое вещество —* жидкость —» газ» связан с увеличением внутренней энергии. Значит, в таких превращениях вещест­во поглощает тепло, и кинетическая энергия движения молекул возрастает, то есть: U > 0.

А в переходе вида «газ —* жидкость —* твердое вещество» процесс пе­рехода идет с выделением тепла. При этом скорость молекул и внутренняя энергия уменьшаются, то есть: U < 0.

Иногда бывает так, что вещество из данного агрегатного состояния сра­зу переходит в иное, минуя жидкую фазу. Процесс перехода из твердого состояния в газообразное называется сублимацией или возгонкой. Субли­мирует кусочек льда в морозный день. Сырое белье замерзает на ветру в мороз, а через сутки становится сухим – ледяная корка исчезает. Также сублимирует угольная кислота в брикетах. Вообще любое тело в твердом состоянии, если оно имеет запах, сублимирует.

Процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое называется плавлением. Оно идет с поглощением тепла.

Процесс превращения жидкости в пар называется парообразованием. Это тоже требует количества теплоты извне.

Процесс превращения жидкости в твердое тело называется кристалли­зацией. При этом вещество часть тепла отдает в окружающую среду.

Процесс превращения пара в жидкость называется конденсацией.

Очень интересным процессом является процесс, обратный сублимации, –десублимация. При этом вещество из газообразного состояния сразу пере­ходит в жидкую фазу.

Таким образом, есть шесть процессов, которые определяют варианты перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое : плавление, кристаллизация, парообразование, конденсация, сублимация, десуб­лимация.

Домашнее задание

1 . § 13 учебника; вопросы и задания к параграфу.

2. Сборник задач В. И. Лукашика, № 1012, 1013.

 

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите ваше имя здесь