Решение задач - Урок 4 - Изменение агрегатных состояний вещества

Цели: закрепить знания учащихся по теме «Изменение агрегатных состояний вещества»; сформировать навыки расчета количества теплоты при изменении агрегатного Состояния вещества и сгорании топлива.

Ход урока

I. Проверка знаний

Первые 10-15 минут урока можно отвести на письменную проверочную работу по теме «Теплота сгорания топлива». Учитель заранее готовит карточки с разноуровневыми заданиями.

Уровень 1

1. Какая физическая величина показывает, сколько энергии выделяется при сжигании 1 кг топлива? Какой буквой ее обозначают?

2. В каком случае можно получить большее количество теплоты: сжигая 1 кг торфа или 1 кг антрацита?

Уровень 2

1. Какая масса каменного угля была сожжена в печи, если при этом выделилось 60 МДж теплоты?

2. Сколько энергии выделится при полном сгорании керосина объемом 5 л?

Уровень 3

1. Удельная теплота сгорания каменного угля примерно в два раза больше, чем удельная теплота сгорания торфа. Что это значит?

2. На сколько градусов Цельсия нагреются 3 кг воды, если вся теплота, выделившаяся при полном сгорании 10 г спирта, пошла на ее нагревание?

3. Почему рачительный хозяин предпочитает покупать березовые дрова, а не осиновые? Цена дров одинаковая.

Уровень 4

1. На спиртовке нагрели 175 г воды от 15 °С до 75 °С. Начальная масса спиртовки со спиртом была равна 163 г, а по окончании нагревания - 157 г. Найдите КПД нагревательной установки.

2. Каково отношение масс спирта и бензина в смеси, если удельная теплота сгорания этой смеси 40 МДж/кг?

II. Решение задач

Далее весь урок должен быть полностью посвящен подготовке к контрольной работе. Так как определенный тип задач на расчет количества теплоты, выделяемого при сгорании топлива, был отработан недостаточно полно, это необходимо учесть.

Структура урока должна быть такой, чтобы ученики могли в полной мере представить полный набор задач по данному разделу. Очень важно при этом сформировать целостное восприятие изученной темы.

Несколько типичных по теме задач следует решить у доски.

Задача 1

Определите, какое количество теплоты необходимо для превращения 200 г льда при температуре -10 °С в воду с температурой 20 °С.

Дано:

Решение:

По таблицам находим значения с_л, с_в, λ, t_пл.

Общее количество теплоты состоит из трех частей: Q = Q₁ + Q₂ + Q₃, где

1. - количество теплоты для нагревания льда до температуры плавления.

2. - количество теплоты, которое идет на плавление льда.

3. - количество теплоты, которое идет на нагревание воды.

Тогда:

(Ответ: Q = 89 · 10³ Дж.)

Задача 2

В воду массой 400 г и температурой 10 °С впустили 10 г водяного пара с температурой 100 °С. Определите, какая температура установится в сосуде.

Дано:

Решение:

В основе решения задачи лежит уравнение теплового баланса: Q_отл = Q_пол.

Предположим, что в сосуде вода нагреется до температуры смеси Θ. Тогда: Q_отл = Q₁ + Q₂, где Q₁ = r · m₂ - количество теплоты, отданное паром при конденсации.

Количество теплоты, полученное холодной водой, будет равно:

Итак.

Откуда: 4,4 · 10⁴

(Ответ: Θ = 25,8 °С.)

Задача 3

Кусок льда массой 8 кг имеет температуру 0 °С. Его начинают плавить, сжигая керосин. Что будет в сосуде, когда сгорит 100 г керосина?

Дано:

Решение:

Предположим, что количества теплоты, которая выделится при сгорании топлива, хватит и на плавление льда, и на нагревание воды до температуры Θ.

Откуда:

(Ответ: В сосуде будет находиться вода при температуре Θ = 56 °С.)

Далее для самостоятельного решения можно предложить выполнить две-три несложных задачи.

Задача 4

В сосуд с водой массой 2 кг и температурой 60 °С положили кусочек льда массой 50 г и температурой 0 °С. Какая температура установится в сосуде? (Ответ: Θ = 56 °С.)

Задача 5

Сколько бензина нужно сжечь, чтобы 200 кг воды нагреть на 30 °С? (Ответ: m = 0,55 кг.)

Задача 6

Какое количество горячей воды с температурой 80 °С нужно налить в холодную воду массой 20 кг и температурой 10 °С, чтобы установилась температура смеси 30 °С? (Ответ: m = 8 кг.)

Домашнее задание

1. Повторить материал по теме «Изменение агрегатных состояний вещества».

2. Задачи и упражнения (учебник, с. 126) № 187,188.

3. Сборник задач В. И. Лукашика, Е. В. Ивановой, № 1043-1045.