Презентация · для учителей
Презентация «Удельная теплота плавления (кристаллизации)»
Исследовательское введение λ через отношение Q/m, формула Q = λm, единицы, прямые и обратные задачи, направление энергии и границы применимости модели.
Что показывает удельная теплота плавления, как вывести связь Q = λm из модельных данных и применять её в прямых и обратных задачах с проверкой единиц и направления передачи энергии.
Конспект урока
На прошлом уроке мы установили: во время плавления чистого кристаллического вещества температура остаётся постоянной, хотя энергия продолжает передаваться веществу. Теперь зададим количественный вопрос: сколько энергии требуется для плавления?

Масса образца меняется. Нужно найти величину, которая характеризует само вещество.
Два образца одного вещества уже находятся при температуре плавления. Масса второго образца вдвое больше массы первого. Оба образца плавят полностью в одинаковых условиях.
Выбери прогноз:
Запиши объяснение до чтения следующего раздела. Важно отделить массу конкретного образца от свойства вещества.
Рассмотрим два образца льда при . Каждый получает энергию от нагревателя постоянной мощности . Плавление заканчивается, когда твёрдая фаза исчезает. В учебной модели теплопотери не учитываем.

| Образец | Масса , кг | Мощность , Вт | Время плавления , с |
|---|---|---|---|
| A | 0,10 | 100 | 340 |
| B | 0,20 | 100 | 680 |
При постоянной мощности переданная энергия равна:
Сначала вычисли для каждого образца, а затем найди отношение . Не открывай результат заранее.
Для образца A:
Для образца B:
Масса и энергия увеличились в два раза, а отношение осталось одинаковым. Именно это отношение характеризует вещество в данной модели фазового перехода.
Удельная теплота плавления — физическая величина, численно равная количеству теплоты, необходимому для плавления вещества при температуре плавления.
Её обозначают греческой буквой (лямбда):
Единица удельной теплоты плавления:

Изображение передаёт идею «энергия на один килограмм». Это учебная метафора, а не схема реальной установки.
Важно: — свойство вещества, а не отдельного куска. Масса конкретного образца учитывается отдельно.
Из определения получаем основную связь:
| Величина | Обозначение | Единица СИ | Как найти |
|---|---|---|---|
| Количество теплоты фазового перехода | Дж | ||
| Удельная теплота плавления | Дж/кг | ||
| Масса | кг |
Проверим размерность:
Формула описывает чистый этап фазового перехода при температуре плавления. Если лёд сначала имеет температуру , одной формулы недостаточно: сначала нужен отдельный этап нагревания до .
При плавлении энергия передаётся к веществу. При кристаллизации такое же по модулю количество энергии передаётся от вещества окружающим телам:
В школьных задачах этой формулой обычно вычисляют модуль количества переданной энергии. Знак не меняют: направление обязательно называют словами.
| Процесс | Направление энергии | Что происходит с веществом |
|---|---|---|
| Плавление | к веществу | твёрдое состояние → жидкость |
| Кристаллизация | от вещества | жидкость → твёрдое состояние |
Какое количество энергии нужно для плавления льда при ? Примем .
Сначала переводим массу:
Подставляем в формулу:
Ответ: для плавления нужно передать льду энергии. Температура во время чистого фазового перехода остаётся .
На плавление вещества при температуре плавления передали . Его удельная теплота плавления равна . Найдём массу.
Выражаем массу до подстановки чисел:
Переводим энергию и вычисляем:
Единица результата — килограмм, значит преобразование формулы согласовано с физическим смыслом.
Используем округлённые школьные значения:
| Вещество | , кДж/кг |
|---|---|
| Лёд | 340 |
| Алюминий | 390 |
| Свинец | 25 |
Для одинаковых масс большее значение означает большее по модулю количество энергии фазового перехода. Но это не рейтинг «качества», цены или безопасности вещества — только энергетическая характеристика перехода.
Если нагреватель имеет постоянную мощность, то энергия, переданная за время плато, равна . Одновременно для полного плавления . Поэтому в идеальной модели:
При одинаковых и более массивный образец имеет более длинное плато. Реальный опыт отличается: часть энергии получает сосуд, часть уходит в окружающую среду.

Хладоэлементы при плавлении поглощают энергию и помогают дольше сохранять нужную температуру содержимого. Реальные наполнители могут быть смесями с заданным интервалом перехода, поэтому школьная модель чистого вещества применяется с оговоркой.

При литье расплавленный металл кристаллизуется и передаёт энергию форме и окружающей среде. Такой процесс наблюдают только на производстве с защитным оборудованием; повторять его в учебном кабинете нельзя.
| Ошибка | Как исправить |
|---|---|
| « — энергия этого куска» | показывает количество теплоты на вещества. |
| « можно подставить как 200» | При в Дж/кг массу переводят в килограммы. |
| «При кристаллизации отрицательна» | остаётся свойством вещества; направление энергии называют словами. |
| « нагревает лёд от любой температуры» | Формула описывает фазовый переход при температуре плавления. |
| «Чем больше , тем вещество лучше» | Сравнивается только энергия перехода для одинаковой массы. |
A. Количество теплоты. Рассчитайте для плавления вещества при температуре плавления. . Назовите направление энергии.
B. Масса. При кристаллизации выделилось . . Найдите массу и назовите направление энергии.
C. Свойство вещества. На плавление вещества потребовалось . Найдите .
D. Граница формулы. Объясните, почему для превращения льда при в воду при недостаточно одной формулы .
Сначала решите самостоятельно. Затем сравните не только ответы, но и переводы единиц.
A.
Энергия передаётся к веществу.
B.
При кристаллизации энергия передаётся от вещества.
C.
D. Сначала лёд нужно нагреть от до , и только затем плавить. Это два разных энергетических этапа.
Материалы урока
Презентация · для учителей
Исследовательское введение λ через отношение Q/m, формула Q = λm, единицы, прямые и обратные задачи, направление энергии и границы применимости модели.
Методичка · для учителей
Удельная теплота плавления: исследование по модельным данным, смысл λ, формула Q = λm, прямые и обратные задачи, рабочий лист, ключи и формирующее оценивание.
Комментарии
Войдите, чтобы оставлять комментарии.
Пока нет комментариев. Будьте первым!