Тепловий стан тіла. Температура. Вимірювання температури

РОЗДІЛ IV

ТЕПЛОВІ ЯВИЩА

(20 годин + 1 із резерву)

1. Тепловий стан тіла. Температура. Вимірювання температури.

2. Лабораторна робота № 11 “Вимірювання температури за допомогою різних термометрів”.

3. Внутрішня енергія тіла та способи її змінення.

4. Види теплопередачі.

5. Кількість теплоти. Питома теплоємність тіла.

6. Лабораторна робота № 12 “Визначення питомої теплоємності речовини”.

7. Розв’язування задач за темою “Кількість теплоти. Питома теплоємність тіла”.

8. Лабораторна робота №

13 “Вивчення теплового балансу при змішуванні води різної температури”.

9. Розв’язування задач на складання рівняння теплового балансу.

10. Теплота згоряння палива.

11. Розв’язування задач на повторення та закріплення вивченого матеріалу.

12. Лабораторна робота № 14 “Визначення ККД нагрівника”.

13. Плавлення та кристалізація. Температура плавлення.

14. Питома теплота плавлення. Розв’язування задач.

15. Випаровування та конденсація.

16. Кипіння. Питома теплота пароутворення та конденсації.

17. Розв’язування задач за темою “Питома теплота пароутворення”.

18.

Закон збереження та перетворення енергії в механічних і теплових процесах.

19. Принцип дії теплових машин. Теплові двигуни.

20. Двигун внутрішнього згоряння.

21. Тематична контрольна робота № 4.

УРОК № 1/46

Тема уроку. Тепловий стан тіла. Температура. Вимірювання температури

Тип уроку: засвоєння нових знань.

Мета уроку: сформувати уявлення про тепловий стан тіла; ввести поняття “температура”, ознайомити з основними способами вимірювання температури.

План уроку

Етапи	Час	Прийоми і методи
I. Постановка навчальної проблеми	3-5 хв.	Коментар учителя
II. Вивчення нового матеріалу	25-30 хв.	Розповідь учителя; бесіда; записи в зошиті й на дошці
III. Закріплення нового матеріалу	10 хв.	Розв’язування якісних задач
IV. Домашнє завдання	1 хв.	Коментар учителя; записи на дошці й у щоденниках

Хід уроку

I. Постановка навчальної проблеми

Коментар учителя

Вчені досить довго не могли визначитися, що ж розуміти під словом “температура” і що вона характеризує. Можливо, вона характеризує ступінь нагрітості тіла? Але із власного досвіду ми знаємо, що 0 °С у січні – це тепло, а така ж температура у травні – це холодно. У ванній кімнаті поверхня ванни здається нам холодною, а рушник – теплим, хоча температури цих тіл є однаковими.

II. Вивчення нового матеріалу

Розповідь учителя

Довгий час у фізиці існувало поняття теплороду. Теплород уявляли у вигляді безбарвної речовини, що заповнює простір. Коли тіло поглинало теплород, воно нагрівалося; втрачаючи теплород, відповідно охолоджувалося. Будь-яке тіло розглядалося як своєрідна суміш речовини і теплороду. Температура (у перекладі з латинської мови – належне змішування, нормальний стан) сприймалася як міцність цієї суміші: чим більше теплороду має речовина, тим вищий “градус” температури. Саме із цього часу започаткувалася традиція вимірювати міцність спиртних напоїв і температуру однаково – градусами. Однак у результаті експериментів і даних натуралістів цю теорію було відкинуто. Наприклад, англійський учений Хемфрі Деві (1778-1829) розтопив два шматочки льоду при температурі -2 °С, просто натираючи їх один об другий. У цьому досліді тіла нагрілися внаслідок механічної роботи, а отже, температура – міра енергії.

Ми сприймаємо тіло як гаряче, якщо воно передає нам енергію, і як холодне, якщо воно забирає енергію нашого тіла. Такий процес передачі енергії може відбуватися доти, поки температури тіл не вирівняються, тобто говорять, що настала теплова рівновага.

Бесіда

Питання класу

– Що стане з гарячим чайником, якщо залишити його на плиті?

– Що стане із соком, якщо поставити його в холодильник?

– Що стане з холодильником, якщо відключити його від електромережі?

Висновок. Більш нагріті тіла віддають теплоту, охолоджуючись, а менш нагріті, поглинаючи теплоту, нагріваються. Процес відбувається до досягнення теплової рівноваги.

Питання класу

– Як називається прилад для вимірювання температури? (Термометр.)

– Які бувають термометри? (Учні, як правило, називають ртутні та спиртові термометри.)

Принцип дії цих термометрів однаковий: зміна температури приводить до зміни об’єму рідини в тонкій трубці-капілярі. І це можна зафіксувати, якщо нанести на трубку відповідну шкалу.

Питання класу

– Коли зручніше користуватися спиртовим, а коли ртутним термометром? (При низьких температурах використовують спиртовий термометр, оскільки спирт замерзає при -112 °С, а ртуть – при -39 °С. А при високих зручніше користуватися ртутним термометром, оскільки температура кипіння спирту при нормальному тиску дорівнює 78 °С, а ртуті 360 °С).

– Чому в медичних термометрах використовують ртуть, а не спирт? (Більша теплопровідність скорочує час вимірювання температури.)

– Який термометр чутливіший – ртутний чи спиртовий? (Спиртовий, оскільки коефіцієнт об’ємного розширення спирту більший, ніж у ртуті.)

У різних країнах застосовуються різні температурні шкали. У країнах Європи використовують шкалу Цельсія (Андерс Цельсій (1701 -1744) – шведський астроном-фізик), а в Америці – шкалу Фаренгейта (Даніель Габріель Фаренгейт (1686-1736) народився у м. Данциг (нині польське місто Гданьськ), але більшу частину життя жив і працював у Голландії). У Франції довгий час користувалися своєю температурною шкалою – шкалою Реомюра (Рене Антуан Реомюр (1683-1757), французький математик, фізик, біолог). Ці шкали відрізняються вибором опорних, реперних, точок.

Питання класу

– Що прийнято за нуль на шкалі Цельсія? (Температуру танення льоду.)

– Чому відповідає 100° на цій шкалі? (Температурі кипіння води при нормальному тиску.)

Фаренгейт за “відправну” точку на своїй шкалі прийняв температуру суміші льоду, солі та нашатирю, а за другу постійну точку – температуру людського тіла. На шкалі Реомюра температура танення льоду також 0°, а кипіння води – 80°.

III. Закріплення нового матеріалу

Розв’язування якісних задач

1. Чому під час вимірювання температури контакт тіла з термометром має тривати кілька хвилин?

2. Що показує термометр – температуру тіла чи температуру самого термометра?

3. Запропонуйте свій спосіб градуювання термометра, тобто створіть свою температурну шкалу.

4. Чому трубка медичного термометра донизу звужується, а трубка лабораторного термометра ні?

5. Як відбуватиметься теплообмін, якщо окріп зі склянки перелити в відро із холодною водою? Коли цей процес припиниться?

IV. Домашнє завдання

[1]: § 33; впр. № 33.

[2]: § 23.

[3]: СР – задачі 26.1; 26.2;

ДР – задачі 26.5; 26.6;

ВР – задачі 26.8; 26.10.

Творче завдання. Запропонуйте свою температурну шкалу, обгрунтуйте вибір реперних точок.

Підготуватися до лабораторної роботи № 11 за посібником [4]: домашня робота № 11.

Скарбничка цікавих фактів

O Які бувають температури (у °С).

Точка абсолютного нуля	-273,16
Кипіння гелію	-268,93
Найменша на поверхні Місяця	-160
Найменша на поверхні Землі	-89,2
Повітря на висоті 20 км над рівнем моря	-60
Повітря на висоті 3 км над рівнем моря	-5
Танення льоду	0
Нормальна температура людського тіла	36,5-37
Під Землею на глибині 1 км	50
Найбільша на поверхні Землі	57,8
Кипіння води при нормальному тиску	100
Кондитерська піч	220-250
Плавлення золота	1063
Полум’я газового пальника	300-1800
Сталеплавильна піч	2000
Нитка розжарення електричної лампочки	2500
Плавлення вольфраму	3410
Електрична дуга	4000-6000
Поверхня Сонця	6000
У центрі Землі	20 000
Максимальна, отримана у лабораторії	50 000
Корона Сонця	1 200 000
Термоядерна реакція	10 000 000

O Земля під містом…

…прогрівається на глибину до 130 км.

O Найменший термометр…

…сконструйований для вимірювання температури окремих живих клітин. Діаметр наконечника такого термометра – 1 мікрон, тобто 1/50 діаметра людської волосини.

O Незвичні термометри

Існують не зовсім звичні для нас термометри. Один із них – на основі біметалічної пластини. Дві пластинки з різних металів (наприклад, з міді та заліза) з’єднують між собою. Під час нагрівання внаслідок різного розширення така біметалічна пластинка вигинається. Один її кінець закріплюють, а інший приєднують до стрілки, яка реєструє кут скривлення. Існують термометри, що грунтуються на зміненні електричного опору з температурою.

Термопари – датчики температур. У термопарі з’єднуються два провідники з різних металів. Якщо температура контактів різна, то в колі виникає електричний струм.

Є цікавими термометри на рідких кристалах. Під впливом світла, тепла молекули рідких кристалів “вишиковуються” у такому порядку, що перестають пропускати світло або пропускають світло тільки хвиль, які мають певну довжину. Як наслідок – колір поверхні такого “термометра” змінюється.

O Людське тіло і температура

Різні частини людського тіла мають різну температуру! Під пахвами вона дорівнює 36,8 °С, у ротовій порожнині 37,2 °С. Температура тіла 43 °С є смертельною для людини. А як же людина витримує температуру, що набагато перевищує це значення, наприклад у сауні? Спрацьовує механізм захисту: відкриваються пори потових залоз, які починають активно виробляти піт; випаровуючись, піт охолоджує тіло.

O Температура та виживання

Існують водорості, які живуть і розмножуються в гарячих джерелах з температурою 70-90 °С. А інші, навпаки, можуть жити тільки при дуже низьких температурах. Наприклад, хламідомонада сніжна чудово себе почуває при температурі -90 °С, але гине вже при +4 °С. Спори і найпростіші мікроорганізми можуть виживати при температурі, близькій до абсолютного нуля.