Назад Напред

внимание! Визуализациите на слайдовете са само за информационни цели и може да не представят всички функции на презентацията. Ако се интересувате от тази работа, моля, изтеглете пълната версия.

Цели:формиране на концепцията за топене и кристализация на тела, температура на топене и кристализация; развиване на способността за прилагане на придобитите знания за решаване на прости проблеми, развитие на хоризонта на учениците, подхранване на интерес към предмета, подхранване на всестранно развита личност.

Необходимо оборудване:Работна станция за учителя, уроци по физика от Кирил и Методий за 8 клас, парчета лед, свещ, кибрит.

Обяснения:Отговорите на учениците са в курсив в текста.

План на урока:

1. Организационен момент.
2. Учене на нов материал.
3. Консолидация.
4. домашна работа.
5. Обобщение на урока.

ХОД НА УРОКА

1. Организационен момент

– Днес в урока ще говорим за различните състояния на материята, ще разберем при какви условия едно вещество може да бъде в едно или друго състояние и какво трябва да се направи, за да се превърне веществото от едно състояние в друго.

2. Учене на нов материал

– Да разгледаме снимките (слайд 2). Какво мислите, че е общото между тях?

– Снимките показват вода в три различни състояния: твърдо, течно и газообразно.

- Правилно. Не само водата, но и всяко друго вещество има три състояния. Как се наричат ​​тези състояния?

–

– Може ли едно вещество да премине от едно състояние в друго? Например, възможно ли е ледът да се превърне във вода?

– да

- Как да стане това?

– Трябва да го загреете.

- Почти си прав. По-правилно би било да се каже, че ние предаваме известно количество топлина на леда. Тогава какво е количеството топлина?

– Количеството топлина е енергията, която тялото получава или отдава по време на процеса на пренос на топлина.

– Какво е вътрешна енергия?

– Вътрешната енергия е енергията на движение и взаимодействие на частиците, които изграждат тялото.

- Нека направим експеримент. Нека оставим едно парче лед на чинията и да видим какво ще се случи с него и да прехвърлим известно количество топлина от свещта на второто. Кое парче лед се превръща във вода по-бързо и защо?

– Във втория случай процесът на преход на лед във вода става по-бързо, тъй като второто парче лед получава повече топлина от свещта, отколкото първото парче от околната среда.

- Правилно. Това означава, че парчето лед, на което е дадена повече енергия, се превръща във вода по-бързо.

– Открийте в учебника (стр. 31) как се нарича процесът на преминаване на веществото от твърдо в течно състояние?

Процес преходът на веществото от твърдо към течно състояние се нарича топене (слайд 3)

- Това е темата на нашия урок. Нека го запишем в тетрадка - Топящи се тела.

– Да разгледаме процеса на топене с помощта на фрагмент (уроци по физика от Кирил и Методий за 8 клас). Вашата работа е да забележите дали температурата се променя по време на този процес.

– Температурата не се променя по време на процеса на топене.

- Правилно. Сега намерете в учебника (стр. 32) как се нарича процесът на преминаване на веществото от течно в твърдо състояние?

Преходът на вещество от течно в твърдо състояние се нарича втвърдяване или кристализация (слайд 4)

– Нека разгледаме този процес с помощта на фрагмент (електронни уроци по физика от Кирил и Методий за 8 клас). Промени ли се температурата по време на процеса на втвърдяване?

– Температурата не се променя по време на процеса на втвърдяване.

– Нека припомним, че по време на процеса на топене и втвърдяване температурата на веществото не се променя. Ще разгледаме защо това се случва в следващия урок.

– За да започне процесът на топене, тялото трябва да има определена температура. как се казва тя

Температурата, при която дадено вещество се топи, се нарича точка на топене.

- Правилно! Това означава, че точката на топене е температурата, над която веществото не може да съществува в твърдо състояние. Намерете точката на топене на леда в таблицата с точките на топене.

– То е равно на 0О СЪС.

– При каква температура се втвърдява водата?

– Водата също се втвърдява при 0О СЪС.

- Правилно. Това означава, че веществата се втвърдяват при същата температура, при която се топят.
Използвайки графиката (слайд 5), ще разгледаме процеса на преход на леда от твърдо към течно състояние (Peryshkin A.V., стр. 33).
Наблюдението на процеса започна от момента, когато температурата на леда беше –20 o C. При по-нататъшно нагряване температурата на леда се повишаваше, докато достигна 0 o C. В този момент ледът започна да се топи и неговата температура спря да се увеличава. През цялото време на топене температурата на леда не се променя, въпреки че енергията продължава да се подава към него.
Когато достигне 20 o C, енергията вече не се предава на веществото: водата започва да се охлажда, а при 0 o C започва процесът на кристализация на водата. През цялото време на втвърдяване температурата на веществото не се променя отново. От графиката също така става ясно, че температурата на топене е равна на температурата на кристализация.

3. Консолидация

1. Графиката (слайд 6) показва как температурата се променя с времето, докато оловото се нагрява и охлажда. На кое състояние отговаря всяка част от графиката?

AB, BC – твърдо състояние, CD – топене,
DE, EF – течно състояние, FG – кристализация, GH – твърдо състояние.

2. В експеримента алуминият, желязото, медта, цинкът, стоманата, среброто и златото се нагряват отделно до 1000 o C (слайд 7, 8). В какво състояние - течно или твърдо - са били тези метали при посочената температура?

3. Снимките (слайд 2) показват вода в три различни състояния: твърдо, течно и газообразно.

– Как се наричат ​​тези състояния?

– Те се наричат ​​агрегатни състояния.

– Може ли едно вещество да премине от едно състояние в друго?
да Чрез прехвърляне на енергия към молекулите на твърдото тяло е възможно веществото да се прехвърли от твърдо в течно състояние и от течност в газообразно състояние. Като отнемате енергия от газовите молекули, можете да получите течност, а от нея твърдо вещество.

4. – Започваме да нагряваме леда, взет при температура – ​​10 o C. Какво се случва с температурата?

– Температурата на леда ще се повиши.

– Температурата на леда е достигнала 0 o C. Ледът започва да се топи. Какво се случва с температурата му?

– Температурата спира да се променя до края на целия процес на топене.

– Ледът напълно се е превърнал във вода. Процесът на нагряване продължава. Променя ли се температурата? как?

– Температурата на водата вече ли се повишава отново?

5. Променя ли се температурата на дадено вещество по време на кристализация?

Всяко тяло може да бъде в различно агрегатно състояние при определена температура и налягане – в твърдо, течно, газообразно и плазмено състояние.

Преходът от едно агрегатно състояние към друго става при условие, че нагряването на тялото отвън става по-бързо от охлаждането му. И обратно, ако охлаждането на тялото отвън става по-бързо от нагряването на тялото поради вътрешната му енергия.

При преминаване към друго състояние на агрегиране веществото остава същото, същите молекули ще останат, само тяхното относително разположение, скорост на движение и сили на взаимодействие помежду си ще се променят.

Тези. промяната във вътрешната енергия на частиците на тялото го прехвърля от една фаза на състоянието в друга. Освен това това състояние може да се поддържа в широк температурен диапазон на външната среда.

При промяна на агрегатното състояние е необходимо определено количество енергия. И по време на процеса на преход енергията се изразходва не за промяна на телесната температура, а за промяна на вътрешната енергия на тялото.

Нека покажем на графиката зависимостта на телесната температура T (при постоянно налягане) от количеството топлина Q, доставена на тялото по време на прехода от едно състояние на агрегиране в друго.

Да разгледаме тяло с маса м, който е в твърдо състояние при температура Т 1.

Тялото не преминава веднага от едно състояние в друго. Първо, необходима е енергия за промяна на вътрешната енергия, а това отнема време. Скоростта на преход зависи от масата на тялото и неговия топлинен капацитет.

Да започнем да загряваме тялото. С помощта на формули можете да го напишете така:

Q = c⋅m⋅(T 2 -T 1)

Тялото трябва да абсорбира толкова много топлина, за да се загрее от температура Т1 до Т2.

Преход от твърдо към течно

По-нататък при критичната температура Т2, която е различна за всяко тяло, междумолекулните връзки започват да се разпадат и тялото преминава в друго агрегатно състояние - течно, т.е. междумолекулните връзки отслабват, молекулите започват да се движат с по-голяма амплитуда, по-голяма скорост и по-голяма кинетична енергия. Следователно температурата на едно и също тяло в течно състояние е по-висока, отколкото в твърдо състояние.

За да премине цялото тяло от твърдо в течно състояние, е необходимо време за натрупване на вътрешна енергия. По това време цялата енергия отива не за нагряване на тялото, а за разрушаване на стари междумолекулни връзки и създаване на нови. Необходимо количество енергия:

λ - специфична топлина на топене и кристализация на вещество в J/kg, различна за всяко вещество.

След като цялото тяло премине в течно състояние, тази течност отново започва да се нагрява по формулата: Q = c⋅m⋅(T-T 2); [J].

Преминаването на тялото от течно в газообразно състояние

Когато се достигне нова критична температура T 3, започва нов процес на преход от течност към пара. За да преминете по-нататък от течност към пара, трябва да изразходвате енергия:

r е специфичната топлина на образуване на газ и кондензация на вещество в J/kg, различно за всяко вещество.

Имайте предвид, че е възможен преход от твърдо състояние към газообразно състояние, заобикаляйки течната фаза. Този процес се нарича сублимация, а неговият обратен процес е десублимация.

Преминаване на тялото от газообразно състояние в плазмено състояние

плазма- частично или напълно йонизиран газ, в който плътностите на положителните и отрицателните заряди са почти еднакви.

Плазмата обикновено се появява при високи температури, от няколко хиляди °C и повече. Въз основа на метода на образуване се разграничават два вида плазма: термична, която възниква при нагряване на газа до високи температури, и газообразна, която се образува при електрически разряди в газова среда.

Този процес е много сложен и има просто описание и не е постижим за нас в ежедневни условия. Затова няма да се спираме подробно на този въпрос.

Ние живеем на повърхността на твърдо тяло- земното кълбо, в структури, изградени от твърди частици,- къщи. Нашето тяло, въпреки че съдържа приблизително 65% вода (мозъкът е 80%), също е твърдо. Инструментите и машините също са направени от твърди вещества. Познаването на свойствата на твърдите вещества е жизненоважно.

IN§ 2.6 накратко беше описана молекулярната структура на кристалните твърди вещества. Сега ще разгледаме по-отблизо техните свойства и структура.

кристали

Ако разгледате зърна от захар, сол, меден сулфат, нафталин и др. с лупа или микроскоп, ще забележите, че те са ограничени от плоски, сякаш полирани ръбове. Наличието на такива естествени лица е знак, че веществото е в кристално състояние. Кристалът* е тяло с определена геометрична форма, ограничено от естествени плоски ръбове.

* От гръцката дума krystallos - буквално: лед.

Монокристали и поликристални тела

Тяло, което е един кристал, се нарича монокристал.

Фигура 8.1 показва голям монокристал от кварц (планински кристал). Малко зърно гранулирана захар също е единичен кристал. Като се вземат големи предпазни мерки, е възможно да се отгледа метален монокристал с големи размери.

Повечето кристални тела се състоят от много малки кристали, произволно разположени и слети заедно. Такива тела се наричат ​​поликристални. Всички метали и минерали са поликристални. Парче захар също е поликристално тяло.

Форма и размер на кристала

Кристалите на различните вещества имат различна форма. Фигура 8.2 показва кристали: каменна сол 1, берил 2, диамант 3, граната 4, кварц 5, турмалин 6, изумруд 7 и калцит 8. Един от видовете ледени кристали, които образуват причудливите форми на снежинките (фиг. 8.3), е правилната шестоъгълна призма (фиг. 8.4).

Размерите на кристалите също са разнообразни. Някои кристали са големи и лесно видими с невъоръжено око, докато други са толкова малки, че могат да се видят само през микроскоп.

Размерите на поликристалните кристали могат да се променят с времето. Така малките кристали от желязо и стомана се превръщат в големи. Този преход се ускорява от удари и удари. Постоянно се среща в железопътни релси, оси на вагони и стоманени мостове, което води до намаляване на здравината на тези конструкции с времето.

Полиморфизъм

Много тела с еднакъв химичен състав в кристално състояние, в зависимост от условията, могат да съществуват в две или повече разновидности (модификации). Това свойство се нарича полиморфизъм (мултиформност). Ледът например има до десет различни модификации, които се получават в лаборатории. В природата се среща само един вид (виж фиг. 8.4).

Въглеродният полиморфизъм е от особено значение за технологията - въглеродът кристализира в две модификации: графит и диамант. Графитът е мек материал с черен матов цвят. Например, от него се правят поводи за моливи. Диамантът е напълно различен от графита. Това е прозрачен и много твърд кристал. При температура от около 150 °C (при нагряване във вакуум) диамантът се превръща в графит. За да се превърне графитът в диамант, той трябва да се нагрее до 2000 °C под налягане от 1010 Pa. В момента промишленото производство на изкуствени диаманти е усвоено. Изкуствените диаманти се използват широко в различни режещи инструменти.

Какво е "тройна точка" и как да определим нейните координати? Експериментите показват, че за всяко вещество има условия (налягане и температура), при които пара, течност и кристал могат да съществуват едновременно за произволно дълго време. Например, ако поставите вода с плаващ лед в затворен съд при нула градуса, тогава и водата, и ледът ще се изпарят в свободното пространство. Въпреки това, при налягане на парите от 0,006 atm. (това е тяхното „собствено“ налягане, без да се взема предвид налягането, създадено от въздуха) и температура от 0,01 ° C, увеличаването на масата на парата ще спре. От този момент нататък ледът, водата и парата ще запазят масите си за неопределено време. Това е тройната точка за водата (лявата диаграма). Ако вода или пара се поставят в условията на лявата зона, те ще се превърнат в лед. Ако добавите течност или твърдо вещество към „долната област“, ​​получавате пара. В дясната област водата ще кондензира и ледът ще се стопи.

Подобна диаграма може да се построи за всяко вещество. Целта на такива диаграми е да отговорят на въпроса: какво състояние на материята ще бъде стабилно при такова и такова налягане и такава и такава температура. Например диаграмата вдясно е за въглероден диоксид. Тройната точка за това вещество има координата на „налягане“ от 5,11 atm, което е значително по-високо от нормалното атмосферно налягане. Следователно при нормални условия (налягане 1 atm) можем да наблюдаваме само преходи „под тройната точка“, т.е. независимо превръщане на твърдо вещество в газ. При налягане от 1 atm това ще се случи при температура от –78 °C (вижте пунктираните координатни линии под тройната точка).

Ние всички живеем „близо“ до стойностите на „нормалните условия“, тоест предимно при налягане, близко до една атмосфера. Следователно, ако атмосферното налягане е по-ниско от налягането, съответстващо на тройната точка, когато тялото се нагрява, няма да видим течност - твърдото вещество веднага ще се превърне в пара. Точно така се държи "сухият лед", което е много удобно за продавачите на сладолед. Брикетите от сладолед могат да се прехвърлят с парчета „сух лед“ и не се страхувайте, че сладоледът ще се намокри. Ако налягането, съответстващо на тройната точка, е по-малко от атмосферното, тогава веществото се класифицира като „топящо се“ - когато температурата се повиши, то първо се превръща в течност и след това кипи.

Както можете да видите, характеристиките на агрегатните трансформации на веществата пряко зависят от това как текущите стойности на налягането и температурата са свързани с координатите на „тройната точка“ на диаграмата налягане-температура.

И в заключение, нека назовем известните ви вещества, които винаги сублимират при нормални условия. Това е йод, графит, "сух лед". При налягания и температури, различни от нормалните, тези вещества могат да се наблюдават в течно и дори кипящо състояние.

(C) 2013. Fizika.ru с участието на A.V Kuznetsova (Самара)

1. Твърдо състояние
2. Течно състояние
3. Газообразно състояние
4. Промяна в агрегатното състояние

Химията изучава значение. Какво е „субстанция“? Материята е всичко, което има маса и обем.Едно вещество може да бъде в едно от трите агрегатни състояния: твърдо, течно, газообразно.

1. Твърдо състояние

Частиците (молекулите) в твърдото тяло се комбинират в твърда повтаряща се структура - кристална решетка. Частиците в кристалната решетка претърпяват малки вибрации около центровете на равновесие. Твърдо има формаи обем.

2. Течно състояние

За разлика от твърдите тела, течностите нямат определена форма, но имат обем. Това се обяснява с факта, че в течностите частиците са на по-голямо разстояние една от друга, отколкото в твърдите вещества и се движат по-активно.

Тъй като частиците в течностите са разположени по-малко плътно, отколкото в твърдите тела, те не могат да образуват кристална решетка, следователно течностите нямат специфична форма.

3. Газообразно състояние

В газовете частиците са разположени на дори по-големи разстояния, отколкото в течностите. Освен това частиците са постоянно в хаотично (безредно) движение. Следователно газовете са склонни да запълват равномерно предоставения им обем (оттук и фактът, че газовете нямат определена форма).

4. Промяна в агрегатното състояние

Нека вземем тривиален пример и проследим процеса на промяна на състоянието на водата.

В твърдо състояние водата е лед. Температурата на леда е под 0 o C. При нагряване ледът започва да се топи и се превръща във вода. Това се обяснява с факта, че ледените частици, разположени в кристалната решетка, започват да се движат при нагряване, в резултат на което решетката се разрушава. Температурата, при която веществото се топи, се нарича "точка на топене"вещества. Точката на топене на водата е 0 o C.

Трябва да се отбележи, че докато ледът се разтопи напълно, температурата на леда ще бъде 0 o C.

След като ледът се превърне напълно във вода, ще продължим да нагряваме. Температурата на водата ще се повишава и движението на частиците под въздействието на топлината ще се ускорява все повече и повече. Това се случва, докато водата достигне следващата си точка на промяна - кипене.

Този момент настъпва, когато връзките на водните частици са напълно разкъсани и тяхното движение става свободно: водата се превръща в пара.

Температурата, при която течността кипи, се нарича "точка на кипене".

Моля, обърнете внимание, че точката на кипене зависи от налягането. При нормално налягане (760 mm Hg) точката на кипене на водата е 100 o C.

По аналогия с топенето: докато водата напълно се превърне в пара, температурата ще остане постоянна.

Нека да обобщим. В резултат на нагряване получихме различни фазови състояния на водата:

Лед → вода → параили N 2 0 (t) → N 2 0 (g) → N 2 0 (g)

Какво се случва, ако започнем да охлаждаме водната пара? Не е нужно да сте „най-добър ученик“, за да предположите, че ще се случи обратният процес на фазови промени във водата:

Пара → вода → лед

Има някои вещества, които преминават от твърдо състояние директно в газообразно състояние, заобикаляйки течната фаза. Този процес се нарича сублимацияили сублимация. Ето как се държи например „сухият лед“ (азотният диоксид CO 2). Когато се нагрее, няма да видите капка вода - „сухият лед“ ще изглежда като че ли се изпарява пред очите ви.

Обратният процес на сублимация (преход на вещество от газ в твърдо състояние) се нарича десублимация.