Количество теплоты. Удельная теплоёмкость вещества. (8 класс)

Урок физики в 8 классе на тему: Количество теплоты. Удельная теплоёмкость вещества.

Дата: ______________

Цель урока: изучить такие понятия, как количество теплоты, удельная теплоемкость вещества

Задачи:

-образовательные: обеспечить знание таких понятий как количество теплоты, удельная теплоёмкость вещества; обеспечить формирование умений решения задач на определение количества теплоты, необходимого для нагревания тела и выделяемого при его охлаждении.

-развивающие: развивать мышление, элементы творческой деятельности, навыки устной и письменной речи, память, умения вести диалог, способность четко формулировать свои мысли, умения использовать научные методы познания.

-воспитательные: воспитать уважение к своей Родине, уверенность в своих силах, исследовательскую культуру.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Техническое обеспечение урока: компьютер, мультимедийный проектор, экран.

Ход урока.

1.Организационный момент

Учитель: Ребята, сегодня на уроке мы проходим тему «Количество теплоты. Удельная теплоёмкость вещества». Тема имеет большое практическое значение. Цель урока: ознакомление с понятиями количество теплоты и удельная теплоёмкость вещества. Научиться применять полученные на уроке знания на практике.

Оценку за урок вы получите по балльной системе.

2.Актуализация знаний

Учитель: Ребята, скажите, пожалуйста, что такое внутренняя энергия?

Учащиеся: Внутренняя энергия- это кинетическая энергия движения и потенциальная энергия взаимодействия между ними.

Учитель: От каких величин зависит внутренняя энергия?

Учащиеся: Внутренняя энергия тела зависит от его температуры.

Учитель: Как можно изменить внутреннюю энергию?

Учащиеся: Внутреннюю энергию можно изменить двумя способами: совершением работы и теплопередачей, то есть без совершения работы.

Учитель: Какие виды теплопередачи вы знаете?

Учащиеся: Теплопроводность, конвекция, излучение.

Учитель: А теперь я предлагаю вам тест для самопроверки.

На мониторах компьютеров появляется тест, на вопросы ученики отвечают самостоятельно:

1.Каким способом теплопередачи передаётся тепло, сидящим у костра?

а) Преимущественно теплопроводностью

б) Преимущественно конвекцией

в) Преимущественно излучением

г) Всеми тремя способами

2.Два стальных бруска имеют температуру 50ºС. Сравните их внутренние энергии. Объём первого бруска в 2 раза меньше, чем второго.

а) Одинаковые, так как одинаковые температуры.

б) У второго в 2 раза больше.

в) У первого в 2 раза больше.

г) Условие задачи не полное.

3.Происходит ли изменение внутренней энергии тел в указанных ниже примерах? а) В чайнике греют воду. б) Сжимают пружину. в) Ведро воды поднимают на второй этаж здания. г) Надувают резиновый шарик.

а) Только в а)

б) Только в б)

в) Во всех

г) В а), б) и г)

4.Из какого материала предпочтительней изготовить ручку крана с горячей водой?

а) Из алюминия

б) Из стали.

в) Из меди

г) Из керамики

5. От каких физических величин зависит внутренняя энергия?

а) От массы тела и его скорости

б) От температуры тела и скорости его движения

в) От скорости тела и высоты его над поверхностью Земли

г) От массы тела и его температуры

После выполнения заданий ученики узнают количество набранных баллов.

Правильные ответы: Баллы:

1-в 5баллов за 5 правильных ответов

2-в 4балла за 4 правильных ответа

3-а 3балла за 3 правильных ответа

4-г 2балла за 2 правильных ответа

5-г 1 балл за 1 правильный ответ

3.Объяснение новой темы урока

Учитель: Теперь, ребята, запишите в тетради новую тему.

На экране появляется тема и цели урока. Учащиеся пишут тему в тетради.

Учитель: Вы знаете, что возможны два способа изменения внутренней энергии тела: совершение работы и теплопередача. Мерой изменения внутренней энергии при совершении работы является величина работы. Возникает вопрос: какая величина характеризует изменение внутренней энергии тела при теплопередаче и является его мерой? Эта величина называется количеством теплоты.

Количеством теплоты называют физическую величину, равную изменению внутренней энергии тела в процессе теплопередачи без совершения работы.

Определение появляется на экране. Учащиеся записывают его в рабочие тетради.

Учитель: Количество теплоты обозначают буквой Q. Единицей количества теплоты, как и любого вида энергии, является джоуль(1 Дж), в честь учёного Джоуля.

Обозначение количества теплоты и единицу измерения учащиеся записывают в тетради.

Учитель: У нас есть маленькое выступление о Джоуле (исследовательская работа, метод проектов).

Ученик: Джоуль Джеймс Прескотт (24.12.1818-11.10.1889) - английский физик, член Лондонского королевского общества (1850). Родился в Солфорде в семье владельца пивоваренного завода. Получил домашнее образование. Первые уроки по физике ему давал Дальтон, под влиянием которого были начаты экспериментальные исследования.

Учитель: При передаче телу некоторого количества теплоты без совершения работы его внутренняя энергия увеличивается, если тело отдает какое-то количество теплоты его внутренняя энергия уменьшается.

Выясним, от чего зависит количество теплоты.

Проведем опыт:

Если взять два одинаковых сосуда, в один из них налить 50г воды, а в другой 100г при одной и той же температуре и поставить их на одинаковые горелки, то раньше закипит вода в первом сосуде.

Таким образом, чем больше масса тела, тем большее количество теплоты требуется ему для нагревания. При охлаждении тело большей массы отдает большее количество теплоты. Разумеется, что в данном случае речь идет о телах из одного и того же вещества и нагреваются они или охлаждаются на одно и то же число градусов.

Вывод учащиеся делают сами:

Следовательно, количество теплоты, необходимое для нагревания тела, пропорционально его массе.

Теперь мы будем нагревать в одном сосуде 50г воды от 20^оС до 50^оС, а в другом таком же сосуде 50г воды от 20^оС до 100^оС. В первом случае, как вы видите, на нагревание ушло меньше времени, чем во втором. Следовательно, количество теплоты, которое мы затратили на нагревание воды на 30 градусов меньше, чем количество теплоты, необходимое для нагревания воды на 80 градусов.

Вывод учащиеся делают сами:

Таким образом, количество теплоты прямо пропорционально изменению температуры.

Опыт: Нальем в один сосуд 100г воды. В другой такой же сосуд нальем немного воды и положим в него такое металлическое тело, что бы общая масса тела и воды была равна 100г. Убедимся, что начальная температура в обоих сосудах одинакова. Будем нагревать сосуды на одинаковых горелках. Через некоторое время измерим температуру. В сосуде, в котором находится только вода, температура ниже, чем в том, где были вода и металлическое тело. Следовательно, что бы температура содержимого в обоих сосудах была одинаковой, воде нужно передать большее количество теплоты, чем воде и металлическому телу.

Вывод учащиеся делают сами:

Таким образом, количество теплоты, необходимое для нагревания тела зависит от рода вещества, из которого это тело сделано.

Зависимость количества теплоты, необходимого для нагревания тела, от рода вещества характеризуется физической величиной, называемой удельной теплоемкостью вещества.

Удельная теплоемкость вещества - это физическая величина, равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить телу массой 1кг для нагревании его на 1^оС.

Такое же количество теплоты тело массой один килограмм отдает при охлаждении на один градус. Удельная теплоемкость обозначается буквой с. Единицей удельной теплоемкости является 1 Дж/кг*^оС. Значения удельной теплоемкости веществ определяют экспериментально. Некоторые приведены в таблице №11. Давайте, сравним удельные теплоемкости жидкостей и твердых тел, и сделаем вывод.

Учащиеся работают с учебником, находят таблицу №11 и по указанию учителя сравнивают удельные теплоемкости веществ.

Делают вывод: жидкости имеют большую удельную теплоемкость, чем металлы. Самую большую теплоемкость имеет вода.

Учитель: Что показывает удельная теплоёмкость?

Учащиеся: Удельная теплоемкость показывает, на сколько изменяется внутренняя энергия вещества массой 1кг при изменении его температуры на 1^оС.

Таким образом, чтобы рассчитать количество теплоты, необходимое для нагревания тела массой m от температуры t₁ до температуры t₂ удельную теплоемкость вещества с нужно умножить на массу тела и на разность конечной и начальной температур:

Q=cm(t₂-t₁)

4.Закрепление

Учитель: На закрепление материала вместе разберём решение одной задачи:

В алюминиевой кастрюле, масса которой 800г, нагревается 5 л воды от 10⁰С до кипения. Какое количество теплоты пойдет на нагревание кастрюли и воды?

Дано: СИ

m₁=800г

V=5л

t₁=10⁰C

t₂=100⁰C

Q-?

с₁=920 Дж/кг⁰С

с₂=4200 Дж/кг⁰С

=1000 кг/м³

Вычисления:

Q₁=920 Дж/кг⁰С*0,8 кг(100⁰С-10⁰С)=

=6624 Дж=6, 624 кДж

Q₂=4200 Дж/кг⁰С*1000кг/м³*0,005 м³(100⁰С-10⁰С)=

=1890000 Дж=1890 кДж

Q=6,524 кДж + 1890 кДж = 1896, 524 кДж

Ответ: Q=1896, 524 Дж.

У нас есть выступления заранее подготовленных учащихся. Они расскажут вам о практическом значении количества теплоты (исследовательская работа, метод проектов).

Учащиеся выступают о практическом значении количества теплоты. Выступление учеников сопровождается показом слайдов с помощью мультимедийного проектора и комментариями.

1 ученик.

В характере теплоемкости большинства химических элементов в твердом состоянии существует определенная закономерность. Например, у металлов с небольшими атомными номерами удельная теплоемкость велика, а у металлов с большими номерами - мала.

2 ученик.

Человек и животные передают тепло окружающей среде Теплопродукция одного человека за год составляет 4 000 000 000 Дж теплоты.

3 ученик.

Воду часто применяют в качестве охладителя в двигателях внутреннего сгорания и атомных реакторах, так как она обладает большой теплоемкостью и поглощает много теплоты при нагревании.

4 ученик.

Для нормальной жизнедеятельности и хорошего самочувствия у человека должен быть тепловой баланс между теплотой, вырабатываемой организмом и теплотой, отдаваемой в окружающую среду. При обычных условиях более 90% вырабатываемой теплоты отдается окружающей среде (половина теплоты - излучением, четверть - конвекцией, четверть - испарением) и менее 10% теплоты теряется в результате обмена веществ.

5.Подведение итогов

6.Домашнее задание: