Чем дольше находится в употреблении эмалированный чайник тем медленнее закипает вода почему
Обобщающий урок физики по тепловым явлениям в 8-м классе. Тема: «Физика за чайным столом»
Разделы: Физика
Закрепление, обобщение и углубление знаний, полученных при изучении тем «Тепловые явления» и «Изменение агрегатных состояний вещества»
Развитие интереса к физике, формирование умений взглянуть на изучаемые явления под другим углом зрения. Повышение активности и творческого мышления.
Воспитание культуры общения друг с другом, ответственности за выполнение своей работы перед товарищами.
I. Вступление учителя
Сегодня у нас необычный урок и тема необычная. Мы ежедневно бываем на кухне и пьем чай. Но порой и не задумываемся над тем, что делаем сами, почему делаем так, а не иначе. Так вот сегодня мы должны будем объяснить многие наши действия на кухне с точки зрения физики. Работать будем в группах, соревнуясь между собой. Мы должны будем объяснить все наши действия, когда ставим кипятить чай.
II. Организация деятельности учащихся
1 действие – ставим чайник на огонь
— Для чего мы накрываем чайник крышкой? (чтобы уменьшить теплообмен с окружающей средой)
— Какой чайник быстрее закипит с открытой или с закрытой крышкой? (Из чайника с открытой крышкой в процессе нагревания будут уходить в воздух наиболее быстрые молекулы, унося с собой энергию)
— Почему электрические чайники и самовары делают блестящими?
— Чтобы энергия не уходила благодаря излучению.
— Почему перед кипением чайник шумит?
— В воде есть растворимый воздух, который при нагревании образует мелкие пузырьки, в этих пузырьках образуется водяной пар. Под действием архимедовой силы эти пузырьки поднимаются вверх, попадая при этом в еще не прогретые слои воды. Водяной пар в пузырьках конденсируется, пузырьки сильно сжимаются, и в жидкости распространяется звук, импульс.
Групповая работа: каждая группа получает по три вопроса:
1) Пар или кипяток сильнее обжигает? Почему?
— Пар, так как на образование пара затрачивается больше энергии. При ожоге паром выделяется энергия Q=Lm+cm(t2-t1), а кипятком только Q=cm(t2-t1).
2) Чем больше времени находится в употреблении эмалированный чайник, тем медленнее закипает в нем вода. Почему?
— На стенках чайника образуется накипь, которая обладает плохой теплопроводностью.
3) Можно ли заставить кипеть воду, не нагревая ее?
— Можно, если уменьшить давление.
1) Какой чайник светлый или темный быстрее остынет?
— Темный. Темные тела лучше принимают энергию излучения и лучше отдают.
2) Будет ли кипеть вода в кастрюле, которая плавает в другой кастрюле с кипящей водой?
— Нет. Чтобы вода закипела во второй кастрюле ей необходимо сообщать тепло от более нагретого тела. Вода в первой кастрюле не может быть нагрета выше температуры кипения. Поэтому температура воды во второй кастрюле может лишь сравняться с температурой воды в первой кастрюле.
3) В двух одинаковых чайниках, поставленных на одинаковые горелки, кипит вода. У одного из них крышка часто подпрыгивает, а другого неподвижна. Почему?
— У которого часто подпрыгивает, у того воды больше и образовавшийся пар толкает крышку, а у другого чайника воды мало и поэтому весь пар выходит через носик.
1) Некоторые хозяйки, желая ускорить варку, усиливают огонь под кастрюлей, в которой кипит вода. Правилен ли это прием?
— Нет, так как когда вода кипит, то температура кипения не меняется, и чтобы она продолжала кипеть, достаточно небольшого огня.
2) В одном чайнике сырая вода, в другом кипяченая той же температуры. Какая быстрее закипит?
— Сырая, так как в ней больше воздуха.
2) «Незнайка на Луне» Носов.
«Винтик и Шпунтик, находясь в состоянии невесомости, захотели вскипятить чай. Вначале все шло хорошо, но через несколько минут Винтик и Шпунтик увидели, как из носика чайника начала пузырем вылезать вода, словно ее кто-то выталкивал изнутри. Шпунтик поскорей заткнул носик чайника пальцем, но вода тут же начала вылезать из-под крышки. Этот пузырь становился все больше, наконец, оторвался от крышки, и трясясь, словно был сделан из жидкого студня, поплыл по воздуху.»
Почему Винтик и Шпунтик не смогли вскипятить воду в невесомости?
— В невесомости невозможна конвекция. Нижний слой воды в чайнике нагревается и превращается в пар. Пар, расширяясь, вытесняет холодную воду из чайника.
Вызвать к демонстративному столу по одному человеку из команд.
Вопросы к вышедшим ученикам:
1) Какой чайник металлический или фарфоровый ты выбираешь для заваривания чая? Почему?
— Фарфоровый, т.к. он обладает худшей теплопроводностью, чем металлический, а значит, в нем будет более высокая температура.
2) Как правильно заварить чай?
3) На столе различная посуда: металлические кружки, стеклянные и фарфоровые чашки. Какую посуду ты выбрал, чтобы выпить чай? Почему?
— Фарфоровую или стеклянную чашку, чтобы не обжечься.
Фронтально вопросы командам.
1) Что делаем, прежде чем разлить чай в стаканы и для чего? Какую ложку выгоднее использовать алюминиевую или серебряную?
— Опускаем серебряную ложку.
2) Какие лучше использовать стаканы толстостенные или тонкостенные?
— Тонкостенные, так как они прогреваются быстрее и равномерно. Толстостенные внутри нагреваются, а снаружи нет. Поэтому стакан может разбиться.
3) Что раньше наливать в стакан заварку или кипяток?
— Заварку, так как ее температура ниже и процесс перемешивания происходит быстрее.
1) Надо сохранить горячим чай для родителей. Какое устройство для этого используем. Рассказать о нем. (термос)
2) Необходимо остудить кипяток, чтобы выпить лекарство. Куда поставить для этого чайник на лед или лед положить на крышку?
— Лед положить на крышку. Верхний слой воды охлаждается и опускается вниз, теплые поднимаются, благодаря конвекции. Также вокруг куска льда слои воздуха будут опускаться вниз, охлаждая чайник.
3) Молоко кипятим. Также оно кипит, как вода или нет? Почему?
— Наличие жира в молоке приводит к образованию на поверхности молока масленой пленки. Пар, образующийся из пузырьков, заставляет подниматься пленку. Поэтому молоко, как бы разбухает, увеличиваясь в объеме и «убегает».
4) Рассеянная хозяйка поставила самовар без воды — самовар распаивается. Почему в запаянной посуде можно кипятить воду и посуда не распаивается, а без воды распаивается?
— Потому что в посуде с водой вся подводимая энергия идет на нагревание воды и ее дальнейшее кипение. А в посуде без воды вся энергия идет на нагревание сосуда и дальнейшее плавление припоя.
5) Пар, как и любой газ невидим. Почему же над кипящим чайником мы видим облако?
— Видим туман, образованный в результате конденсации пара в капельки воды.
Итак, мы сегодня на уроке увидели, что наука физика помогает ясно и четко отвечать на вопросы и объяснять явления, связанные с чаепитием. Чаще задумывайтесь над тем, что происходит в природе, технике, быту, чаще задавайте себе вопросы «почему?» и ищите ответы на эти «почему».
1. Пар или кипяток сильнее обжигает? Почему.
2. Чем большее время находится в употреблении эмалированный чайник, тем медленнее закипает в нем вода. Почему?
3. Можно ли заставить кипеть воду, не нагревая ее?
1. Какой чайник светлый или темный быстрее остынет?
2. Будет ли кипеть вода в кастрюле, которая плавает в другой кастрюле с кипящей водой?
3. В двух одинаковых чайниках, поставленных на одинаковые горелки, кипит вода. У одного из них крышка часто подпрыгивает, а у другого неподвижна. Почему?
1. Некоторые хозяюшки, желая ускорить варку, усиливают огонь под кастрюлей, в которой кипит вода. Правильный ли это прием?
2. В одном чайнике сырая вода, в другом кипяченая той же температуры. Какая быстрее закипит?
3. «Незнайка на Луне» Н. Носов.
«Винтик и Шпунтик, находясь в состоянии невесомости, захотели вскипятить чай. В начале все шло хорошо, но через несколько минут Винтик и Шпунтик увидели, как из носика чайника начала пузырем вылезать вода, словно ее кто-нибудь выталкивал изнутри. Шпунтик поскорей заткнул носик чайника пальцем, но вода тут же начала вылезать пузырем из-под крышки. Этот пузырь становился все больше, наконец, оторвался от крышки, и трясясь, словно был сделан из жидкого студня, поплыл по воздуху.» Чем объяснить происшедшее? Почему Винтик и Шпунтик не смогли вскипятить воду в чайнике?