Тепловые явления. Температура

Тепловые явления. Температура

Цели: дать понятие теплового движения молекулы; ввести понятие температуры; познакомить учащихся с основными характеристиками теп­ловых процессов, с тепловым движением как особым видом движения.

Ход урока

I. Анализ итогов контрольной работы

В начале урока следует сделать короткий анализ итогов контрольной рабо­ты, обратив внимание учеников на решение наиболее интересных задач.

Если были ошибки в решении качественных задач, можно прокоммен­тировать их решение.

II. Повторение

• Как называются частицы, из которых состоят вещества?

• Какие наблюдения свидетельствуют, что размеры молекул малы?

• Какие явления показывают, что вещества состоят из частиц, раз­деленных промежутками?

• Как изменяется объем тела при уменьшении или увеличении расстояния между частицами?

• Что такое диффузия?

• Одинаково ли быстро протекает диффузия в газах, жидкостях и в твердых телах?

• Почему твердые тела и жидкости не распадаются на отдельные молекулы?

• Какие явления указывают на то, что молекулы не только притя­гиваются друг к другу, но и отталкиваются?

• Что вы знаете о молекулах одного и того же вещества?

• Какие три состояния вещества вы знаете?

• Имеются ли различия между молекулами льда, воды, водяного пара?

• Как расположены и как движутся молекулы газа, жидкости и твердые тела?

III. Изучение нового материала

План изложения нового материала:

1. Определение тепловых явлений.

2. Измерение температуры. Термометр.

3. Тепловое движение.

1. В окружающем мире происходят различные физические явления, ко­торые связаны с нагреванием и охлаждением тел.

Словами «холодный», «теплый», «горячий» указывают на различную степень нагретости тела и говорят о различной температуре. Для объектив­ности измерений температуры были созданы различного рода термометры.

Нетрудно убедиться, что при повышении температуры газа возрастает его давление на стенки сосуда.

Проводится демонстрация: химическая пробирка, закрытая пробкой с индикатором давления, стакан с теплой водой. Пробирка опускается в ста-, кан с теплой водой, давление на индикаторе повышается.

2. Опыт показывает, что в основном все твердые тела и жидкости расши­ряются при повышении температуры. Таким образом, явление теплового рас­ширения тел тоже может быть использовано для измерения температуры.

В повседневной деятельности мы часто встречаемся с понятиями «хо­лодно», «горячо». Однако ощущение тепла и холода является субъектив­ным фактором. В субъективности теплового ощущения учащиеся могут убедиться на следующих опытах:

а) на столе устанавливают три сосуда с водой: один с горячей водой,
второй - с холодной и третий - с теплой. Предлагают одному желающему
ученику поместить левую руку в сосуд с горячей водой, а правую - в сосуд
с холодной. Через некоторое время предлагают ученику обе руки опустить
в сосуд с теплой водой. Ученик сообщает, что теперь правая рука чувствует
тепло, а левая - холод, хотя обе руки находятся в одной и той же воде;

б) учитель предлагает учащимся левой рукой дотронуться до деревян-
ного предмета (например, стол, стул), а правой - до металлического. Хотя
предметы находятся в классе при одной и той же температуре, левая рука
ощущает тепло, правая - холод.

Отсюда делается вывод: с помощью ощущений судить о температуре невозможно.

Первый прибор для объективной оценки температуры был изобретен Гали­леем в 1592 г. Термоскоп Галилея был очень чувствителен к изменению тем­пературы. Газовые термометры используются в науке в качестве образцового прибора, по которому градуируются все остальные термометры.

Самое широкое применение на практике приобрели жидкостные термо­метры, в которых для регистрации температуры используется тепловое расширение жидкости. Чаще всего для этих целей используют ртуть или подкрашенный спирт.

Демонстрируются два термометра, обращают внимание на устройство медицинского термометра, и на диапазон температур. Формулируются пра­вила, обеспечивающие сохранность термометра и правильность измерений.

1. Определить, в каких диапазонах температур можно производить из­мерения с помощью данного термометра.

2. Определить цену деления шкалы и определить, с какой точностью можно измерить температуру с помощью данного термометра.

Совершенствованием термометров занимались много ученых. Каждый из них создавал свою шкалу. Некоторые из этих шкал широко распростра­нялись, другие, наоборот, быстро забылись.

В настоящее время в большинстве стран для научных и практических целей используется Международная практическая температурная шкала.

За нуль принимается температура плавления льда при нормальном ат­мосферном давлении (101,325 Па). Температуре кипения дистиллирован­ной воды при нормальном атмосферном давлении приписывается значение 100 градусов. Шкала делится на 100 равных частей - градусов, каждый градус можно вновь поделить на равные доли.

Во Франции (и до революции в России) применялась шкала Реомюра, предложенная французским естествоиспытателем Р. Реомюром в 1730 г. В Англии и США до сих пор используется шкала Фаренгейта. Кипение воды по шкале Реомюра равно 80 °R, по шкале Фаренгейта 212 Т. Такой произ­вольный выбор нуля ф2

3. Учащимся уже известно, что диффузия при более высокой темпера­туре происходит быстрее. Для доказательства этого факта можно проде­монстрировать опыт: опустить два кристаллика медного купороса в стакан с холодной и горячей водой. Во втором стакане скорость диффузии будет выше. Это означает, что скорость движения молекул и температура связа­ны между собой. Наблюдение за явлением диффузии позволило устано­вить: скорость движения частиц вещества зависит от температуры.

Теплая вода состоит из таких же молекул, как и холодная, разница меж­ду ними лишь в скорости движения молекул. Каждая молекула движется по очень сложной траектории.

Беспорядочное движение частиц, из которых состоят тела, называют те­пловым движением. В тепловом движении участвуют все молекулы тела.

Вывод: температура - это физическая характеристика состояния веще­ства, определяемая средней кинетической энергией хаотичного движения частиц вещества. С ростом температуры растет их средняя кинетическая энергия.

Важнейшим понятием тепловых явлений является тепловое движение.

Беспорядочное движение частиц, из которых состоит тело, называ­ется тепловым движением.

Учитель должен обратить внимание учеников на то, что тепловое дви­жение отличается от механического тем, что в нем участвуют очень много частиц и каждая движется беспорядочно.

Тепловое движение никогда не прекращается. Оно может лишь менять интенсивность. Траектория одной молекулы - ломаная линия. Чем больше частиц в веществе, тем более замысловатую форму имеет траектория от­дельной частицы. Элементарный фрагмент такой ломаной - длина свобод­ного пробега от соударения до соударения одной частицы с другой.

IV. Закрепление изученного

- Как меняется давление газа при изменении его температуры (при

постоянном объеме)?

- Как меняются размеры твердых тел и жидкостей при изменении

их температуры?

• Что мы понимаем под температурой вещества?

• Сформулируйте правила измерения температуры воды, воздуха.

• Какие температурные шкалы вам известны?

• Какие точки приняты в качестве основных на шкале Цельсия?

Домашнее задание

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

2. Сборник задач В. И. Лукашика, Е. В. Ивановой, № 915, 916.

3. Экспериментальное задание (для желающих). В стакан с холодной водой осторожно долить горячей воды. Измерить температуру воды у дна стакана, в середине и у поверхности. Какой можно сделать вы­вод? Как правильно измерять температуру жидкости?