ФІЗИКА. 10 КЛАС

Урок91 . Енергія зарядженого конденсатора

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Чи можливо накопичувати електричні заряди?

Якщо так, то де це можна використати?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Електроємність

Електроємність характеризує здатність провідників або системи з кількох провідників накопичувати електричний заряд.

Розрізняють електроємність відокремленого провідника та електроємність системи провідників (наприклад, конденсатора).

2. Конденсатор

Конденсатор – система з двох чи більше провідних обкладок, які розділені діелектриком, товщина якого менша у порівнянні з розміром обкладок.

Обкладки конденсатора мають однакові за абсолютним значенням різнойменні заряди й розміщені одна відносно одної так, що поле в цій системі сконцентроване в обмеженому просторі між обкладками.

Діелектрик між обкладками відіграє подвійну роль: по-перше, він збільшує електроємність, по-друге – не дає зарядам нейтралізуватись.

Накопичення зарядів на обкладках конденсатора називається його заряджанням. Щоб зарядити конденсатор, його обкладки приєднують до полюсів джерела напруги, наприклад, до полюсів батареї акумуляторів. Можна також сполучити одну обкладку з полюсом батареї, другий полюс якої заземлено, а другу обкладку конденсатора теж заземлити. Тоді на заземленій обкладці залишиться заряд, протилежний за знаком, а за модулем він дорівнюватиме заряду другої обкладки. Такий самий за модулем заряд піде в землю.

Плоский конденсатор – це конденсатор, який складається з двох паралельних металевих пластин (обкладок), розділених шаром діелектрика.

4. Енергія плоского конденсатора

Приєднаємо до обкладок зарядженого конденсатора лампочку кишенькового ліхтарика й виявимо, що в момент замикання ключа лампочка спалахує. Тепер виміряємо напругу на обкладках конденсатора – напруга дорівнюватиме нулю, отже, конденсатор розрядився. А це, у свою чергу, означає, що заряджений конденсатор мав енергію, яка частково перетворилася на енергію світла.

Заряджений конденсатор, як і будь-яка інша система заряджених тіл, має енергію.

5. Застосування конденсаторів

У сучасній техніці складно знайти галузь, де широко й різноманітно не застосовувалися б конденсатори. Без них не можуть обійтися радіотехнічна й телевізійна апаратура (настроювання коливальних контурів), радіолокаційна і лазерна техніка (одержання потужних імпульсів), телефонія і телеграфія (розділення кіл змінного та постійного струмів, гасіння іскор у контактах), техніка лічильного обладнання (у спеціальних запам’ятовувальних пристроях), електровимірювальна техніка (створення зразків ємності).

Конденсатори можна класифікувати за такими ознаками та властивостями:

за призначенням – незмінної та змінної ємності;

за формою обкладок – плоскі, сферичні, циліндричні;

за типом діелектрика – повітряні, паперові, слюдяні, керамічні, електролітичні.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Знайти ємність конденсатора, якщо заряд на його обкладках дорівнює 20 мкКл, а напруга між обкладками 40 В.

2. Знайти ємність плоского повітряного конденсатора, якщо площа його пластин становить 100 см2, а відстань між пластинами 2 мм.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Що називають електроємністю відокремленого провідника? Якою є її одиниця?

2. Що таке конденсатор? Для чого він призначений?

3. Для чого простір між обкладками конденсатора заповнюють діелектриком?

4. Від чого залежить електроємність конденсатора?

5. За якою формулою розраховують електроємність плоского конденсатора?

6. Як обчислити електроємність батареї, яка складається з конденсаторів, з’єднаних послідовно? з’єднаних паралельно?

7. За допомогою яких формул розраховують енергію зарядженого конденсатора?

8. Назвіть галузі застосування конденсаторів. Наведіть приклади.

9. Які типи конденсаторів вам відомі?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 44, Вправа № 44 (1, 4)  

Додаткові задачі

1. Плоский повітряний конденсатор, відстань між пластинами якого 2 мм, занурили в гас. На скільки треба змінити відстань між пластинами конденсатора, щоб його ємність не змінилася?

Урок 90 Електроємність. Конденсатори.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Чи можливо накопичувати електричні заряди?

Якщо так, то де це можна використати?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Електроємність

Електроємність характеризує здатність провідників або системи з кількох провідників накопичувати електричний заряд.

Розрізняють електроємність відокремленого провідника та електроємність системи провідників (наприклад, конденсатора).

Електроємність відокремленого провідника  – фізична величина, яка характеризує здатність провідника накопичувати заряд і дорівнює відношенню електричного заряду  відокремленого провідника до його потенціалу

2. Конденсатор

Конденсатор – система з двох чи більше провідних обкладок, які розділені діелектриком, товщина якого менша у порівнянні з розміром обкладок.

Обкладки конденсатора мають однакові за абсолютним значенням різнойменні заряди й розміщені одна відносно одної так, що поле в цій системі сконцентроване в обмеженому просторі між обкладками.

Діелектрик між обкладками відіграє подвійну роль: по-перше, він збільшує електроємність, по-друге – не дає зарядам нейтралізуватись.

Накопичення зарядів на обкладках конденсатора називається його заряджанням. Щоб зарядити конденсатор, його обкладки приєднують до полюсів джерела напруги, наприклад, до полюсів батареї акумуляторів. Можна також сполучити одну обкладку з полюсом батареї, другий полюс якої заземлено, а другу обкладку конденсатора теж заземлити. Тоді на заземленій обкладці залишиться заряд, протилежний за знаком, а за модулем він дорівнюватиме заряду другої обкладки. Такий самий за модулем заряд піде в землю.

Заряд конденсатора – це модуль заряду однієї з його обкладок.

Він прямо пропорційний різниці потенціалів (напрузі) між обкладками конденсатора.

Плоский конденсатор – це конденсатор, який складається з двох паралельних металевих пластин (обкладок), розділених шаром діелектрика.

3. З’єднання конденсаторів

Щоб створити потрібну електроємність, конденсатори з’єднують у групу, яка називається батареєю. Для простоти сприйняття розглядатимемо батарею, яка складається з  конденсаторів електроємностями  відповідно.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Знайти ємність конденсатора, якщо заряд на його обкладках дорівнює 20 мкКл, а напруга між обкладками 40 В.

2. Знайти ємність плоского повітряного конденсатора, якщо площа його пластин становить 100 см2, а відстань між пластинами 2 мм.

3. Дано два конденсатори 5 мкФ і 3 мкФ. Якою стане загальна ємність при їх послідовному з’єднанні?

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Що називають електроємністю відокремленого провідника? Якою є її одиниця?

2. Що таке конденсатор? Для чого він призначений?

3. Для чого простір між обкладками конденсатора заповнюють діелектриком?

4. Від чого залежить електроємність конденсатора?

5. За якою формулою розраховують електроємність плоского конденсатора?

6. Як обчислити електроємність батареї, яка складається з конденсаторів, з’єднаних послідовно? з’єднаних паралельно?

7. За допомогою яких формул розраховують енергію зарядженого конденсатора?

8. Назвіть галузі застосування конденсаторів. Наведіть приклади.

9. Які типи конденсаторів вам відомі?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 44, Вправа № 44 (1, 4)  

Додаткові задачі

1. Заряд на пластинах конденсатора ємністю 40 нФ дорівнює 40 мкКл. Визначити енергію електричного поля конденсатора.

2. Енергія електричного поля зарядженого конденсатора ємністю 30 мкФ становить 0,27 Дж. Знайти напругу на обкладках конденсатора.

Урок 89 Розв'язування задач

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Які речовини називають провідниками?

2. Що таке електростатична індукція?

3. Назвіть основні електростатичні властивості провідників.

4. Як захищають обладнання та прилади від впливу електричного поля?

5. Навіщо застосовують заземлення?

6. Які речовини називають діелектриками? Наведіть приклади.

7. Чим відрізняються полярні діелектрики від неполярних?

8. Що називають поляризацією діелектрика? Якими є її механізми?

9. Що характеризує діелектрична проникність речовини?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Заряд 3 мкКл поміщений у воду на відстані 10 см від іншого заряду. Визначити знак і значення цього заряду, якщо сила притягання між зарядами становить 0,45 Н.

  2. На відстані 5 см від заряду 8 нКл, що перебуває в рідкому діелектрику, напруженість поля становить 4 кН/Кл. Яку діелектричну проникність має діелектрик?

3. Напруженість електричного поля заряду, поміщеного в гас, у деякій точці дорівнює Е. Як зміниться напруженість поля в цій точці, якщо гас замінити водою?

4. Два заряди взаємодіють у гасі із силою 7,8 Н. З якою силою вони будуть взаємодіяти у воді, якщо їх помістити на відстань удвічі меншу, ніж у гасі?

  5.  Два заряди 0,6 мкКл і –0,2 мкКл розташовані в гасі на відстані 40 см один від одного. Визначити напруженість поля в точці, розташованій на середині відрізка, що з’єднує заряди.

6. Дві позитивно заряджені кульки, перебуваючи на відстані 40 см одна від одної у воді, відштовхуються із силою 50 мН. Визначити заряд кожної кульки, якщо їх загальний заряд 17 мкКл.

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 43, Вправа № 43 (2, 5, 7)

Додаткові задачі

1. Два заряди по 40 нКл кожен, розділені слюдою завтовшки 1 см, взаємодіють із силою 21 мН. Визначити діелектричну проникність слюди.

2. Визначити значення кожного із двох однакових зарядів, якщо у воді на відстані 5 см один від одного вони взаємодіють із силою 0,5 мН.

  Урок 88 Провідники та діелектрики в електричному полі

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Якими бувають речовини за електростатичними властивостями?

Як вони себе поводять в електричному полі?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Внутрішня будова провідників

За електричними властивостями речовини розділяють на провідники, діелектрики, напівпровідники.

Провідники – це речовини, які здатні проводити електричний струм.

Будь-який провідник містить заряджені частинки, що можуть вільно пересуватися.

Провідники:

-         метали (кристалічна гратка із позитивно заряджених йонів, яка перебуває в «газі» вільних електронів);

-         електроліти (вільними зарядженими частинками є позитивні й негативні йони);

-         гази (вільними зарядженими частинками є позитивні й негативні йони та електрони).

2. Електростатичні властивості провідників

Електростатичні властивості провідників:

Властивість 1. Напруженість електростатичного поля всередині провідника дорівнює нулю.

Помістимо незаряджений металевий провідник в однорідне електростатичне поле. Під дією поля в ньому виникне впорядкований рух вільних електронів у напрямку, протилежному напрямку напруженості  цього поля. Електрони накопичуватимуться на одному боці провідника й утворять там надлишковий негативний заряд, а їх недостача на іншому боці провідника спричинить утворення там надлишкового позитивного заряду, тобто в провіднику відбудеться розподіл зарядів.

Таким чином, на поверхні провідника з’являються наведені (індуковані) електричні заряди, при цьому сумарний заряд провідника залишається незмінним.

Явище електростатичної індукції – це явище перерозподілу електричних зарядів у провіднику, поміщеному в електростатичне поле, у результаті чого на поверхні провідника виникають електричні заряди.

Нескомпенсовані електричні заряди, що з’явилися на протилежних частинах провідника, створюють усередині провідника своє власне електричне поле напруженістю . Напрямки зовнішнього і внутрішнього полів – протилежні.

У результаті переміщення вільних носіїв заряду й накопичення їх на протилежних частинах провідника напруженість  внутрішнього поля збільшується і, нарешті, зрівнюється за модулем з напруженістю  зовнішнього поля. Це приводить до того, що напруженість результуючого поля всередині провідника дорівнює нулю. До того ж на провіднику встановлюється рівновага зарядів.

Властивість 2. Поверхня провідника є еквіпотенціальною

Властивість 3. Увесь статичний заряд провідника зосереджений на його поверхні.

Властивість 4. Вектор напруженості електростатичного поля є перпендикулярним до поверхні провідника

Властивість 5. Електричні заряди розподіляються по поверхні провідника так, що напруженість електростатичного поля провідника виявляється більшою на виступах провідника і меншою на його западинах.

3. Застосування електростатичних властивостей провідників

Електростатичний захист

За умови рівноваги зарядів на провіднику весь нескомпенсований заряд розміщується тільки на зовнішній поверхні провідника, а всередині нього електричного поля немає. Це явище використовують для створення електростатичного захисту – захисту від дії електричного поля.

Від електричного поля можна захиститися, якщо оточити провідник, наприклад, мідною сіткою. На практиці це використовують для захисту від потужного електричного поля радіолокаторів та радіостанцій, випромінювання яких може зашкодити здоров’ю людини; для запобігання дії електричного поля на чутливі прилади.

4. Діелектрики

Діелектрики – це речовини, які погано проводять електричний струм.

За звичайних умов в них практично відсутні заряди, що можуть вільно пересуватися. До діелектриків належать усі гази за нормальних умов, рідини (гас, спирти, ацетон, дистильована вода та ін.), тверді тіла (скло, пластмаси, сухе дерево, папір, гума тощо).

Діелектрики поділяють на два види:

-         полярні, що складаються з молекул, у яких центри розподілу позитивних і негативних зарядів не збігаються (вода, спирти);

-         неполярні, що складаються з атомів або молекул, у яких центри розподілу позитивних і негативних зарядів збігаються (бензол, інертні гази, поліетилен)

5. Поляризація діелектриків

Усередині діелектрика електричне поле може існувати. Внесення діелектрика в зовнішнє електростатичне поле спричиняє поляризацію діелектрика.

Поляризація діелектрика – перерозподіл (незначне зміщення) електричних зарядів у діелектрику під впливом зовнішнього електричного поля.

Полярний діелектрик

Молекули полярних діелектриків – це електричні диполі, що мають постійний дипольний момент унаслідок асиметрії центра мас позитивних і негативних зарядів (рис. а).

Якщо полярний діелектрик помістити в електричне поле, то ці диполі починають повертатися своїми позитивно зарядженими кінцями до негативно зарядженої пластини, а негативно зарядженими – до позитивно зарядженої пластини (рис. б). У результаті на поверхні діелектрика біля позитивної пластини виникає досить тонкий шар негативних зарядів, а біля негативної –  позитивних, які й створюють зустрічне поле (рис. в). (Усередині діелектрика позитивні й негативні заряди сусідніх диполів компенсують дію один одного.) Однак на відміну від провідників це поле вже не здатне повністю скомпенсувати зовнішнє, а лише послаблює його в  разів.

У процесі поляризації полярних діелектриків виникає орієнтаційна поляризація.

Неполярний діелектрик

За відсутності зовнішнього електростатичного поля центри розподілу позитивних і негативних зарядів, з яких складається молекула (атом), збігаються.

Якщо ж неполярний діелектрик помістити в електричне поле, його молекули деформуються, у результаті чого утворюються диполі, які поводять себе, як і диполі полярного діелектрика.

У процесі поляризації неполярних діелектриків виявляється електронний (деформаційний) механізм.

6. Діелектрична проникність речовини

Діелектрична проникність речовини  – це фізична величина, яка характеризує діелектрик і дорівнює відношенню напруженості електричного поля у вакуумі  до напруженості електричного поля в діелектрику .

Діелектрична проникність визначена для всіх діелектриків і занесена до таблиць. Для дистильованої води , а для гасу .

Закон Кулона для випадку взаємодії двох електричних зарядів розташованих в діелектрику

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. З якою силою взаємодіють два заряди 6 нКл і 3,5 нКл, перебуваючи на відстані 5 см один від одного в гасі?

2. Напруженість електричного поля, створеного точковим зарядом, поміщеним у гас, в деякій точці дорівнює 800 Н/Кл. Якою стане напруженість поля в цій точці, якщо гас замінити водою?

3. Два заряди взаємодіють у повітрі на відстані 9 см. На якій відстані їх потрібно розмістити у воді, щоб сила взаємодії не змінилася?

4. Металева куля радіусом 20 см має заряд 6 нКл. Визначити напруженість електричного поля на відстані: а) 10 см; б) 20 см; в) 30 см від центра кулі.

5. Куля радіусом 0,5 см, що має заряд 10 нКл, поміщена у гас. Густина матеріалу, з якого виготовлена куля, 1500 кг/м3. Знайти напруженість вертикального електричного поля, у яке треба помістити кулю, щоб вона плавала усередині гасу.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Які речовини називають провідниками?

2. Що таке електростатична індукція?

3. Назвіть основні електростатичні властивості провідників.

4. Як захищають обладнання та прилади від впливу електричного поля?

5. Навіщо застосовують заземлення?

6. Які речовини називають діелектриками? Наведіть приклади.

7. Чим відрізняються полярні діелектрики від неполярних?

8. Що називають поляризацією діелектрика? Якими є її механізми?

9. Що характеризує діелектрична проникність речовини?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 43, Вправа № 43 (1, 4, 6)

Урок 87 Розв'язування задач

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Як визначають роботу однорідного електростатичного поля з переміщення заряду в цьому полі? Чи залежить вона від форми траєкторії руху заряду?

2. Чому дорівнює потенціальна енергія взаємодії двох точкових зарядів?

3. Що називають потенціалом електростатичного поля?

4. Як розраховують потенціал поля точкового заряду?

5. Що таке різниця потенціалів?

6. Яким є співвідношення між напруженістю поля і різницею потенціалів для однорідного електростатичного поля?

7. Які поверхні називають еквіпотенціальними?

8. Як розташовані лінії напруженості поля відносно еквіпотенціальних поверхонь?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Електрон, розпочавши рух із стану спокою пройшов прискорюючу різницю потенціалів –800 кВ. Якої кінетичної енергії набув електрон?

2. Електрон вилітає із точки з потенціалом 450 В зі швидкістю 190 м/с. Яку швидкість він матиме в точці з потенціалом 475 В?

3. Три заряди по 20 нКл кожний розташовані у вершинах рівностороннього трикутника зі стороною 9 см. Знайти потенціал електричного поля у центрі трикутника.

4. Порошина масою 10 мг знаходиться у рівновазі в однорідному електричному полі між пластинами з різницею потенціалів 6 кВ. Знайти заряд порошини, якщо відстань між пластинами 6 см.

5. Дві металеві кулі радіусами 10 см і 30 см мають потенціали 40 В і 50 В відповідно. Якими будуть потенціали куль, якщо з’єднати їх тонким дротом? (Відстань між кулями значно більша за їхні розміри.)

6. Два точкові заряди 10 мкКл і 30 мкКл розташовані на відстані 20 см один від одного. Визначити, у якій точці поля на прямій між зарядами потенціали полів обох зарядів однакові.

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 42, Вправа № 42 (3, 4)

Урок 86 Робота з переміщення заряду в електростатичному полі. Потенціал

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Як розрахувати роботу з переміщення заряду в електростатичному полі?

Що називають потенціалом електростатичного поля?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Робота з переміщення заряду в однорідному електростатичному полі

Нехай в однорідному електричному полі напруженістю  позитивний точковий заряд  переміщується з точки 1 з координатою  у точку 2 з координатою .

Формула буде справджуватись у випадках руху заряду будь-якою траєкторією. Тобто однорідне електростатичне поле є потенціальним.

Потенціальним є будь-яке електростатичне поле: робота електростатичних (кулонівських) сил (як і робота гравітаційних сил) не залежить від форми траєкторії, якою переміщується заряд, а визначається початковим і кінцевим положеннями заряду; у випадку замкненої траєкторії руху заряду робота сил поля дорівнює нулю.

2. Потенціальна енергія зарядженого тіла в полі, створеному точковим зарядом

В електростатичному полі робота з переміщення заряду між двома довільними точками 1 і 2 дорівнює зменшенню потенціальної енергії заряду в цьому полі:

Потенціальну енергію взаємодії двох точкових зарядів  і , розташованих на відстані  один від одного, визначають за формулою:

Зверніть увагу!

1) Потенціальна енергія взаємодії зарядів додатна , якщо заряди однойменні, і від’ємна , якщо заряди різнойменні.

2) Якщо заряди нескінченно віддалити один від одного , то  (заряди не взаємодіятимуть).

Таким чином, потенціальна енергія взаємодії двох точкових зарядів дорівнює роботі, яку має виконати електростатичне поле для збільшення відстані між цими зарядами від r до нескінченності.

3. Потенціал електростатичного поля

Потенціал  електростатичного поля в даній точці – це скалярна фізична величина, яка характеризує енергетичні властивості поля і дорівнює відношенню потенціальної енергії  електричного заряду, поміщеного в дану точку поля, до значення  цього заряду.

Потенціал  поля, створеного точковим зарядом , у точках, які розташовані на відстані  від цього заряду

Зверніть увагу!

1) Якщо поле створене позитивним точковим зарядом , то потенціал цього поля в будь-якій точці є додатним

2) Якщо поле створене негативним точковим зарядом , то потенціал цього поля в будь-якій точці є від’ємним .

3) Формула справджується і для потенціалу поля рівномірно зарядженої сфери (або кулі) на відстанях, які більші за її радіус або дорівнюють йому.

Принцип суперпозиції для потенціалів:

Якщо поле утворене кількома довільно розташованими зарядами, потенціал  поля в будь-якій точці цього поля дорівнює алгебраїчній сумі потенціалів  полів, створених кожним зарядом:

4. Різниця потенціалів

Різниця потенціалів – скалярна фізична величина, яка дорівнює відношенню роботи сил електростатичного поля з переміщення заряду з початкової точки в кінцеву до значення цього заряду.

5. Напруженість електростатичного поля і різниця потенціалів

Розглянемо однорідне електростатичне поле на ділянці між точками 1 і 2.

У випадку коли напрямок переміщення заряду і напрямок напруженості електричного поля збігаються , ця формула набуває вигляду:

6. Еквіпотенціальні поверхні

Еквіпотенціальна поверхня – це поверхня, в усіх точках якої потенціал електростатичного поля має однакове значення.

Якщо електричний заряд переміщується по еквіпотенціальній поверхні, то робота поля дорівнює нулю, оскільки , а на еквіпотенціальній поверхні .

Під час руху заряду вздовж еквіпотенціальної поверхні вектор сили , а отже, й вектор напруженості  поля в будь-якій точці перпендикулярні до вектора переміщення . Таким чином, силові лінії електростатичного поля перпендикулярні до еквіпотенціальних поверхонь.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Обчисліть роботу однорідного електростатичного поля напруженістю 50 Н/Кл, в якому заряд величиною 4 мкКл переміщується на 5 см у напрямі силових ліній поля.

2. Яку роботу виконало поле, переміщуючи заряд 8 нКл між точками, різниця потенціалів між якими дорівнює 25 В?

4. На якій відстані від точкового заряду 50 нКл потенціал електричного поля, створеного цим зарядом, дорівнює 45 В?

5. Напруженість електричного поля між двома пластинами 25 кВ/м, напруга між ними 5 кВ. Знайти відстань між пластинами.

6. Заряди q і –q розташовані на відстані 2R один від одного. Знайти потенціал електричного поля в точці, розташованій посередині відрізка, що з’єднує заряди.

7. Знайти різницю потенціалів між точками, розташованими на відстанях 16 см і 20 см від заряду 4 нКл.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Як визначають роботу однорідного електростатичного поля з переміщення заряду в цьому полі? Чи залежить вона від форми траєкторії руху заряду?

2. Чому дорівнює потенціальна енергія взаємодії двох точкових зарядів?

3. Що називають потенціалом електростатичного поля?

4. Як розраховують потенціал поля точкового заряду?

5. Що таке різниця потенціалів?

6. Яким є співвідношення між напруженістю поля і різницею потенціалів для однорідного електростатичного поля?

7. Які поверхні називають еквіпотенціальними?

8. Як розташовані лінії напруженості поля відносно еквіпотенціальних поверхонь?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 42, Вправа № 42 (1, 2) ВИКОНАТИ ТЕСТ

Завдання необхідно виконати до  27 квітня 10:00 год

Код доступу 5681768

використати цей код, відкривши посилання

join.naurok.ua

Або перейдіть за посиланням:

https://naurok.com.ua/test/join?gamecode=5681768

Урок 85 Розв'язування задач

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Що називають електричним полем?

2. Які об’єкти створюють електричне поле?

3. Що є силовою характеристикою електричного поля? За якою формулою її розраховують?

4. Як визначити напруженість поля, створеного точковим зарядом Q?

5. У чому полягає принцип суперпозиції полів?

6. Що називають лінією напруженості електричного поля?

7. Чи можуть лінії напруженості електричного поля перетинатися? бути паралельними?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. У вертикальному однорідному електричному полі напруженістю 5⋅105 Н/Кл перебуває порошина масою 0,05 мг. Який заряд порошини, якщо сила тяжіння, що діє на порошину, урівноважується силою, яка діє з боку електричного поля?

2. В однорідному електричному полі електрон рухається із прискоренням 3,2⋅1013 м/с2. Визначте напруженість електричного поля.

3. Електрон, потрапивши в однорідне електричне поле, рухається в напрямку силових ліній. Через який час швидкість електрона дорівнюватиме нулю, якщо напруженість електричного поля 90 Н/Кл, а початкова швидкість електрона 1800 км/с?

4. В однорідне електричне поле, утворене двома вертикальними пластинами, поміщено кульку масою 2 г, підвішену на тонкій шовковій нитці. Після того як кульці передали заряд 1ꞏ10−6 Кл, нитка відхилилася на кут 30° від вертикалі. Визначте напруженість поля.

5. У трьох вершинах квадрата зі стороною 20 см розташовані однакові точкові заряди по 4 нКл кожен. Знайти напруженість електричного поля в четвертій вершині квадрата.

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 41, Вправа № 41 (3, 5)

Урок 84 Електричне поле

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Яким є механізм взаємодії зарядів?

Яким чином заряди «відчувають» один одного і взаємодіють на відстані?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Електричне поле

М. Фарадей:

·        Електричні заряди не діють один на одного безпосередньо.

·        Кожний заряд створює у навколишньому просторі електричне поле, і взаємодія зарядів відбувається через їхні поля.

·        Електричне поле поширюється в просторі з величезною, але скінченною швидкістю, – зі швидкістю поширення світла.

Електричне поле – форма матерії, яка існує навколо заряджених тіл і виявляється в дії з деякою силою на заряджене тіло, що перебуває в цьому полі.

Електричне поле є складовою єдиного електромагнітного поля.

Джерелами електричного поля можуть бути рухомі й нерухомі електричні заряди та змінні магнітні поля.

Електростатичне поле – це електричне поле, створене тільки нерухомими зарядами та є незмінним у часі (статичним).

2. Напруженість електричного поля в даній точці

Електричне йоле має певні властивості, які можна дослідити за допомогою пробного електричного заряду.

Пробний електричний заряд – позитивно заряджене тіло, поле якого не змінює поле, у яке він внесений.

Напруженість електричного поля  в даній точці – це векторна фізична величина, яка є силовою характеристикою електричного поля й дорівнює відношенню сили , з якою електричне поле діє на пробний заряд, поміщений у цю точку поля, до значення  цього заряду.

За напрямок вектора напруженості в даній точці електричного поля беруть напрямок сили, яка діяла б на пробний позитивний заряд, якби він був поміщений у цю точку поля.

3. Напруженість електричного поля точкового заряду

Нехай точковим зарядом  у вакуумі створено електричне поле. Дослідимо це поле за допомогою пробного заряду , розташованого на відстані  від заряду .

4. Принцип суперпозиції полів

Принцип суперпозиції (накладання) електричних полів:

Напруженість електричного поля системи зарядів у даній точці простору дорівнює векторній сумі напруженостей полів, які створюються цими зарядами в даній точці.

5. Графічне зображення електричних полів

Електричне поле можна зобразити графічно, використавши силові лінії.

Лінії напруженості електричного поля (силові лінії) – лінії, дотичні до яких у кожній точці збігаються з напрямком вектора напруженості електричного поля.

Властивості силових ліній:

·        вони не перетинаються;

·        не мають зламів;

·        починаються на позитивних зарядах і закінчуються на негативних.

Силові лінії електричного поля, створеного точковим зарядом:

Силові лінії електричних полів, створених системою:

Двох різнойменно заряджених кульок та двох позитивно заряджених кульок.

Двох пластин, заряди яких рівні за модулем і протилежні за знаком.

Однорідне електростатичне поле – це поле, напруженість якого в усіх точках однакова за модулем і напрямком.

Прикладом такого поля є поле всередині простору між зарядженими пластинами (біля країв пластин поле неоднорідне).

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. На заряд 8 нКл, внесений у дану точку поля, діє сила 40 мН. Знайти модуль напруженості поля в даній точці.

2. Яку напруженість має електричне поле, створене точковим зарядом 3 нКл на відстані 20 см від цього заряду?

3. У деякій точці електричного поля, створеного точковим зарядом, на заряд 0,1 мкКл діє сила 4 мН. Знайти напруженість електричного поля в цій точці й визначити заряд, який створив поле, якщо точка віддалена від цього заряду на 30 см.

4. Відстань між двома точковими зарядами, модулі яких дорівнюють 8 нКл кожний, становить 40 см. Знайти напруженість поля всередині відрізка, що з’єднує ці заряди. Розглянути випадки: а) заряди позитивні; б) заряди негативні; в) один заряд позитивний, інший негативний.

5. Відстань між двома точковими зарядами, модулі яких дорівнюють 5 нКл і 15 нКл, становить 50 см. Знайти напрямок і модуль напруженості поля в точці, розташованій на відрізку, який з’єднує ці заряди, на відстані 20 см від меншого заряду. Розглянути випадки: а) заряди позитивні; б) заряди негативні; в) менший заряд позитивний, більший негативний.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Що називають електричним полем?

2. Які об’єкти створюють електричне поле?

3. Що є силовою характеристикою електричного поля? За якою формулою її розраховують?

4. Як визначити напруженість поля, створеного точковим зарядом Q?

5. У чому полягає принцип суперпозиції полів?

6. Що називають лінією напруженості електричного поля?

7. Чи можуть лінії напруженості електричного поля перетинатися? бути паралельними?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 41, Вправа № 41 (1, 2, 4)

Урок 83 Розв'язування задач

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Що називають електричним зарядом?

2. Назвіть одиницю електричного заряду.

3. Які роди зарядів існують?

4. Як взаємодіють тіла, що мають заряди одного знака? протилежних знаків?

5. Яка частинка має найменший негативний заряд? найменший позитивний заряд?

6. Як ви розумієте твердження, що електричний заряд є дискретним?

7. Хто і як першим виміряв заряд електрона?

8. Якщо електронейтральне тіло віддасть частину своїх електронів, заряд якого знака воно матиме?

9. Чому під час електризації тертям електризуються обидва тіла?

10. Сформулюйте закон збереження електричного заряду.

11. Сформулюйте закон Кулона.

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Посередині між двома зарядами –3q й 2q, розташованими на відстані 2R один від одного, перебуває третій заряд q. Знайти модуль і напрямок рівнодійної сил, що діють на заряд q?

2. Знайти, у скільки разів сила електростатичного відштовхування двох електронів більша від сили їхнього гравітаційного притягання.

3. Два закріплені точкові заряди 2 мкКл і 8 мкКл розташовані на відстані 24 см один від одного. Де і який заряд треба розмістити, щоб він перебував у рівновазі?

4. Кулька масою 50 г, підвішена на шовковій нитці, має заряд 12 мкКл. На відстані 40 см від неї знизу перебуває інша кулька, що має заряд –4 мкКл. У скільки разів змінилася сила натягу нитки?

5. Дві однакові кульки масою 5 г кожна підвішені в одній точці на однакових шовкових нитках довжиною 40 см. Які однакові заряди необхідно надати кулькам, щоб їх нитки утворили з вертикаллю кут 30°?

6. Навколо точкового заряду 2 нКл рівномірно по колу рухається маленька заряджена кулька масою 0,1 г із зарядом –5 нКл. Знайти кутову швидкість обертання кульки, якщо радіус кола 4 см.

7. Однойменні точкові заряди, модулі яких дорівнюють 1 мкКл, розміщені у вершинах рівностороннього трикутника зі стороною 20 см. Визначити силу, що діє у повітрі на один із цих зарядів з боку двох інших.

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 40, Вправа № 40 (3, 4)

Урок 81 Абетка електростатики

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Що таке електричний заряд?

Що таке електризація тіл?

Як саме відбувається електризація тіл?

Як можна кількісно виміряти силу, що виникає між електрично зарядженими тілами? Від чого вона залежить?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Електричний заряд

Електричний заряд  – це фізична величина, яка характеризує властивість частинок або тіл вступати в електромагнітну взаємодію.

1 кулон дорівнює заряду, який проходить через поперечний переріз провідника за 1 секунду, якщо сила струму в провіднику становить 1 ампер:

Основні властивості електричного заряду:

1. Існують два роди електричних зарядів – позитивні й негативні.

Електричний заряд такого роду, як заряд, отриманий на бурштині або ебонітовій паличці, потертих об вовну, прийнято називати негативним, а такого роду, як заряд, отриманий на паличці зі скла, потертій об шовк, − позитивним.

2. Тіла, що мають заряди одного знака, відштовхуються; тіла, що мають заряди протилежних знаків, притягуються.

3. Носієм електричного заряду є частинка – електричний заряд не існує окремо від неї.

4. Електричний заряд є дискретним, тобто електричні заряди фізичних тіл кратні певному найменшому (елементарному) заряду.

Носій найменшого негативного заряду – електрон. Цей заряд зазвичай позначають символом ; його значення: .

Носій найменшого позитивного заряду – протон. Заряд протона за модулем дорівнює заряду електрона.

 − заряд тіла,  − заряд електрона,  − ціле число.

2. Заряд електрона

Проблемне питання

• Як був виміряний заряд електрона?

Перше досить точне вимірювання елементарного заряду здійснив американський фізик-експериментатор Роберт Ендрус Міллікен (1868–1953) на початку ХХ ст.

Схема досліду:

На масляну краплю (негативно заряджена), що потрапляє між пластинами, діють сила тяжіння , сила опору повітря , архімедова сила  і сила з боку електричного поля заряджених пластин .

Міллікен з’ясував, що кожного разу заряд  краплі був кратним деякому найменшому заряду: . Тобто , де  − ціле число.

3. Електризація тіл

Проблемне питання

• Що таке електризації тіл?

Електризація – це процес одержання електричного заряду макроскопічними тілами або їх частинами.

Під час електризації тертям частина електронів зі скляної палички перейде на клаптик шовку, в результаті чого скляна паличка набуде позитивного заряду, а клаптик шовку – негативного.

Під час електризації відбувається перерозподіл наявних електричних зарядів, а не створення нових.

Закон збереження електричного заряду:

Повний заряд електрично замкненої системи тіл залишається незмінним під час усіх взаємодій, які відбуваються в цій системі.

Під електрично замкненою системою розуміють таку систему тіл, у яку не проникають заряджені частинки ззовні і яка не втрачає «власних» заряджених частинок.

4. Закон Кулона

Точковий заряд – це фізична модель зарядженого тіла, розмірами якого можна знехтувати порівняно з відстанями від нього до інших заряджених тіл, що розглядаються.

Точковий заряд є не реальним об’єктом, а фізичною моделлю. Необхідність уведення такої моделі спричинена тим, що в загальному випадку взаємодія заряджених тіл залежить від багатьох чинників, отже, не існує єдиної простої формули, яка описує електричну взаємодію для будь-якого довільного випадку.

Французький фізик Шарль Кулон (1736–1806) експериментально встановив закон, який став основним законом електростатики і був названий на його честь, —

Закон Кулона:

Сила  взаємодії двох нерухомих точкових зарядів  і  прямо пропорційна добутку модулів цих зарядів і обернено пропорційна квадрату відстані  між ними

Коефіцієнт пропорційності  чисельно дорівнює силі, з якою взаємодіють два точкові заряди по 1 Кл кожний, розташовані у вакуумі на відстані 1 м один від одного.

Зверніть увагу!

·        У законі Кулона йдеться про добуток модулів зарядів, оскільки знаки зарядів впливають лише на напрямок сили.

·        Сили, з якими взаємодіють точкові заряди, зазвичай називають кулонівськими силами.

·        Кулонівські сили напрямлені вздовж прямої, яка з’єднує точкові заряди, що взаємодіють.

·        Якщо треба визначити силу взаємодії зарядів у випадку, коли взаємодіють три заряди чи більше, спочатку визначають сили взаємодії певного заряду з кожним із решти зарядів, а потім розраховують їхню результуючу.

·        Якщо заряди перемістити з вакууму в діелектрик, то сила їхньої взаємодії зменшиться в ε разів, де ε – діелектрична проникність діелектрика.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Як зміниться сила взаємодії між двома точковими зарядами, якщо відстань між ними збільшити у два рази?

2. Два однакові за модулем і знаком точкові заряди, розташовані на відстані 5 см один від одного, відштовхуються із силою 0,1 Н. Визначити значення кожного заряду.

3. У результаті тертя об сукно ебонітова паличка одержала заряд –12,8 мкКл. Визначити кількість надлишкових електронів на паличці. На скільки збільшилася маса ебонітової палички?

4. Два тіла, на кожному з яких знаходиться 8⋅1012 надлишкових електронів, відштовхуються в повітрі із силою 0,37 Н. Визначити відстань між тілами.

5. Дві однакові металеві кульки, що мають заряди 6 мкКл і –12 мкКл, розташовуються на відстані 60 см одна від одної. Визначити силу взаємодії між ними після того, як їх привели в зіткнення й потім розвели на попередню відстань?

6. Як зміниться сила взаємодії між двома точковими зарядами, якщо кожний заряд зменшити у два рази, а відстань між ними збільшити в три рази?

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Що називають електричним зарядом?

2. Назвіть одиницю електричного заряду.

3. Які роди зарядів існують?

4. Як взаємодіють тіла, що мають заряди одного знака? протилежних знаків?

5. Яка частинка має найменший негативний заряд? найменший позитивний заряд?

6. Як ви розумієте твердження, що електричний заряд є дискретним?

7. Хто і як першим виміряв заряд електрона?

8. Якщо електронейтральне тіло віддасть частину своїх електронів, заряд якого знака воно матиме?

9. Чому під час електризації тертям електризуються обидва тіла?

10. Сформулюйте закон збереження електричного заряду.

11. Сформулюйте закон Кулона.

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 40, Вправа № 40 (1, 2)

Урок 81 Захист навчальних проектів з теми « Основи термодинаміки»

Мета   уроку:

Навчальна.  Визначити рівень оволодіння учнями знаннями за темою, обраною для навчального  проекту в межах теми «Основи термодинаміки »

Розвивальна. Розвивати   уміння правильно розподіляти час; самостійність у навчанні; вміння самостійно   застосовувати правила, закони.

Виховна.  Виховання дисципліни, чесності, відповідальності.

Тип   уроку: урок контролю та корекції навчальних   досягнень.

Наочність  і обладнання: презентації проектів, моделі, установки.

Хід уроку

І.   ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Орієнтовні  критерії оцінювання навчального проекту

1.  Актуальність -1 бал.

2. Оформлення роботи (паперові носії) - 2 бали.

3.  Достовірність - 1 бал.

4. Науковість - 2 бали.

5. Представлення - 2 бали.

6. Презентація

(малюнки) - 2 бали.

7.  Обговоренн - 2 бали.

II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

Орієнтовне оформлення проекту (паперові носії та презентація)

1.

      Назва проекту.

2.

      Тип проекту.

3.

      Керівник проекту (вчитель).

4.

      Виконавці проекту.

5.

      Проблема.

6.

      Мета.

7.

      Очікуваний результат (для дослідження).

8.

      Завдання проекту.

9.

      Хід роботи.

10. 

Висновки.

11. 

Використані джерела інформації.

III.  АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IV. ЗАХИСТ ПРОЕКТІВ

Орієнтовні теми

1.

    Дифузія та її значення.

2. Глобальне

потепління: чи є загроза?

3.

    Вологість і температура повітря у

приміщеннях, способи збереження тепла.

Теми експериментальних досліджень

1.

Залежність температури кипіння від зовнішнього тиску, наявності домішок тощо.

2.

Вирощування кристалів і вивчення їх фізичних властивостей.

3.

Дослідження капілярних явищ.

4.

Залежність швидкості випаровування води від різних факторів.

Додаткові теми

1.

Адіабатний процес у природі, техніці.

2.

Аномальні властивості води.

3.

«Жива» і «мертва» вода.

4.

Капілярні явища в ґрунті.

5.

Чому з'являються тріщини на стінах будинків. Як запобігти їх появі.

6.

Фізика і хімія у процесах випікання та зберігання хліба.

7.

Захист двигунів від перегріву.

8.

Теплові процеси в тілі людини.

9.

Порівняння економічної доцільності використання автомобілів із ДВЗ і

електромобілів.

10.

Ваші поради прем'єр-міністру: чи доцільно розвивати альтернативну енергетику в

Україні.

11.

Еволюція автомобільних двигунів.

V.

ПІДСУМОК УРОКУ

VI.

Домашнє завдання

Повторити   § 26–36, підготувати Творчі роботи (у вигляді  презентації, доповіді,

реферату…)  роботу відправити на н.з. не пізніше 13.04 

Орієнтовні теми

1. Адіабатний процес

у природі, техніці.

2. Аномальні властивості води.

3. «Жива» і «мертва» вода.

4. Капілярні явища в ґрунті.

5. Чому з'являються тріщини на стінах будинків. Як запобігти їх появі.

6. Фізика і хімія у процесах випікання та зберігання хліба.

7. Захист двигунів від перегріву.

8. Теплові процеси в тілі людини.

9. Порівняння економічної доцільності використання автомобілів із ДВЗ і електромобілів.

10. Ваші поради прем'єр-міністру: чи доцільно розвивати альтернативну енергетику в Україні.

11. Еволюція автомобільних двигунів.

двигунів.

Урок 80  Контрольна робота № 6 з теми «Основи термодинаміки»

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНОЇ РОБОТИ

1 варіант

1. Вид теплопередачі, який зумовлений хаотичним рухом частинок речовини та не супроводжується перенесенням цієї речовини (1 бал)  

а) Термодинаміка б)  Конвекція в) Випромінювання   г) Теплопровідність

2. Формула для знаходження коефіцієнта корисної дії реального теплового двигуна. (1 бал)

3. Процес під час якого робота газу дорівнює нулю. (1 бал)

а) Ізобарний б) Адіабатний  в) Ізотермічний г) Ізохорний

ЗАДАЧІ :

5.. Чому дорівнює внутрішня енергія 5 моль одноатомного газу при температурі 27 °С? (2 бали)

6. Для ізобарного нагрівання 800 моль газу на 500 К йому надали кількість теплоти 9,4 МДж. Визначте роботу газу та зміну його внутрішньої енергії. (1 бал)

7. Яку кількість теплоти необхідно надати одному молю ідеального одноатомного газу, що знаходиться в закритому балоні при температурі 27 °С, щоб підвищити його тиск в 3 рази? (2 бали)

8. У циліндрі двигуна внутрішнього згоряння утворюються гази з температурою 727 °С. Температура відпрацьованих газів – 100 °С. Двигун за 1 год споживає 36 кг бензину. Яку максимальну потужність може розвивати цей двигун? (3 бали)

IІІ. ПІДСУМОК УРОКУ

ІV. Домашнє завдання

Виконати к.р. відправити на н.з не пізніше 13. 04 , Повторити § 36 – 39.

Урок 79 Розв'язування задач. Підготовка до контрольної роботи з теми «Основи термодинаміки»

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Узагальнити та систематизувати знання учнів на основі аналізу відповідних таблиць і схем, поданих у рубриці «Підбиваємо підсумки розділу ІІІ “Молекулярна фізика і термодинаміка.  Частина 2. Основи термодинаміки”» підручника.

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Який вид теплопередачі неможливий у твердих тілах?

а) Теплопровідність; в) Конвекція;

б) Випромінювання; г) Можливі всі види теплопередачі.

2. Як змінилася внутрішня енергія ідеального одноатомного газу, взятого в кількості 0,5 моль, якщо температура газу збільшилася на 200 К?

3. Над газом виконали роботу 50 Дж, при цьому його внутрішня енергія зменшилася на 80 Дж. Яку кількість теплоти одержав (або віддав) газ?

4. Яку роботу виконав дизельний двигун, який має ККД 40 %, якщо в процесі згоряння палива виділилося 44 МДж теплоти?

5. На скільки змінилася внутрішня енергія ідеального одноатомного газу об’ємом 20 л, якщо під час його ізохорного нагрівання тиск збільшився від 1,5ꞏ105 до 2ꞏ105 Па? Яку роботу виконав газ?

6. Визначте роботу і зміну внутрішньої енергії криптону, якщо його об’єм збільшився від 15 до 20 л. Тиск є незмінним і дорівнює 2ꞏ105 Па.

7. У тепловій машині, що працює за циклом Карно, нагрівником є вода, взята за температури кипіння, а холодильником – лід, що тане. Потужність теплової машини 1,0 кВт. Якою є маса льоду, що тане в ході роботи машини протягом 1 хв? Питома теплота плавлення льоду 330 кДж/кг.

ІV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 36–39

Виконати завдання рубрики «Завдання для самоперевірки до розділу ІІІ “Молекулярна фізика і термодинаміка.  Частина 2. Основи термодинаміки”» підручника.

Урок 78 Розв'язування задач

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Наведіть приклади природних процесів і доведіть, що вони є не оборотними.

2. Сформулюйте другий закон термодинаміки.

3. Наведіть приклади умовних процесів, які не суперечать першому началу термодинаміки, але суперечать другому.

4. Дайте означення теплового двигуна. Які його основ ні елементи?

5. Як визначити ККД теплового двигуна? Які існують можливості збільшення ККД?

6. Як визначити ККД циклу Карно?

7. Як працює холодильний пристрій? Наведіть приклади різних холодильних пристроїв. У чому їх відмінність?

8. Що показує холодильний коефіцієнт?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Температура нагрівника ідеальної теплової машини 117 °С, а температура холодильника 27 °С. За 1 с машина отримує від нагрівника кількість теплоти 60 кДж. Обчисліть: а) ККД машини; б) кількість теплоти, відданої холодильнику за 1 с; в) корисну потужність машини.

2. Визначте потужність двигуна автомобіля, якщо витрата бензину становить 8 л на 100 км шляху при середній швидкості руху 108 км/год. ККД двигуна становить 35 %.

3. Для приготування кубиків льоду побутовий холодильник має відвести 210 Дж теплоти від морозильної камери з температурою 260 К. Температура в кімнаті 300 К. Знайдіть мінімальну роботу, яку необхідно виконати холодильнику в ході процесу.

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 39, Вправа № 39 (4)

Виконати ТЕСТ 

Завдання необхідно виконати до 6 квітня 10:00 год

Код доступу 5679781

використайте цей код, відкривши посилання

join.naurok.ua

Або перейдіть за посиланням:

https://naurok.com.ua/test/join?gamecode=5679781

Урок 77 Принцип дії теплових двигунів. Холодильна машина

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Що таке теплові та холодильні машини?

Якими були перші теплові та холодильні машини? Хто їх винахідники?

Які існують теплові двигуни та як вони працюють?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Необоротність процесів у природі

Оборотний процес – це процес, при якому можливе повернення системи в початковий стан без будь-яких змін у навколишньому середовищі.

Наприклад, абсолютно пружна кулька, падаючи у вакуумі на абсолютно пружну плиту, повернеться після відбиття у вихідне положення, пройшовши у зворотному напрямку всі ті проміжні стани, які вона проходила при падінні.

Необоротний процес – це процес, при якому неможливе повернення системи в початковий стан без перетворень у навколишньому середовищі.

Теплообмін, як показує досвід, є односторонньо спрямованим процесом. В результаті теплообміну енергія передається сама по собі завжди від тіла з високою температурою до тіла з більш низькою температурою. Зворотний процес передачі теплоти від холодного тіла до гарячого сам по собі ніколи не відбувається.

При дифузії вирівнювання концентрацій відбувається мимовільно. Зворотний же процес сам по собі ніколи не відбудеться: ніколи мимовільно суміш газів, наприклад, не розділиться на її складові компоненти.

Другий закон (начало) термодинаміки (Рудольфа Клаузіуса):

Неможливим є процес, єдиний результат якого – передача енергії у формі теплоти від менш нагрітого тіла до більш нагрітого.

Другий закон (начало) термодинаміки (Вільяма Томсона (лорд Кельвін)):

Неможливим є періодичний процес, єдиний результат якого – виконання тілом механічної роботи за рахунок зменшення його внутрішньої енергії.

2. Тепловий двигун

Тепловий двигун – теплова машина циклічної дії, яка енергію, що виділяється під час згоряння палива, перетворює на механічну роботу.

Принцип роботи теплових двигунів: робоче тіло, одержуючи певну кількість теплоти  від нагрівника, виконує механічну роботу  і передає деяку кількість теплоти  холодильнику.

3. Коефіцієнт корисної дії (ККД) теплової машини

Коефіцієнт корисної дії  двигуна – фізична величина, яка характеризує економічність теплового двигуна і дорівнює відношенню роботи, виконуваної двигуном за цикл, до кількості теплоти, одержуваної від нагрівника.

Аналізуючи роботу теплових двигунів, французький інженер Саді Карно (1796–1832) у 1824 р. дійшов висновку, що найбільш ефективним (із максимально можливим ККД  ) є так званий ідеальний тепловий двигун.

Ідеальний тепловий двигун – це двигун, який працює за циклом, що складається з двох ізотермічних і двох адіабатних процесів.

Другий закон (начало) термодинаміки (Саді Карно):

Будь-яка реальна теплова машина, що працює з нагрівником, який має температуру , і холодильником із температурою , не може мати ККД, який перевищує ККД ідеальної теплової машини.

4. Теплові двигуни

Види теплових двигунів:

-         Парові турбіни (використовують у теплових та атомних електростанціях);

-         Двигуни внутрішнього згоряння (автомобілі, водні судна);

-         Реактивні та турбореактивні двигуни (літаки та ракети).

Принцип роботи чотиритактного дизельного двигуна

I такт Всмоктування

Ділянка 1 → 2 графіка. Поршень рухається вниз. Через відкритий впускний клапан повітря втягується в циліндр.

II такт Стиснення

Ділянка 2 → 3 графіка. Обидва клапани закриті, поршень рухається вгору, стискаючи повітря. Завдяки величезному стисненню повітря розігрівається до температури понад 700 °С.

III такт Робочий хід

Ділянка 4 → 5 → 6 графіка. Через форсунку в циліндр вприскується розпилене дизельне паливо (3 → 4), яке змішується з розігрітим повітрям. Паливно-повітряна суміш спалахує і, розширюючись, штовхає поршень униз.

IV такт Випускання

Ділянка 2 → 1 графіка. Відкривається випускний клапан (6 → 2). Поршень піднімається, і відпрацьовані гази виходять через випускний клапан.

5. Холодильний пристрій

Холодильний пристрій – це пристрій циклічної дії, який підтримує в холодильній камері температуру нижчу, ніж температура довкілля.

Принцип роботи холодильного пристрою: робоче тіло (холодоагент – пара рідини, яка легко випаровується) розширюється і виконує роботу, одержуючи кількість теплоти  від холодильної камери. За рахунок роботи  зовнішніх сил робоче тіло стискається, при цьому довкіллю передається кількість теплоти

Холодильний коефіцієнт пристрою – це фізична величина, яка характеризує ефективність роботи холодильного пристрою і дорівнює відношенню кількості теплоти, забраної за цикл від холодильної камери, до роботи зовнішніх сил.

Максимальний холодильний коефіцієнт пристрою:

Холодильний коефіцієнт пристрою може бути більшим за одиницю (на відміну від ККД теплового двигуна).

Проблемні питання

• Що таке кондиціонер та як він працює?

Кондиціонер – електричний пристрій, призначений для охолодження повітря в приміщенні.

Якщо трубки теплообмінника винести за межі приміщення, а холодильну камеру залишити відчиненою, то холодильний пристрій забиратиме тепло з приміщення та віддаватиме його довкіллю.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Кількість теплоти, віддана за цикл тепловим двигуном холодильнику, 1,5 кДж, ККД двигуна 20 %. Визначте кількість теплоти, отриману за цикл від нагрівала.

2. Ідеальний тепловий двигун за 0,5 год отримує від нагрівника кількість теплоти 150 кДж, а холодильнику віддає 100 кДж. Визначте корисну потужність цього двигуна.

3. Температура холодильника теплової машини, що працює за циклом Карно, 0 °С. За якої мінімальної температури нагрівана ККД теплової машини перевищуватиме 70 %?

4. ККД теплової машини, що працює за циклом Карно, становить 0,25. У скільки разів необхідно збільшити температуру нагрівника за незмінної температури холодильника, щоб збільшити ККД в 2 рази?

5. Холодильник, що працює за зворотним циклом Карно, відвів від охолоджуваного тіла 140 Дж теплоти й передав її нагрівнику, який має температуру 27 °С. Температура охолоджуваного тіла 7 °С . Визначте коефіцієнт ефективності холодильної машини. Яку роботу виконав холодильник для реалізації цього процесу?

6. На швидкості 90 км/год автомобіль розвиває потужність 30 кВт, при цьому витрата палива становить 8 л бензину на 100 км шляху. Температура газу в циліндрі двигуна дорівнює 1250 К, а температура відпрацьованого газу – 450 К. Визначте, на скільки реальний ККД двигуна автомобіля менший за ККД ідеальної теплової машини.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Наведіть приклади природних процесів і доведіть, що вони є не оборотними.

2. Сформулюйте другий закон термодинаміки.

3. Наведіть приклади умовних процесів, які не суперечать першому началу термодинаміки, але суперечать другому.

4. Дайте означення теплового двигуна. Які його основ ні елементи?

5. Як визначити ККД теплового двигуна? Які існують можливості збільшення ККД?

6. Як визначити ККД циклу Карно?

7. Як працює холодильний пристрій? Наведіть приклади різних холодильних пристроїв. У чому їх відмінність?

8. Що показує холодильний коефіцієнт?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 39, Вправа № 39 (2, 3)

Додаткові задачі

1. Тепловий двигун виконує роботу 200 кДж. Визначте кількість теплоти, яку віддано холодильнику. ККД двигуна 12 %.

2. Корисна потужність теплового двигуна 2 кВт. Яку кількість теплоти отримує двигун за 1 год, якщо його ККД становить 12 %?

3. Знайдіть максимальний ККД теплової машини, якщо температура нагрівника 227 °С, а температура холодильника 27 °С.

4. Визначте температуру холодильника ідеальної теплової машини, якщо її ККД становить 25 %, а температура нагрівника дорівнює 374 К.

5. Який ККД тракторного двигуна, якщо витрата дизельного пального становить 216 г за 1 год на 1 кВт?

6. Потужність двигуна автомобіля 74 кВт. Визначте витрату бензину за 1 год, якщо ККД двигуна 30 %.

Урок 76 Розв'язування задач

Мета уроку:

Навчальна. Закріпити знання за темою «Перший закон термодинаміки. Адіабатний процес», продовжити формувати навички та вміння розв’язувати фізичні задачі, застосовуючи отримані знання.

Розвивальна. Розвивати уміння правильно розподіляти час; самостійність у навчанні; вміння самостійно застосовувати правила, закони.

Виховна. Виховання дисципліни, чесності, відповідальності.

Тип уроку: урок застосування знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Сформулюйте закон збереження та перетворення енергії.

2. Сформулюйте перший закон термодинаміки.

3. Як буде записаний перший закон термодинаміки для ізохорного процесу? для ізотермічного процесу? для ізобарного процесу?

4. Який процес називають адіабатним?

5. Запишіть перший закон термодинаміки для адіабатного розширення газу; для адіабатного стиснення газу.

6. Чому при адіабатному стисненні тиск газу збільшується набагато швидше, ніж при ізотермічному?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. У закритій посудині міститься 3 моль гелію за температури 27 °С. На скільки відсотків збільшився тиск у посудині, якщо гелію передали кількість теплоти 2,7 кДж?

2. Під час ізобарного нагрівання ідеального одноатомного газу йому було передано кількість теплоти 9,4 МДж. Визначте роботу газу і зміну його внутрішньої енергії.

3. Ідеальний одноатомний газ, який займає об’єм 1 м3 і перебуває під тиском 200 кПа, нагрівають спочатку за постійного тиску так, що його об’єм збільшується удвічі, а потім за постійного об’єму так, що його тиск збільшується до 0,5 МПа. Визначте кількість теплоти, отриманої газом.

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 38, Вправа № 38 (2, 4)

Додаткові задачі

1. Внаслідок теплопередачі тиск одноатомного ідеального газу збільшився на 0,2 МПа. Яку кількість теплоти було передано газу, якщо його об’єм дорівнює 2 м3 і в ході процесу залишається постійним?

2.  Гелій об’ємом 1 м3 при 0 °С міститься в циліндричній посудині, закритий зверху ковзним поршнем масою 1 т. Площа перерізу поршня 0,5 м3. Атмосферний тиск 97,3 кПа. Визначте кількість теплоти, потрібної для нагрівання гелію до температури 300 °С. Якою є зміна його внутрішньої енергії? Тертям знехтувати.

Урок 75 Перший закон термодинаміки. Адіабатний процес

Мета уроку:

Навчальна. Формувати знання учнів про перший закон термодинаміки, адіабатичний процес; формувати вміння розв’язувати фізичні задачі на використання першого закону термодинаміки.

Розвивальна. З метою розвитку мислення розвивати вміння:   розкривати загальне і конкретне; встановлювати закономірності; встановлювати головне, суттєве у матеріалі, що вивчається; самостійно знаходити причинно-наслідкові зв’язки (робити висновки).

Виховна. Виховувати уважність, зібраність, спостережливість.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

У середині XIX ст. Джеймс Джоуль (1818-1889), Юліус фон Маєр (1814-1878) і Герман фон Гельмгольц (1821-1894), спираючись на проведені досліди, встановили закон, згідно з яким в замкнутій фізичній системі енергія нікуди не зникає і нізвідки не виникає, вона лише перетворюється з одного виду на інший і є величиною сталою. Це твердження, як ми вже знаємо, називають законом збереження і перетворення енергії. Чи можна цей закон застосувати і до теплових процесів?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Перший закон термодинаміки

Перший закон (начало) термодинаміки:

Зміна внутрішньої енергії системи  у випадку переходу з одного стану в інший дорівнює сумі роботи зовнішніх сил  і кількості теплоти , переданої системі.

Перший закон (начало) термодинаміки:

Кількість теплоти , передана системі, йде на зміну внутрішньої енергії системи  та на виконання системою роботи  проти зовнішніх сил.

Проблемне питання

• Чи можливо створити вічний двигун?

Згідно з першим законом термодинаміки неможливо створити вічний двигун першого роду – циклічний пристрій, який виконував би механічну роботу без споживання енергії ззовні або виконував би роботу більшу, ніж споживана ним енергія.

2. Перший закон термодинаміки  для ізопроцесів

Ізохорний процес

При ізохорному процесі вся передана газу кількість теплоти витрачається на збільшення внутрішньої енергії газу.

Якщо газ ідеальний одноатомний, то кількість теплоти, передана газу, дорівнює:

Ізотермічний процес

При ізотермічному процесі вся передана газу кількість теплоти йде на виконання механічної роботи.

Ізобарний процес

При ізобарному процесі передана газу кількість теплоти йде і на збільшення внутрішньої енергії газу, і на виконання механічної роботи.

Якщо газ ідеальний одноатомний, то кількість теплоти, передана газу, дорівнює:

3. Адіабатний процес

Адіабатний процес – це процес, який відбувається без теплообміну з навколишнім середовищем.

У ході адіабатного розширення газ виконує додатну роботу за рахунок зменшення внутрішньої енергії, при цьому температура газу зменшується.

, у разі адіабатного стиснення тиск газу зростає набагато швидше, ніж у разі ізотермічного, адже одночасно зі збільшенням концентрації молекул газу збільшується і його температура (синій – адіабата, червоний – ізотерми).

В разі адіабатного розширення тиск падає швидше, ніж у разі ізотермічного, адже одночасно зменшуються і концентрація, і температура газу

У реальних умовах процес, близький до адіабатного, можна здійснити, якщо газ міститиметься всередині деякої оболонки з дуже хорошими термоізоляційними властивостями.

Адіабатними можна вважати й процеси, які відбуваються дуже швидко, тому що в такому випадку газ не встигає обмінятися теплотою з навколишнім середовищем (наприклад, розширення і стиснення повітря в ході поширення звукових хвиль; розширення газу під час вибуху).

Збільшення температури внаслідок різкого стиснення повітря використовується в дизельному двигуні, в якому відсутня система запалювання пальної суміші.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Під час нагрівання газу його внутрішня енергія збільшилася на 600 Дж, при цьому він виконав роботу 200 Дж. Яку кількість тепла передали газу?

2. Над ідеальним газом виконано роботу 200 Дж, при цьому його внутрішня енергія збільшилася на 500 Дж. Знайдіть кількість теплоти, підведену до газу, у ході цього процесу.

3. Газу передають кількість теплоти 7 кДж, 60 % якої пішло на збільшення внутрішньої енергії газу. Знайдіть роботу, виконану газом.

4. 1 моль ідеального одноатомного газу при адіабатичному розширенні виконав роботу 249 Дж. Як змінилася: а) внутрішня енергія газу; б) температура газу?

5. В ході адіабатичного стискання 1 кг аргону виконано роботу 0,1 МДж. Визначте кінцеву температуру газу, якщо його початкова температура 27 °С .

6. У результаті теплопередачі ідеальний газ отримує кількість теплоти, що дорівнює 100 кДж, і виконує роботу 5000 Дж. Знайдіть початкове значення внутрішньої енергії газу, якщо в ході процесу його температура зросла в 6 разів.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Сформулюйте закон збереження та перетворення енергії.

2. Сформулюйте перший закон термодинаміки.

3. Як буде записаний перший закон термодинаміки для ізохорного процесу? для ізотермічного процесу? для ізобарного процесу?

4. Який процес називають адіабатним?

5. Запишіть перший закон термодинаміки для адіабатного розширення газу; для адіабатного стиснення газу.

6. Чому при адіабатному стисненні тиск газу збільшується набагато швидше, ніж при ізотермічному?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 38, Вправа № 38 (1, 3)

Урок 74 Розв'язування задач

Мета уроку:

Навчальна. Закріпити знання за темою «Робота в термодинаміці», продовжити формувати навички та вміння розв’язувати фізичні задачі, застосовуючи отримані знання.

Розвивальна. Розвивати уміння правильно розподіляти час; самостійність у навчанні; вміння самостійно застосовувати правила, закони.

Виховна. Виховання дисципліни, чесності, відповідальності.

Тип уроку: урок застосування знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Яким є геометричний зміст роботи?

2. Виведіть формулу для розрахунку роботи під час ізобарного процесу.

3. Чому дорівнює робота під час ізохорного процесу?

4. Чи залежить виконана робота від способу переведення тіла з одного стану в інший? Обґрунтуйте свою відповідь.

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Розширюючись за постійного тиску, 1 кмоль ідеального газу виконав роботу 831 кДж. Початкові об’єм і температура газу становили 5 м3 і 350 К відповідно. Знайдіть температуру, тиск і об’єм газу в кінцевому стані.

2. На рисунку наведено графік процесу, що відбувається з 1 моль ідеального газу. Температури газу в станах 1 і 3 збігаються. Знайдіть цю температуру, якщо в результаті процесу газ виконав роботу 10,5 кДж.

3. Внаслідок ізохоричного охолодження 1 кмоль ідеального газу тиск знизився у 3 рази. Потім газ розширився за постійного тиску. Побудуйте графік процесу, що відбувається, в координатах р, V. Знайдіть роботу, виконану газом, якщо в кінцевому й початковому станах його температура не змінювалася й дорівнює 300 К.

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 37, Вправа № 37 (3, 5)

Урок 70 Захист навчальних проектів з теми «Молекулярна фізика»

Мета уроку:

Навчальна. Визначити рівень оволодіння учнями знаннями за темою, обраною для навчального проекту в межах теми «Молекулярна фізика »

Розвивальна. Розвивати уміння правильно розподіляти час; самостійність у навчанні; вміння самостійно застосовувати правила, закони.

Виховна. Виховання дисципліни, чесності, відповідальності.

Тип уроку: урок контролю та корекції навчальних досягнень.

Наочність і обладнання: презентації проектів, моделі, установки.

Хід уроку

І.  ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Орієнтовні критерії оцінювання навчального проекту

1.   Актуальність -1 бал.

2.   Оформлення роботи (паперові носії) - 2 бали.

3.   Достовірність - 1 бал.

4.   Науковість - 2 бали.

5.   Представлення - 2 бали.

6.   Презентація (малюнки) - 2 бали.

7.   Обговорення - 2 бали.

II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

Орієнтовне оформлення проекту (паперові носії та презентація)

1.       Назва проекту.

2.       Тип проекту.

3.       Керівник проекту (вчитель).

4.       Виконавці проекту.

5.       Проблема.

6.       Мета.

7.       Очікуваний результат (для дослідження).

8.       Завдання проекту.

9.       Хід роботи.

10.  Висновки.

11.  Використані джерела інформації.

III. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IV. ЗАХИСТ ПРОЕКТІВ

Орієнтовні теми

1.     Дифузія та її значення.

2. Глобальне потепління: чи є загроза?

3.     Вологість і температура повітря у приміщеннях, способи збереження тепла.

Теми експериментальних досліджень

1. Залежність температури кипіння від зовнішнього тиску, наявності домішок тощо.

2. Вирощування кристалів і вивчення їх фізичних властивостей.

3. Дослідження капілярних явищ.

4. Залежність швидкості випаровування води від різних факторів.

Додаткові теми

1. Адіабатний процес у природі, техніці.

2. Аномальні властивості води.

3. «Жива» і «мертва» вода.

4. Капілярні явища в ґрунті.

5. Чому з'являються тріщини на стінах будинків. Як запобігти їх появі.

6. Фізика і хімія у процесах випікання та зберігання хліба.

7. Захист двигунів від перегріву.

8. Теплові процеси в тілі людини.

9. Порівняння економічної доцільності використання автомобілів із ДВЗ і електромобілів.

10. Ваші поради прем'єр-міністру: чи доцільно розвивати альтернативну енергетику в Україні.

11. Еволюція автомобільних двигунів.

V. ПІДСУМОК УРОКУ

VI. Домашнє завдання

Повторити § 26–36, підготувати Творчі роботи (у вигляді  презентації, доповіді, реферату…)  роботу відправити на н.з. не пізніше 9.03

Орієнтовні теми

Дифузія та її значення.

Глобальне потепління: чи є загроза?

Вологість і температура повітря у приміщеннях, способи збереження тепла.

Аномальні властивості води.

«Жива» і «мертва» вода.

Капілярні явища в ґрунті.

 Чому з'являються тріщини на стінах будинків. Як запобігти їх появі.

Фізика і хімія у процесах випікання та зберігання хліба.

Теплові процеси в тілі людини.

Порівняння економічної доцільності використання автомобілів із ДВЗ і електромобілів.

Ваші поради прем'єр-міністру: чи доцільно розвивати альтернативну енергетику в Україні.

Урок 69 Контрольна робота № 5 з теми «Молекулярна фізика (Властивості рідин, твердих тіл)»

Мета уроку:

Навчальна. Оцінити рівень сформованості в учнів ключових та предметних компетентностей з теми «Молекулярна фізика і термодинаміка.  Частина 1. Молекулярна фізика».

Розвивальна. Розвивати уміння правильно розподіляти час; самостійність у навчанні; вміння самостійно застосовувати правила, закони.

Виховна. Виховання дисципліни, чесності, відповідальності.

Тип уроку: урок контролю та корекції навчальних досягнень.

Наочність і обладнання: картки із завданнями контрольної роботи № 5.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Продивіться завдання  контрольної роботи № 5, згадайте правила їх оформлення, розподіляйте  час на роботу.

II. ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНОЇ РОБОТИ

Бланки на н.з.

IІІ. ПІДСУМОК УРОКУ

ІV. Домашнє завдання

Повторити § 31 – 35., для дистан. Виконати конт.роб письмово у зошиті відправити на н.з. не пізніше 9.03

Урок 68 Розв'язування задач. Підготовка до контрольної роботи з теми «Молекулярна фізика (Властивості рідин, твердих тіл)»

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Узагальнити та систематизувати знання учнів на основі аналізу відповідних таблиць і схем, поданих у рубриці «Підбиваємо підсумки розділу ІІІ “«Молекулярна фізика і термодинаміка.  Частина 1. Молекулярна фізика» підручника.

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Якої деформації зазнає тканина, яку розрізають ножицями?

а) Стиснення       б) Вигину        в) Кручення       г) Зсуву

2. Коли покази сухого і вологого термометрів психрометра збігаються, це означає, що відносна вологість повітря дорівнює...

а) 100%            б) 50%             в) 10 %              г) 0 %

3. Визначте відносну вологість повітря за температури 16 °С, якщо парціальний тиск водяної пари становить 1,1 кПа.

4. В капілярі діаметром 5 мм на рідину діє сила в 4 мН. Визначте поверхневий натяг рідини.

5. По капілярній трубці радіусом 0,4 мм піднявся спирт. Знайдіть масу спирту який піднявся по капіляру, якщо змочування повне.

6. Визначте абсолютне видовження мідного дроту довжиною 3 м та площею перерізу 1 мм2, який перебуває під дією підвішеного до нього вантажу масою 7 кг. Модуль Юнга для латуні вважайте рівним 82 ГПа.

7. На скількох палях радіусом 7 см можна розмістити платформу масою 400 т, якщо допустима напруга на стиск становить 14 МПа?

8. У кімнаті за температури 22 °С відносна вологість повітря 25 %. Для збільшення вологості в кімнаті додатково випарували 350 г води. Якою стала відносна вологість в цій кімнаті, якщо її об’єм дорівнює 50 м3?

ІV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 31–35

Виконати завдання рубрики «Завдання для самоперевірки до розділу ІІІ “Молекулярна фізика і термодинаміка.  Частина 1. Молекулярна фізика”» підручника.

Механічні властивості твердих тіл

Мета уроку:

Навчальна. Формувати уявлення учнів про механічні властивості твердих тіл та їх характеристики; формувати вміння пояснювати фізичні явища і процеси, планувати  та проводити експерименти.

Розвивальна. Розвивати пізнавальні навички учнів.

Виховна. Виховувати уважність, зібраність, спостережливість.

Тип уроку: комбінований.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Чому аморфні тіла ізотропні?

2. Які властивості є характерними для монокристалів?

3. Що таке анізотропія? Наведіть приклади прояву анізотропії кристалів.

4. Чи всі кристалічні тіла анізотропні? Наведіть приклади, які підтверджують вашу відповідь.

5. Що таке поліморфізм? Наведіть приклади.

6. У чому особливості будови і властивостей рідких кристалів? Де їх застосовують?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Що відбудеться якщо:

-         на пружинний амортизатор подіяти з певною силою? (під дією сили пружина стиснеться (розтягнеться) – її довжина зменшиться (збільшиться))

-         пом’яти в руці шматочок пластиліну? (зміниться його форма)

-         натягти тятиву лука? (одночасно зміняться її розміри та форма)

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Деформація. Види деформації

Деформація – це зміна форми та (або) розмірів тіла.

Проблемне питання

• Яка причина виникнення деформації?

Причина виникнення деформації полягає в тому, що під дією сил, прикладених до тіла, його різні частини рухаються по-різному й у результаті частини тіла зміщуються одна відносно одної.

Якщо після припинення дії зовнішніх сил тіло повністю відновило свої форму і розміри, то воно зазнало пружної деформації; якщо форма і розміри не відновилися, тіло зазнало пластичної деформації.

За характером зміщення частин тіла одна відносно одної розрізняють деформації розтягнення, стиснення, зсуву, вигину, кручення.

Деформація розтягнення. Якщо ж тіло розтягувати, то під дією руки відстань між шарами молекул збільшиться і тіло знову змінить свої розміри. Її зазнають троси, канати, ланцюги в піднімальних пристроях, стяжки між вагонами.

Деформація стиснення. При стисканні твердого тіла зміщуються в напрямку дії сили шари його молекул, у результаті чого розміри тіла зменшуються. Її зазнають стовпи, ніжки столів і стільців, фундаменти будинків.

Деформація зсуву. Шари молекул зсунуться один відносно одного, а саме тіло змінює свою форму. Її зазнають цвяхи та болти, які скріплюють частини різних конструкцій; тканина, яку розрізають ножицями.

Деформація вигину (водночас деформація розтягнення та стиснення). На опуклому боці тіла відстань між шарами молекул збільшується, тобто ця частина тіла зазнає деформації розтягнення. На ввігнутому боці тіла відстань між шарами молекул зменшується – ця частина тіла зазнає деформації стиснення. Середні шари не зазнають ані розтягнення, ані стиснення, а отже, не впливають на міцність конструкції. Саме тому зазвичай їх видаляють, замінюючи стрижні порожніми трубами (рама велосипеда, трубчасті кінцівки кісток, трубчасті стебла злаків).

Деформація кручення. Зсув шарів молекул відбуватиметься неоднаково – кожний шар буде повертатися на певний кут відносно іншого шару. Її зазнають вали всіх машин, гвинти, ключі, викрутки.

2. Механічна напруга

Видовження  – це фізична величина, яка дорівнює зміні довжини тіла при деформації розтягнення або стиснення:

Відносне видовження  – це фізична величина, яка дорівнює відношенню видовження  до початкової довжини тіла

Механічна напруга  – це фізична величина, яка характеризує деформоване тіло й дорівнює відношенню модуля сили пружності  до площі  поперечного перерізу тіла.

Закон Гука

У випадку малих пружних деформацій розтягнення та стиснення механічна напруга  прямо пропорційна відносному видовженню .

 – Модуль Юнга характеризує пружні властивості матеріалу; його визначають експериментально та фіксують у таблицях.

Жорсткість тіла залежить від пружних властивостей матеріалу, з якого виготовлене тіло, і від геометричних параметрів тіла.

3. Пружність, пластичність, крихкість

Пружні матеріали: матеріали, які виявляють пружні властивості за порівняно великих деформацій або за досить тривалої дії.

Пластичні матеріали: матеріали, в яких пружна деформація переходить у пластичну за незначних деформацій.

Крихкі матеріали: Матеріали, які руйнуються за дуже малих деформацій і майже не виявляють пластичних властивостей.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Яка механічна напруга виникає у рейці з площею поперечного перерізу 8 см2 під дією сили 100 Н?

2. Визначте механічну напругу, яка виникла у сталевому тросі, якщо його відносне видовження становить 0,003. Модуль Юнга вважайте рівним 206 ГПа.

3. Яка механічна напруга виникає в шийці гака підйомного крана під час рівномірного піднімання вантажу масою 6 т? Діаметр шийки гака 28 мм.

4. Циліндр, площа перерізу якого 2 см2, під дією вантажу масою 1,05 т стиснувся на 0,025 % початкової довжини. Визначте модуль Юнга матеріалу, з якого виготовлено брусок.

5. На скількох палях діаметром 12 см можна розмістити платформу масою 300 т, якщо допустима напруга на стиск становить 10 МПа?

6. Для виготовлення попередньо напруженого залізобетону сталеві арматурні стрижні довжиною  і діаметром  видовжують на . Яку силу для цього необхідно прикласти? Модуль Юнга вважайте рівним 220 ГПа.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Що таке деформація?

2. Назвіть види деформації. За яких умов вони виникають? Наведіть приклади.

3. Дайте характеристику механічної напруги як фізичної величини.

4. Подайте два формулювання закону Гука. За яких умов виконується цей закон?

5. Що характеризує модуль Юнга? Якою є його одиниця в СІ?

6. У чому полягає явище плинності матеріалу?

7. Що таке межа міцності? Чим пружні матеріали відрізняються від пластичних? від крихких?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 35, Вправа № 35 (3)

Урок 66 Будова та властивості твердих тіл. Анізотропія кристалів. Рідкі кристали

Мета уроку:

Навчальна. Формувати уявлення учнів про механічні властивості твердих тіл та їх характеристики; формувати вміння пояснювати фізичні явища і процеси, планувати та проводити експерименти.

Розвивальна. З метою розвитку мислення розвивати вміння встановлювати головне, суттєве у матеріалі, що вивчається; самостійно знаходити причинно-наслідкові зв’язки (робити висновки); систематизувати, встановлювати зв’язки нового з раніше вивченим.

Виховна. Виховувати уважність, зібраність, спостережливість.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Які агрегатні стани речовини ви знаєте?

Які тіла навколо вас перебувають в твердому стані?

Які особливості мають тіла в твердому стані?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Тверді тіла

Тверді тіла – це тіла, які зберігають власний об’єм і форму.

Проблемні питання

• Як розміщені частинки (атоми, молекули, йони) у твердих тілах?

• Що можна сказати про взаємодію частинок в твердих тілах?

Молекули й атоми можуть лише коливатися навколо положення рівноваги, перейти в інше положення рівноваги молекула не може. Енергія й амплітуда коливань молекул тим більша, що вищою є температура тіла.

За впорядкованістю самих положень рівноваги тверді тіла поділяють на аморфні й кристалічні.

2. Аморфні тіла

Аморфні тіла дуже близькі до рідин. Молекули, атоми, йони аморфних тіл взагалі розташовані хаотично, і тільки всередині невеликих локальних груп, які містять усього кілька частинок, вони розташовані в певному порядку (ближній порядок).

У аморфних тіл зберігається ближній порядок у розміщенні частинок (атоми, молекули, йони), але відсутній дальній (скло, різні затверділі смоли (янтар), пластики).

Властивості аморфних тіл:

1) ізотропія – фізичні властивості (теплопровідність, електропровідність, міцність, оптичні властивості) однакові у всіх напрямках;

2) не мають певної температури плавлення й питомої теплоти плавлення (з підвищенням температури вони поступово перетворюються на рідину);

3) пластичність (вони не відновлюють форму після припинення дії деформуючої сили);

4) нестійкість (через деякий час аморфна речовина переходить у кристалічний стан. Але часто цей час буває дуже тривалим (роки й десятиліття). До таких речовин належить скло. Будучи спочатку прозорим, протягом багатьох років воно мутніє: у ньому утворюються дрібні кристалики силікатів).

3. Кристалічні тіла

У кристалічних тілах частинки речовини (атоми, молекули, йони) розташовані в чітко визначеному порядку (метали, лід, сіль, кварц).

Наслідком цього є геометрично правильна кристалічна ґратка. Вузол кристалічної ґратки –  це точка, відносно якої атом (молекула) здійснює коливання.

1) наявність чіткої температури плавлення; уся енергія, яка підводиться до тіла за даної температури, йде на збільшення потенціальної енергії молекул та руйнування кристалічної ґратки Кінетична енергія молекул незмінна, тому температура тіла під час плавлення не змінюється;

2) залежність від типу кристалічної ґратки.

4. Монокристали та полікристали

Кристалічні тіла можуть бути монокристалами і полікристалами.

Монокристал – тверде тіло, частинки якого утворюють єдину кристалічну ґратку (кварц, турмалін, сегнетові солі).

Фізичні властивості монокристалів залежать від обраного в них напрямку.

Анізотропія – залежність фізичних властивостей від вибраного в кристалі напрямку.

Механічна міцність багатьох кристалів різна в різних напрямках: шматок слюди легко розшаровується на тонкі пластинки в одному напрямку, але його набагато складніше розламати перпендикулярно до пластинок. Від напрямку, обраного в кристалі, залежать його теплопровідність, електропровідність, заломлення, прозорість, лінійне розширення та багато інших фізичних властивостей. Анізотропія кристалів зумовлена їх кристалічними ґратками: в різних напрямках відстані між частинками, що утворюють кристалічну ґратку, різні

Полікристали – тверді тіла, які складаються з багатьох хаотично орієнтованих маленьких кристаликів, що зрослися між собою (метали, глина, сплави металів).

Полікристалічні тіла ізотропні, тобто їх властивості однакові в усіх напрямках.

5. Рідкі кристали

Рідкий кристал – стан речовини, який поєднує плинність рідини й анізотропію кристалів.

У рідині частинки в цілому розташовані хаотично та можуть вільно обертатись і переміщуватись у будь-яких напрямках.

У кристалічному твердому тілі існує тривимірний далекий порядок і частинки можуть лише коливатися біля положень рівноваги.

У рідкому кристалі є певний ступінь упорядкованості в розташуванні молекул, але й допускається деяка свобода їх переміщення. Найчастіше рідкокристалічний стан спостерігається в органічних речовин, молекули яких мають видовжену або дископодібну форму.

Нематичні (нитковидні молекули напрямлені паралельно одна одній, але можуть ковзати вгору та вниз); смектичні (молекули орієнтовані паралельно одна одній і утворюють тонкі шари); холестеричні (плоскі довгі молекули зібрані в шари, повернуті один відносно одного)

Залежність оптичних властивостей рідких кристалів від температури та електричного поля забезпечила їх широке застосування.

Застосування: дисплеї годинників і калькуляторів, персональні комп’ютери, плоскі телевізійні екрани; їх використовують у медицині (наприклад, як індикатори температури).

Так, кут повороту осей молекул у кожному шарі холестеричного рідкого кристала залежить від температури, а від кута повороту залежить забарвлення кристала, тому якщо тонку полімерну плівку з мікропорожнинами, заповненими холестериком, накласти на тіло, то вийде кольорове відображення розподілу температури.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Кварцова кулька після нагрівання набула форми еліпсоїда. Чому?

Кварц відноситься до монокристалів, для яких є характерна анізотропія (залежність фізичних властивостей від вибраного в кристалі напрямку). Тому і коефіцієнт теплового розширення залежить в таких тілах від напрямку – в одному напрямі коефіцієнт лінійного розширення є більшим ніж у іншому. Тому і кварцова куля при нагрівання перетвориться в еліпсоїд.

2. Кожну з двох тонких пластин, виготовлених із різних речовин, зверху покрили шаром воску. Знизу до кожної пластини притиснули вістря розпеченої голки (а) –  на невеликій ділянці навколо вістря віск розтанув.

За формою ділянок (б, в) визначте, яка пластина виготовлена з полікристалічної речовини, а яка є монокристалом. Відповідь обґрунтуйте.

Монокристали є анізотропними -  в них фізичні властивості (і теплові також) залежать від напрямку. Полікристалічні тіла є ізотропними – в них фізичні властивості однакові в різних напрямках.

На рисунку (в) видно, що теплові властивості пластини однакові в різних напрямах – це означає, що пластина виготовлена з полікристалічної речовини

На рисунку (б) видно, що теплові властивості різні в різних напрямках, тобто пластина є монокристалом.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Чому аморфні тіла ізотропні?

2. Які властивості є характерними для монокристалів?

3. Що таке анізотропія? Наведіть приклади прояву анізотропії кристалів.

4. Чи всі кристалічні тіла анізотропні? Наведіть приклади, які підтверджують вашу відповідь.

5. Що таке поліморфізм? Наведіть приклади.

6. У чому особливості будови і властивостей рідких кристалів? Де їх застосовують?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 34.

Урок 65 Лабораторна робота № 8. Вимірювання поверхневого натягу рідини

Мета уроку:

Навчальна. Формувати експериментальні уміння визначати поверхневий натяг рідини; формувати дослідницькі навички учнів.

Розвивальна. Сприяти: розвитку спостережливості, уваги, пам’яті, уяви, мислення; виробленню звички до планування своїх дій; формуванню вміння самостійно контролювати проміжні і кінцеві результати роботи;   формуванню вміння організовувати своє робоче місце.

Виховна. Виховувати в учнів охайність під час проведення експерименту, дбайливе ставлення до лабораторного обладнання; виховувати учнів працювати в парах та групах.

Тип уроку: урок застосування знань, умінь і навичок. 

Наочність і обладнання: штангенциркуль, медичний шприц об’ємом 2 мл без голки, зубочистка, склянка з дистильованою водою.

Хід уроку

І.  ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

III. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IV. ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ № 8

Тема. Вимірювання поверхневого натягу рідини.

Мета: виміряти поверхневий натяг води методом відриву крапель.

Обладнання: штангенциркуль, медичний шприц об’ємом 2 мл без голки, зубочистка, склянка з дистильованою водою.

Хід роботи

Теоретичні відомості

У ході повільного витікання рідини з тонкої вертикальної трубки на кінці трубки утворюється крапля (див. рисунок). Відрив краплі відбувається в той момент, коли сила тяжіння зрівнюється із силою поверхневого натягу, що діє на краплю вздовж кола шийки краплі

Експеримент

Суворо дотримуйтесь інструкції з безпеки.  відео експеримент:

 https://www.youtube.com/watch?v=0caSbMlOtlw

Результати вимірювань і обчислень відразу заносьте до таблиці.

1. Виміряйте діаметр вихідного отвору шприца.

2. Наберіть у шприц 2 мл води. Повільно натискаючи на поршень і рахуючи краплі, викапайте воду у склянку.

3. Повторіть дослід ще 3–4 рази.

Опрацювання результатів експерименту

1. За результатами дослідів знайдіть середню кількість крапель .

2. Обчисліть середнє значення поверхневого натягу води.

3. Оцініть відносну похибку експерименту, порівнявши значення поверхневого натягу води, отримане в ході експерименту , із табличним значенням .

Аналіз експерименту та його результатів

Проаналізуйте експеримент і його результати. Сформулюйте висновок, у якому зазначте: 1) величину, яку ви вимірювали; 2) отриманий результат; 3) причини похибки; 4) чи здається вам запропонований спосіб зручним.

Творче завдання

Запропонуйте експеримент щодо виявлення залежності поверхневого натягу рідини від температури рідини та від наявності в рідині домішок. Проведіть експерименти, зробіть висновок.

VІ. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VIІ. Домашнє завдання

Повторити § 33, відео експеримент:

 https://www.youtube.com/watch?v=0caSbMlOtlw

 оформити лабораторну роботу відправити на н.з. не пізніше 02.03

Урок 64 Розв'язування задач

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. У чому особливості стану молекули поверхневого шару рідини?

2. Що називають поверхневою енергією?

3. Чому рідина прагне набути форми кулі?

4. Дайте два означення поверхневого натягу рідини.

5. Від яких чинників і чому залежить поверхневий натяг рідини? від яких чинників не залежить?

6. За яких умов рідина змочує поверхню твердого тіла? не змочує?

7. Від яких чинників залежить висота підняття рідини в капілярі?

8. Наведіть приклади капілярних явищ.

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. З крана самовара падають краплі. Коли вони важчі: коли вода гаряча чи охолола? (Коли вода охолоджується, бо зі зниженням температури коефіцієнт поверхневого натягу води збільшується.)

2. Якщо під час бурі вилити на поверхню моря нафту, то морську стихію в цьому місці можна «угамувати». Чому? (Нафта зменшує поверхневий натяг води; на контур маслянистої плями з боку іншої поверхні води діятиме сила поверхневого натягу, напрямлена зовні від маслянистої плями. Ця сила і гасить хвилі в ділянці розлитої нафти.)

3. На яку висоту підніметься в капілярі рідина, яка змочує його, якщо посудина з рідиною, в яку опущений капіляр, перебуває в стані невагомості? (Рідина заповнить весь капіляр, бо сила поверхневого натягу не зрівноважується вагою рідини в капілярі.)

4. Звичайна швацька голка має довжину 3,5 см і масу 0,1 г. Чи достатньо поверхневого натягу води для того, щоб утримувати голку на поверхні?

5. Яким має бути найбільший діаметр пор у гніті (волокні) нагрівального пристрою (керогазу), що працює на рідкому паливі – гасі, щоб він піднімався від дна ємності з пальним до пальника на висоту 10 см? Пори вважати однорідними циліндричними трубками. .

6. Визначте коефіцієнт поверхневого натягу олії, густина якої дорівнює 910 кг/м3, якщо при пропущенні через піпетку 4 см3 олії отримано 304 краплі. Діаметр шийки піпетки 1,2 мм.

7. У двох капілярних трубках різного діаметра, занурених у воду, встановилася різниця рівнів, що дорівнює 2,6 см. У цих самих трубках, занурених у певну рідину, різниця рівнів виявилася рівною 1 см. Знайдіть поверхневий натяг цієї рідини, якщо її маса 1 м3 дорівнює 790 кг.

8. Визначте енергію, яка виділиться під час зливання маленьких крапель води радіусом 2ꞏ10–3 мм в одну краплю радіусом 2 мм.

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 33, Вправа № 33 (3, 4)

Урок 63 Поверхневий натяг рідини. Змочування. Капілярні явища

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Що таке рідина? Чому важливо вивчати рідини?

Чому важливо вміти описувати процеси, які в них відбуваються в поверхневому шарі?

Відео урок https://www.youtube.com/watch?v=rYrL8u7NjYE

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Поверхневий шар рідини

На кожну молекулу рідини діють сили притягання сусідніх молекул. Ці сили для молекули М1 що містяться всередині рідини, взаємно скомпенсовані, тобто середнє значення рівнодійної сил притягання близьке до нуля.

Рівнодійна сил притягання F, що діє на молекули, які містяться на поверхні рідини, відмінна від нуля, адже з рідини на неї діє набагато більше молекул, ніж із газу.

Це означає, що молекули поверхневого шару рідини (порівняно з молекулами всередині рідини) мають надлишкову потенціальну енергію.

Поверхнева енергія  – надлишкова енергія, що є складником внутрішньої енергії рідини.

Поверхневий натяг рідини – фізична величина, яка характеризує дану рідину і дорівнює відношенню поверхневої енергії до площі поверхні рідини.

Одиниця поверхневого натягу в СІ – ньютон на метр

Поверхневий натяг рідини залежить:

1) від природи рідини: у летких рідин (ефір, спирт, бензин) поверхневий натяг менший, ніж у нелетких (ртуть, рідкі метали);

2) від температури рідини: чим вища температура рідини, тим меншим є поверхневий натяг рідини;

3) від наявності в складі рідини поверхнево активних речовин; їх наявність значно зменшує поверхневий натяг рідини;

4) від властивостей газу, з яким рідина межує. У таблицях зазвичай наводять значення поверхневого натягу на межі рідини і повітря за певної температури.

2. Сила поверхневого натягу

Проведемо дослід

Якщо дротяний каркас із прив’язаною до нього ниткою занурити в мильний розчин, каркас затягнеться мильною плівкою, а нитка набере довільної форми. Якщо ж обережно проткнути голкою мильну плівку з одного боку від нитки, сила поверхневого натягу мильного розчину, яка діє з іншого боку нитки, натягне нитку.

Сила поверхневого натягу – це сила, яка діє вздовж поверхні рідини перпендикулярно до лінії, що обмежує цю поверхню, і прагне скоротити площу вільної поверхні до мінімуму.

Проведемо дослід

Опустимо в мильний розчин дротяну рамку, одна зі сторін якої рухома. На рамці утвориться мильна плівка. Будемо розтягувати цю плівку.

На поперечину діють три сили: зовнішня сила  і дві сили поверхневого натягу , що діють уздовж кожної з двох поверхонь плівки.

Проблемне питання

• Де виявляється поверхневий натяг?

Завдяки йому на поверхні води утримуються легкі предмети і деякі комахи.

Коли ви купаєтесь і пірнаєте у воду з головою, ваше волосся розходиться в усі боки, але щойно виринете з води, як волосся злипається, бо в цьому випадку площа вільної поверхні води набагато менша, ніж у разі окремого розташування кожного пасма. З цієї ж причини можна побудувати різні фігури з вологого піску: вода, обволікаючи піщинки, притискає їх одну до одної.

В умовах невагомості вода набуває форми кулі, – за даного об’єму кулястій формі відповідає найменша площа поверхні. Форми кулі набувають і тонкі мильні плівки (мильні бульбашки).

Поверхневим натягом пояснюється утворення піни.

Завдяки поверхневому натягу рідина не виливається з маленького отвору тонесеньким струменем, а капає, дощ не проливається через тканину парасолі або намету тощо. 

3. Змочування. Незмочування

Проблемне питання

• Прокоментуйте прислів’я «як з гусака вода», «вийти сухим з води». Чи можна де зробити реально – вийти з води сухим? Що для цього потрібно?

Якщо сили взаємодії між молекулами рідини менші від сил взаємодії між молекулами рідини і твердого тіла, рідина змочує поверхню твердого тіла  Якщо крапельку ртуті помістити на цинкову пластинку, то крапелька прагнутиме розтектися по поверхні пластинки; так само поводиться й крапелька води на склі.

Якщо сили взаємодії між молекулами рідини більші, ніж сили взаємодії між молекулами рідини та твердого тіла, рідина не змочує поверхню твердого тіла  Наприклад, ртуть не змочує скло, а вода не змочує вкриту сажею поверхню.

4. Капілярні явища

Проблемне питання

• Чому рідина піднімається в капілярах?

Капіляри – це вузькі трубки, діаметр яких набагато менший за їх довжину.

У циліндричних капілярах скривлена поверхня рідини являє собою частину сфери, яку називають меніском. У змочувальній рідині утворюється ввігнутий меніск (а), а в незмочувальній – опуклий (б).

Поверхня рідини прагне до мінімуму потенціальної енергії, а викривлена поверхня має більшу площу порівняно з площею перерізу капіляра, тому поверхня рідини прагне вирівнятись і під нею виникає надлишковий (від’ємний або додатний) тиск – тиск Лапласа , R – радіус кривизни меніска.

Під увігнутою поверхнею (рідина змочує капіляр) загальний тиск менший від тиску на поверхню рідини й рідина втягується в капіляр, піднімаючись на досить велику висоту. Під опуклою поверхнею (рідина не змочує капіляр) тиск більший за зовнішній тиск і рідина в капілярі опускається.

Проблемне питання

• На яку висоту піднімається рідина в капілярі?

Проблемне питання

• Де капілярні явища зустрічаються в природі та техніці?

Капілярні явища надзвичайно поширені в природі, техніці та побуті:

•   проникнення поживних речовин із ґрунту в рослини;

•   підйом вологи з глибших шарів ґрунту;

•   будівельна практика;

•   застосування рушників, серветок, марлі і т. п.

Живлення рослин зумовлене всмоктуванням з ґрунту вологи й поживних речовин, яке можливе, завдяки наявності капілярів у кореневій системі й стеблі рослини.

Облік капілярності необхідний під час обробки ґрунту. Так, для того, щоб відбувалося більш інтенсивне випаровування вологи з ґрунту, необхідно її утрамбовувати. У цьому випадку в ґрунті утворюються капіляри, якими волога піднімається вгору, а потім випаровується. Щоб зменшити випаровування, ґрунт розпушують, руйнуючи при цьому капіляри, і волога довше залишається в ґрунті.

Тіла, які мають велику кількість капілярів, добре вбирають вологу. Саме тому під час витирання рук рушник убирає в себе воду, гас або розплавлений стеарин підіймаються по гніту лампи або свічки.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Чому розплавлений жир плаває на поверхні води у вигляді сплюснутих кульок? (Під дією сили поверхневого натягу жир збирається у кульки, а сила тяжіння сплющує їх у диски.)

2. Перш ніж розпочати паяння, поверхню деталі або предмета ретельно знежирюють. Для чого де роблять? (Для якісного паяння необхідно забезпечити якомога повніше змочування, для цього жир з поверхні ретельно стирають.)

3. Чому чорнилами не можна писати на замащеному папері? (Чорнила не змочують такий папір.)

4. Визначте поверхневий натяг рідини, якщо в капілярі радіусом 3 мм на неї діє сила в 10–3 Н.

5. За допомогою капілярної трубки, діаметр каналу якої 0,15 мм, вимірюють поверхневий натяг спирту. У ході експерименту спирт піднявся на 7,6 см. Який поверхневий натяг спирту було отримано за результатами експерименту? Густина спирту 800 кг/м3.

6. Тонке алюмінієве кільце радіусом 7,8 см лежить на поверхні мильного розчину. З яким зусиллям можна відірвати кільце від розчину? Температуру розчину вважати кімнатною. Маса кільця 7 г.

7. Дротяна рамка затягнута мильною плівкою. Яку роботу необхідно виконати, щоб розтягти цю плівку так, щоб площа її поверхні збільшилася на 6 см2 з кожного боку?

8. Знайдіть масу води, яка піднялась по капілярній трубці діаметром 0,5 мм. Змочування повне.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. У чому особливості стану молекули поверхневого шару рідини?

2. Що називають поверхневою енергією?

3. Чому рідина прагне набути форми кулі?

4. Дайте два означення поверхневого натягу рідини.

5. Від яких чинників і чому залежить поверхневий натяг рідини? від яких чинників не залежить?

6. За яких умов рідина змочує поверхню твердого тіла? не змочує?

7. У чому причина тиску Лапласа? Чому він дорівнює?

8. Від яких чинників залежить висота підняття рідини в капілярі?

9. Наведіть приклади капілярних явищ.

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 33, Вправа № 33 (1, 2)

Урок 62 Лабораторна робота №7. Вимірювання відносної вологості повітря

Мета уроку:

Навчальна. Формувати експериментальні уміння вимірювання вологості повітря; формувати дослідницькі навички учнів.

Розвивальна. Сприяти: розвитку спостережливості, уваги, пам’яті, уяви, мислення; виробленню звички до планування своїх дій; формуванню вміння самостійно контролювати проміжні і кінцеві результати роботи;   формуванню вміння організовувати своє робоче місце.

Виховна. Виховувати в учнів охайність під час проведення експерименту, дбайливе ставлення до лабораторного обладнання; виховувати учнів працювати в парах та групах.

Тип уроку: урок застосування знань, умінь і навичок. 

Наочність і обладнання: два однакові термометри, штатив із двома муфтами та лапками, склянка з водою кімнатної температури, шматок марлі.

Хід уроку

І.  ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

III. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IV. ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ № 7

Тема. Вимірювання відносної вологості повітря.

Мета: виготовити установку для вимірювання відносної вологості повітря і з її допомогою виміряти відносну та абсолютну вологість повітря в кабінеті фізики.

Обладнання: два однакові термометри, штатив із двома муфтами та лапками, склянка з водою кімнатної температури, шматочок марлі.

Хід роботи

Підготовка до експерименту

1. Зберіть установку для визначення вологості повітря. Для цього закріпіть термометри в лапках штатива

Відео експеримент https://www.youtube.com/watch?v=cozWjIei7co

Експеримент

Суворо дотримуйтесь інструкції з безпеки.

Результати вимірювань і обчислень відразу заносьте до таблиці.

1. Поставте склянку з водою під одним із термометрів. Зволоживши марлю, оберніть нею резервуар термометра. Вільний кінець марлі опустіть у склянку з водою.

2. Через 5-7 хв після того, як стовпчик вологого термометра припинить опускатися, зніміть покази сухого  і вологого  термометрів.

Опрацювання результатів експерименту

1. Визначте відносну вологість  повітря в класі за допомогою психрометричної таблиці. Отриманий результат занесіть до таблиці.

2. За таблицею 3 визначте густину насиченої пари  (за температури ).

3. Розрахуйте абсолютну  вологість повітря в кабінеті.

Аналіз експерименту та його результатів

Проаналізуйте експеримент і його результати. Сформулюйте висновок, у якому зазначте: 1) модель якого фізичного приладу ви виготовили; 2) які фізичні величини виміряли за допомогою цього приладу та які результати отримали; 3) які чинники впливали на точність результатів проведеного експерименту.

Контрольні запитання

1. Чи зміниться показ вологого термометра, якщо марлю змочити не водою, а спиртом? Якщо зміниться, то як? Відповідь обґрунтуйте.

2. Чому вологий термометр не слід розташовувати на сонці? На протязі?

Творче завдання

Той факт, що повітря має масу, відомо навіть п’ятикласнику. А чи зможете ви оцінити, масі скількох п’ятикласників дорівнюватиме маса повітря в кабінеті фізики? Підтвердьте вашу оцінку відповідними розрахунками та поясненнями.

VІ. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VIІ. Домашнє завдання

Повторити § 32, для дистан. оформити роботу відправити на н.з. не пізніше 24.02

Урок 61 Вологість повітря. Точка роси

Мета уроку:

Навчальна. Формувати знання учнів про абсолютну і відносну вологості, точку роси; формувати уявлення учнів про методи вимірювання вологості повітря; формувати навички методологічного підходу до пізнавальної та практичної діяльності.

Розвивальна. З метою розвитку мислення розвивати вміння встановлювати головне, суттєве у матеріалі, що вивчається; самостійно знаходити причинно-наслідкові зв’язки (робити висновки); систематизувати, встановлювати зв’язки нового з раніше вивченим.

Виховна. Виховувати уважність, зібраність, спостережливість.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Фізичний диктант

1) Процес переходу рідини з рідкого стану в газоподібний називається... (пароутворення)

2) Процес переходу газу до рідкого стану називається... (конденсація)

3) Пароутворення поділяють на... (випаровування і кипіння)

4) Пароутворення з вільної поверхні рідини – це... (випаровування)

5) Швидкість випаровування залежить від … (температури рідини; площі поверхні рідини; роду рідини; руху повітря)

6) Пароутворення не тільки з вільної поверхні рідини, а й із середини рідини, яке відбувається за певної для даної рідини температури, називається... (кипінням)

7) Якщо число молекул, які вилітають з рідини під час випаровування, перевищує число молекул, що повертаються, то така пара називається... (ненасиченою)

8) Якщо число молекул, які вилітають з рідини під час випаровування, дорівнює числу молекул, що повертаються, то така пара називається... (насиченою)

9) Тиск насиченої пари залежить від … (роду рідини; температури)

10) Тиск насиченої пари не залежить від …(її об’єму)

11) Під час кипіння температура рідини … (не змінюється)

12) Зі збільшенням зовнішнього тиску температура кипіння рідини … (зростає), Зі зменшенням зовнішнього тиску температура кипіння рідини … (знижується).

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Можливо, ви чули фрази «вологе повітря», «сухе повітря».

Як оцінити ступінь вологості повітря?

Від яких чинників залежить вологість повітря і як її можна змінити?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Відео урок https://www.youtube.com/watch?v=D8TciTEluXc

1. Вологість повітря

Абсолютна вологість – фізична величина, яка характеризує вміст водяної пари в повітрі та чисельно дорівнює масі водяної пари, що міститься в 1 м3 повітря.

Одиниця абсолютної вологості в СІ – кілограм на метр кубічний:

В екваторіальних широтах вона може сягати 30 г/м3, до полюсів Землі знижується до 0,1 г/м3.

Проблемне питання

• Чи можна скласти об'єктивну картину про ступінь вологості повітря знаючи тільки абсолютну вологість повітря?

Щоб визначити ступінь вологості повітря, необхідно розуміти, наскільки водяна пара близька до насичення. Для цього вводять поняття відносної вологості.

Відносна вологість – фізична величина, яка показує, наскільки водяна пара близька до насичення, і дорівнює поданому у відсотках відношенню абсолютної вологості  до густини  насиченої водяної пари  за даної температури.

Відносна вологість  – фізична величина, яка показує, наскільки водяна пара близька до насичення, і дорівнює поданому у відсотках відношенню парціального тиску водяної пари , яка є в повітрі, до тиску насиченої водяної пари  за даної температури.

Точка роси  – температура, за якої водяна пара, що міститься в повітрі, стає насиченою.

Проблемне питання

• Як виміряти вологість повітря?

Гігрометри – прилади для прямого вимірювання вологості повітря.

Принцип дії волосяного гігрометра базується на властивості знежиреної волосини збільшувати свою довжину зі збільшенням вологості повітря.

Будова волосяного гігрометра: волосину натягують на металеву рамку; зміна довжини волосини передається стрілці, яка переміщується вздовж шкали.

Психрометр складається з двох термометрів – сухого, який вимірює температуру довкілля, і вологого – його колба обгорнута тканиною, кінчик якої опущений у посудину з водою. Вода з тканини випаровується, і вологий термометр показує нижчу температуру, ніж сухий. Чим нижча відносна вологість повітря, тим швидше випаровується рідина і тим більша різниця показів сухого та вологого термометрів.

Відносну вологість визначають за допомогою психрометричної таблиці.

Проблемне питання

• Чому потрібно стежити за вологістю повітря?

Людина почувається добре за відносної вологості 50-65 %. Для її здоров’я шкідливе як надмірно сухе, так і дуже вологе повітря. Надлишкова вологість сприяє розмноженню різних хвороботворних грибків; у сухому повітрі людина швидко стомлюється, у неї дере в горлі, пересихають губи, стає сухою шкіра тощо. Якщо повітря занадто сухе, то пил, не зв’язаний вологою, літає по всьому приміщенню, і це особливо небезпечно для людей, які потерпають від алергії. Недостатня вологість призводить до загибелі чутливих до рівня вологості домашніх рослин; тріщини на предметах із дерева, розладнані музичні інструменти –  теж результат недостатньої вологості повітря. Вологість повітря важливо враховувати у ткацькому, кондитерському та інших виробництвах; під час зберігання книжок і картин; у лікуванні багатьох хвороб тощо.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Визначте відносну вологість повітря за температури 18 °С, якщо парціальний тиск водяної пари становить 1,24 кПа.

2. Визначте абсолютну вологість повітря за температури 26 °С, якщо відносна вологість дорівнює 54 %.

3. Визначте відносну вологість повітря за температури , якщо точка роси .

4. Визначте відносну вологість та точку роси, якщо термометри психрометра показують 20 °С і 11 °С.

5. У кімнаті при 0 °С відносна вологість повітря становить 80 %. Якою буде відносна вологість за температури 20 °С?

6. У кімнаті за температури 20 °С відносна вологість повітря 20 %. Скільки води треба додатково випаровувати для збільшення вологості до 50 %, якщо об’єм кімнати – 40 м3?

7. У повітрі об’ємом 6 м3 міститься 51,3 г водяної пари за температури 22 °С. Визначте абсолютну й відносну вологість повітря.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Наведіть характеристики абсолютної та відносної вологостей повітря як фізичних величин.

2. Як можна збільшити відносну вологість?

3. Які прилади для визначення вологості повітря ви знаєте? Опишіть будову і принцип дії кожного з них.

4. Що називають точкою роси? Як, знаючи точку роси, визначити абсолютну вологість? відносну вологість?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 32, Вправа № 32 (1 – 4)

Урок 60 Пароутворення та конденсація. Насичена та ненасичена пара. Кипіння

Мета уроку:

Навчальна: Формувати уявлення учнів про процеси пароутворення, конденсації, кипіння; насичену і ненасичену пару; формувати вміння учнів встановлювати причинно-наслідкові зв’язки, обґрунтовувати твердження.

Розвивальна. З метою розвитку мислення розвивати вміння встановлювати головне, суттєве у матеріалі, що вивчається; самостійно знаходити причинно-наслідкові зв’язки (робити висновки); систематизувати, встановлювати зв’язки нового з раніше вивченим.

Виховна. Виховувати уважність, зібраність, спостережливість.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Чому, виходячи з водойми спекотного літнього дня, ми відчуваємо прохолоду?

Для чого в спеку собака висуває язика?

До якої температури можна нагріти воду? 

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Відео урок https://www.youtube.com/watch?v=s5Fd-UjYEVI

1. Пароутворення. Випаровування

Будь-яка речовина може переходити з одного агрегатного стану в інший.

Пароутворення – процес переходу речовини з рідкого стану в газоподібний.

Рідина може перетворитися на газ двома способами: випаровуванням і кипінням.

Випаровування – це процес пароутворення з поверхні рідини.

Із точки зору МКТ пароутворення – це такий процес, коли з поверхні рідини вилітають найшвидші молекули. В рідині завжди є молекули, кінетична енергія яких у кілька разів перевищує її середнє значення. Коли ці «швидкі» молекули опиняються на поверхні рідини, їх енергії вистачає для того, щоб, подолавши притягання сусідніх молекул, залишити рідину.

Висновки

Випаровування рідин відбувається за будь-якої температури  (в рідині завжди є молекули, які рухаються досить швидко).

Випаровування супроводжується поглинанням енергії (під час випаровування виконується робота проти сил міжмолекулярного притягання та проти сил зовнішнього тиску).

Під час випаровування, якщо рідина не отримує енергії ззовні, вона охолоджується (під час випаровування рідину залишають найшвидші молекули, то середня кінетична енергія решти молекул зменшується).

2. Швидкість випаровування

Проведемо дослід

Одну склянку з водою поставимо на столі в кімнаті, а іншу на батарею опалення або в інше тепле місце. Вода спочатку випарується на тій склянці, яка стоїть у теплішому місці.

Швидкість випаровування залежить від температури рідини.

(Зі збільшенням температури рідини збільшується кількість «швидких» молекул, тому дедалі більша їх кількість має змогу подолати сили міжмолекулярного притягання й вилетіти за межі рідини)

Проведемо дослід

Наллємо однакову кількість води у склянку і широку посудину. Вода спочатку випарується з посудини, а потім - зі склянки.

Швидкість випаровування залежить від площі поверхні рідини.

(Чим більша площа поверхні рідини, тим більше на цій поверхні «швидких» молекул і тим швидше рідина випаровується)

Проведемо дослід

В дві однакові склянки наллємо воду і спирт. Через деякий час побачимо, що спирт випаровується набагато швидше.

Швидкість випаровування залежить від роду рідини.

(Повільніше випаровуються ті рідини, молекули яких сильніше взаємодіють одна з одною)

Проведемо спостереження

Над однією з двох однакових склянок з рідиною створимо потік повітря. Інтенсивність випаровування рідини з цієї посудини стає більшою.

Швидкість випаровування залежить від руху повітря.

(Біля поверхні рідини завжди існує «хмара» молекул, які повилітали з неї. Якщо є вітер, то він відносить молекули, що вилетіли з рідини, і не дає їм змоги повернутися)

3. Конденсація. Насичена та ненасичена пари

Конденсація – процес переходу речовини з газоподібного стану в рідкий.

Під час конденсації, навпаки, енергія виділяється.

За певної концентрації молекул пари настає динамічна рівновага: кількість молекул, які щосекунди повертаються до рідини, дорівнює кількості молекул, які щосекунди переходять із рідини в пару. Тепер макроскопічні параметри рідини та пари перестають змінюватися (якщо підтримується незмінна температура).

Насичена пара – це пара, яка перебуває у стані динамічної рівноваги зі своєю рідиною.

В закритій посудині пара над поверхнею рідини стає насиченою.

Ненасичена пара – це коли процес випаровування інтенсивніший за конденсацію.

4. Тиск насиченої пари

Проблемне питання

• Від яких чинників залежить тиск насиченої пари?

Для насиченої пари, як і для будь-якого газу, справджується рівність .

Тиск насиченої пари залежить від роду рідини (оскільки концентрація молекул насиченої пари залежить від роду рідини)

Тиск насиченої пари залежить від температури. Одочасно зі зростанням температури збільшується концентрація молекул пари. Одночасне збільшення концентрації молекул і температури спричиняє швидке зростання тиску.

Тиск, створюваний насиченою парою, є найбільшим тиском, який може створити пара даної рідини за даної температури.

Тиск насиченої пари не залежить від її об’єму.

5. Кипіння

Проблемне питання

• Як і чому кипить рідина?

Кипіння – процес пароутворення, який відбувається по всьому об’єму рідини та супроводжується утворенням і збільшенням бульбашок пари.

6. Температура кипіння

Температура кипіння – температура, за якої рідина кипить.

Кипіння починається за температури, за якої тиск насиченої пари трохи перевищує зовнішній тиск.

Під час кипіння температура рідини не змінюється.

Будемо нагрівати далі вже киплячу воду і спостерігати за показами термометра. Побачимо, що стовпчик термометра застиг на позначці 100 °С.

Зі збільшенням зовнішнього тиску температура кипіння рідини зростає.

У разі затиснення трубки для відведення пари тиск усередині колби збільшується, і це приводить до підвищення температури кипіння рідини

Зі зменшенням зовнішнього тиску температура кипіння рідини знижується.

Наллємо в колбу теплу воду. За допомогою насоса відкачуватимемо з колби повітря. Через деякий час на внутрішній поверхні колби побачимо бульбашки газу. Якщо відкачувати повітря й далі, вода закипить, але вже за температури, нижчої від 100°С.

Температура кипіння залежить від наявності в рідині розчиненого газу.

Якщо довго кип’ятити воду, в такий спосіб видаливши з неї розчинений газ, то повторно за нормального тиску цю воду можна буде нагріти до температури, яка перевищує 100 °С. Таку воду називають перегрітою.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Чому температура води у відкритій склянці завжди трохи нижча за температуру повітря в кімнаті?

Температура води у відкритій склянці завжди нижча за температуру повітря в кімнаті, тому що з поверхні води випаровуються молекули, що мають найбільшу кінетичну енергію; внутрішня енергія води в склянці зменшується, отже знижується і температура.

2. При виході з річки після купання ми відчуваємо холод. Чому?

При виході з річки після купання навіть в жарку погоду людина відчуває холод, тому що волога з її тіла починають інтенсивно випаровуватися. Молекули рідини залишаючи тіло поглинають багато енергії не тільки у повітря, а й у тіла. Тіло охолоджується, і повітря починає здаватися холоднішим за воду.

3. В одну з двох однакових тарілок налили пісний борщ, у другу – таку ж саму кількість жирного. Який із них швидше охолоджується?

Швидше охолоне пісний борщ, так як наявність в жирному борщу плаваючого жиру зменшує площу поверхні води, що випаровується в тарілці.

4. У каструлі-скороварці вода кипить приблизно при 120 °С. Каструля герметично закрита кришкою, в якій є клапан, що випускає пару при тиску 90 – 110 кПа (понад атмосферний). Поясніть, як працює каструля.

У такій каструлі підвищується температура кипіння за рахунок збільшення тиску.

5. Під час видиху на морозі утворюються білі клуби, які називають парою. Чи правильно це?

Неправильно, тому що білі клуби при видиху на морозі – це сконденсовані крапельки води або навіть кристалики льоду.

6. Чому пітніють окуляри, коли людина з морозу заходить до кімнати?

Через сильну конденсацію води на холодних окулярах.

7. Чому у великий мороз над ополонкою на річці утворюється туман?

Через те, що практично вся вода, яка випарувалася конденсується в повітрі.

8. Коли в кімнаті тепло й волого, то під час відчиняння взимку кватирки утворюються клуби туману, які в кімнаті опускаються, а надворі піднімаються. Поясніть явище.

У кімнаті ці клуби холодніші в порівнянні із навколишнім повітрям і вони опускаються. На вулиці, навпаки, вони тепліші за навколишнє повітря і через це піднімаються.

9. Як за зовнішнім виглядом відрізнити в лазні трубу з холодною водою від труби з гарячою?

Холодна труба буде запітніла через сильну конденсацію.

10. Чим пояснити, що взимку на шибках вікон з’являється паморозь? З якого боку шибки вона з’являється?

Іній – це замерзлі пари. Він утворюється на внутрішній поверхні скла, тому що там густина насичених парів набагато більша від густини насичених парів на вулиці.

11. Чи кипітиме вода у склянці, яка плаває в киплячій воді?

Ні. Для кипіння необхідна додаткова енергія, а взяти її можна тільки від більш нагрітого тіла.

12. Чи можна закип’ятити воду, підігріваючи її 100-градусною парою? Атмосферний тиск нормальний.

Не можна. Температура пари для цього повинна бути вище 100 °С.

13.В один чайник наливають сиру воду, а в другий — кип’ячену такої ж маси і температури. У якому із чайників вода закипить раніше? Чому?

Раніше закипить сира вода, тому що при кип’ятінні видаляється повітря, бульбашки якого служать центрами пароутворення.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Що таке пароутворення? Які способи пароутворення ви знаєте?

2. Що називають випаровуванням? Якими є особливості випаровування?

3. Від яких чинників залежить швидкість випаровування? Чому? Наведіть приклади.

4. Що таке конденсація?

5. У чому полягає стан динамічної рівноваги?

6. Яку пару називають насиченою?

7. Від яких чинників і чому залежить тиск насиченої пари?

8. Дайте означення кипіння й опишіть цей процес.

9. Від яких чинників і чому залежить температура кипіння рідини?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 31, Вправа № 31 (1 – 5)

Урок 59 Контрольна робота № 4 з теми «Молекулярна фізика (Властивості газів)»

Мета уроку:

Навчальна. Оцінити рівень сформованості в учнів ключових та предметних компетентностей з теми «Молекулярна фізика і термодинаміка.  Частина 1. Молекулярна фізика».

Розвивальна. Розвивати уміння правильно розподіляти час; самостійність у навчанні; вміння самостійно застосовувати правила, закони.

Виховна. Виховання дисципліни, чесності, відповідальності.

Тип уроку: урок контролю та корекції навчальних досягнень.

Наочність і обладнання: картки із завданнями контрольної роботи № 4.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Продивіться різні типів завдань контрольної роботи № 4, правил їх оформлення, розподіляйте правильно час на роботу.

II. ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНОЇ РОБОТИ

IІІ. ПІДСУМОК УРОКУ

ІV. Домашнє завдання

Повторити § 26 – 30.

Урок 58 Розв'язування задач. Підготовка до контрольної роботи з теми «Молекулярна фізика (Властивості газів)»

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Узагальнити та систематизувати знання учнів на основі аналізу відповідних таблиць і схем, поданих у рубриці «Підбиваємо підсумки розділу ІІІ “«Молекулярна фізика і термодинаміка.  Частина 1. Молекулярна фізика» підручника.

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. За нормального атмосферного тиску температура кипіння води за шкалою Кельвіна дорівнює...

а) 0 К         б) 100 К        в) 273 К        г) 373 К

2. Є 2 моль водню, 2 моль кисню і 2 моль водяної пари. Який газ містить більшу кількість молекул?

а) Водень     б) Кисень    в) Водяна пара    г) Кількість молекул однакова

4. Визначте середню кінетичну енергію поступального руху молекул азоту за температури 300 К.

5. При тиску 50 кПа середня квадратична швидкість молекул газу дорівнює 600 м/с. Якою є маса газу, якщо він займає об’єм 2 м3?

6. Обчисліть середню квадратичну швидкість атомів Гелію в атмосфері Юпітера. Температура атмосфери цієї планети становить –123 °С.

7. З балона через неповністю закритий кран вийшло 20% газу. Який тиск встановився в балоні, якщо до витікання газу тиск становив 105 Па? Температура весь час залишалася незмінною.

8. Внаслідок зменшення об’єму деякої кількості газу на 10 % й збільшення його тиску на 20 % температура газу зросла на 16 К. Визначте початкову температуру газу.

ІV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 26–30

Виконати завдання рубрики «Завдання для самоперевірки до розділу ІІІ “Молекулярна фізика і термодинаміка.  Частина 1. Молекулярна фізика”» підручника.

Урок 57 Лабораторна робота № 6. Дослідження ізотермічного процесу

Тема. Дослідження ізотермічного процесу.

Мета: експериментально перевірити закон Бойля – Маріотта для кількох термодинамічних станів газу.

Обладнання: скляна трубка завдовжки 50-60 см, запаяна з одного кінця, циліндрична скляна посудина заввишки приблизно 45 см, наповнена водою, барометр-анероїд (один на клас), штатив із муфтою та кільцем, лінійка.

Хід роботи

Підготовка до експерименту

Зберіть установку, зображену на рисунку, зануривши трубку на максимальну глибину.  Відео дослід https://www.youtube.com/watch?v=3_9yUTG9vPs

Експеримент

Суворо дотримуйтесь інструкції з безпеки.

Результати вимірювань і обчислень відразу заносьте до таблиці.

1. Виміряйте за допомогою барометра атмосферний тиск , отриманий результат подайте в кілопаскалях.

Зверніть увагу: Закон Бойля – Маріотта . А оскільки площа поперечного перерізу трубки не змінюється. Тому для перевірки закону Бойля – Маріотта достатньо встановити справедливість рівності

2. Виміряйте за допомогою лінійки висоту стовпчика повітря в трубці.

3. Виміряйте різницю  рівнів води в посудині й трубці.

4. Повторіть дії, описані в п. 2 і 3, двічі змінивши глибину занурення трубки.

Опрацювання результатів експерименту

1. Визначте тиск повітря в трубці для кожного із дослідів.

2) Обчисліть тиск повітря в трубці

Виконуючи додавання, пам'ятайте:

а) якщо один із доданків має більше десяткових знаків, ніж другий, то його необхідно округлити, залишивши максимум одну «запасну» цифру;

б) результат додавання має містити стільки десяткових знаків, скільки їх міститься в доданку з найменшою кількістю десяткових знаків.

2. Для кожного термодинамічного стану повітря в трубці обчисліть добуток тиску повітря й висоти стовпчика повітря. Закінчіть заповнення таблиці.

Пам'ятайте: результат множення наближених чисел повинен містити стільки значущих цифр, скільки їх має множник із найменшою кількістю значущих цифр.

3. Оцініть відносну похибку перевірки рівностей: .

Аналіз експерименту та його результатів

Проаналізуйте експеримент і його результати. Сформулюйте висновок, у якому зазначте: 1) який закон ви експериментально перевіряли; 2) які величини для цього вимірювали; 3) яким є результат перевірки; 4) у чому причина похибки; 5) вимірювання якої величини дає найбільшу похибку.

VІ. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VIІ. Домашнє завдання

Повторити § 30, для дист. виконати роботу і відправити на н.з.

Урок 56 Розв'язування задач

Мета уроку:

Навчальна. Закріпити знання за темою «Рівняння стану ідеального газу. Ізопроцеси», продовжити формувати навички та вміння розв’язувати фізичні задачі, застосовуючи отримані знання.

Розвивальна. Розвивати уміння правильно розподіляти час; самостійність у навчанні; вміння самостійно застосовувати правила, закони.

Виховна. Виховання дисципліни, чесності, відповідальності.

Тип уроку: урок застосування знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Унаслідок збільшення тиску в 1,5 раза об’єм газу зменшився на 30 мл. Визначте початковий об’єм.

2. У гумовій кулі міститься 2 л повітря за температури 20 °С і нормального атмосферного тиску. Який об’єм займе повітря, якщо кулю занурити у воду на 10 м? Температура води 4 °С.

3. На рисунку у координатах  зображено замкнений газовий процес (цикл). Побудуйте цей цикл у координатах  і .

4. Вертикальний циліндр із важким поршнем заповнили киснем, маса якого 10 г. Після збільшення температури на 50 К поршень піднявся на висоту 7 см. Визначте масу поршня, якщо над ним нормальний атмосферний тиск. Площа поршня 100 см2, молярна маса кисню 0,032 кг/моль.

5. Бульбашка повітря піднімається з дна водоймища з глибини H. Визначте залежність радіуса бульбашки r від глибини її занурення в даний момент часу, якщо її початковий об’єм дорівнював V0. Силу поверхневого натягу не враховуйте. Атмосферний тиск – ра, густина води – ρ.

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 30, Вправа № 30 (5, 6)

Урок 55 Розв'язування задач

Мета уроку:

Навчальна. Закріпити знання за темою «Рівняння стану ідеального газу. Ізопроцеси», продовжити формувати навички та вміння розв’язувати фізичні задачі, застосовуючи отримані знання.

Розвивальна. Розвивати уміння правильно розподіляти час; самостійність у навчанні; вміння самостійно застосовувати правила, закони.

Виховна. Виховання дисципліни, чесності, відповідальності.

Тип уроку: урок застосування знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Які макроскопічні параметри пов’язує рівняння стану ідеального газу?

2. Дайте означення ізопроцесу.

3. Який процес називають ізотермічним? Сформулюйте закон, що характеризує цей процес.

4. Який процес називають ізобарним? Сформулюйте закон, що характеризує цей процес. Опишіть дослід, за допомогою якого можна встановити цей закон.

5. Який процес називають ізохорним? Сформулюйте закон, що характеризує цей процес. Опишіть дослід, за допомогою якого можна встановити цей закон.

2. Перевірити виконання вправи № 30: завдання 1, 2

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Який об’єм займе газ за температури 77 °С, якщо при 27 °С його об’єм був 6 л при сталому тиску?

2.  Унаслідок нагрівання газу в закритій посудині на 140 К тиск збільшився в 1,5 раза. Визначте початкову температуру газу.

3. Після стискання газу його об’єм зменшився з 8 до 5 л, а тиск підвищився на 60 кПа. Визначте початковий тиск.

4. Пляшку, заповнену газом, щільно закрили корком, що має в поперечному перерізі площу 2,5 см2. До якої температури треба нагріти газ, щоб корок вилетів із пляшки, коли сила тертя, що утримує корок, дорівнює 12 Н? Початкова температура –3 °С, атмосферний тиск 105 Па.

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 30, Вправа № 30 (3, 4)

Урок 54 Рівняння стану ідеального газу. Ізопроцеси

Мета уроку:

Навчальна: Формувати уявлення учнів про ізопроцеси, формувати знання щодо газових законів і вміння застосовувати їх для розв’язування задач, будувати й аналізувати графіки ізопроцесів.

Розвивальна. З метою розвитку мислення розвивати вміння аналізувати навчальний матеріал, умову задачі, хід розв’язання задач; пояснювати подібні матеріали; виявляти аналогії; розкривати загальне і конкретне; встановлювати закономірності.

Виховна. Виховувати уважність, зібраність, спостережливість.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Як пов’язані між собою тиск, об’єм і температура?

Хто проводив дослідження, щоб пов’язати параметри, які визначають стан газу?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Рівняння стану ідеального газу

Універсальна газова стала  – це добуток числа Авоґадро  на сталу Больцмана .

Рівняння стану ідеального газу (рівняння Менделєєва – Клапейрона)

Назване на честь російського хіміка й фізика Дмитра Івановича Менделєєва (1834–1907) і французького фізика Бенуа Поля Еміля Клапейрона (1799–1864).

2. Рівняння Клапейрона

Для кожного стану запишемо рівняння Менделєєва – Клапейрона

Рівняння Клапейрона

Для даного газу деякої маси відношення добутку тиску на об’єм до температури газу є незмінним.

3. Ізопроцеси

Ізопроцес – це процес, у ході якого один із макроскопічних параметрів (тиск, об’єм, температура) даного газу деякої маси залишається незмінним.

4. Ізотермічний процес. Закон Бойля – Маріотта

Ізотермічний процес – процес змінювання стану даного газу деякої маси, що відбувається за незмінної температури.

Якщо повільно опускати поршень, температура газу під поршнем буде лишатися незмінною і дорівнюватиме температурі навколишнього середовища. Тиск газу при цьому буде збільшуватися.

Закон Бойля – Маріотта:

Для даного газу деякої маси добуток тиску газу на його об’єм є незмінним, якщо температура газу не змінюється Цей закон незалежно один від одного відкрили ірландський фізик і хімік Роберт Бойль (1627–1691) у 1662 р. і французький фізик Едм Маріотт (1620–1684) у 1676р.

5. Ізобарний процес. Закон Ґей-Люссака

Ізобарний процес – процес змінювання стану даного газу деякої маси, що відбувається за незмінного тиску.

Якщо газ перебуває під важким поршнем масою  і площею , який може переміщуватися практично без тертя, то в разі збільшення температури об’єм газу буде збільшуватися, а тиск газу лишатиметься незмінним і дорівнюватиме

Закон Ґей-Люссака:

Для даного газу деякої маси відношення об’єму газу до температури є незмінним, якщо тиск газу не змінюється

Цей закон експериментально встановив у 1802 р. французький фізик Жозеф Луї Ґей­Люссак (1778–1850).

6. Ізохорний процес. Закон Шарля

Ізохорний процес – процес змінювання стану даного газу деякої маси, що відбувається за незмінного об’єму.

Якщо газ перебуває в циліндрі під закріпленим поршнем, то зі збільшенням температури тиск газу теж збільшуватиметься. Дослід показує, що в будь-який момент часу відношення тиску газу до його температури буде незмінним.

Закон Шарля:

Для даного газу деякої маси відношення тиску газу до його температури є незмінним, якщо об’єм газу не змінюється:

Цей закон установив у 1787 р. французький учений Александр Сезар Шарль (1746–1823).

Ізохори – це графіки ізохорних процесів .

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Який тиск стиснутого повітря, що міститься в балоні ємністю 20 л за 12 °С, якщо маса цього повітря 2 кг?

2. Газ за тиску 0,2 МПа і температури 15 °С має об’єм 5 л. Визначте об’єм газу цієї маси за нормальних умов.

3. Визначте густину водню за температури 127 °С і тиску 831 кПа.

4. У приміщені об’ємом 100 м3 після роботи обігрівача температура повітря збільшилася від 17 °С до 22 °С. Яка маса повітря, що вийшло з кімнати? Атмосферний тиск 105 Па.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Які макроскопічні параметри пов’язує рівняння стану ідеального газу?

2. Дайте означення ізопроцесу.

3. Який процес називають ізотермічним? Сформулюйте закон, що характеризує цей процес.

4. Який процес називають ізобарним? Сформулюйте закон, що характеризує цей процес. Опишіть дослід, за допомогою якого можна встановити цей закон.

5. Який процес називають ізохорним? Сформулюйте закон, що характеризує цей процес. Опишіть дослід, за допомогою якого можна встановити цей закон.

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 30, Вправа № 30 (1, 2)

Урок 53 Розв'язування задач

Мета уроку:  Навчальна. Закріпити знання за темою «Основне рівняння МКТ ідеального газу. Температура. Температурна шкала Кельвіна», продовжити формувати навички та вміння розв’язувати фізичні задачі, застосовуючи отримані знання.

Розвивальна. Розвивати уміння правильно розподіляти час; самостійність у навчанні; вміння самостійно застосовувати правила, закони.

Виховна. Виховання дисципліни, чесності, відповідальності.

Тип уроку: урок застосування знань, умінь, навичок.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. За яких умов система перебуває в стані теплової рівноваги?

2. Дайте означення температури.

3. Що таке термометр? Яким є принцип його дії? Які види термометрів ви знаєте?

4. Охарактеризуйте температурні шкали Цельсія та Кельвіна. Як вони пов’язані?

5. Доведіть, що температура – міра середньої кінетичної енергії руху молекул.

6. Як пов’язані тиск газу та абсолютна температура?

2. Перевірити виконання вправи № 29: завдання 2, 4.

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Знайдіть число молекул одноатомного газу масою 10 г, якщо середньоквадратична швидкість його молекул за температури 300 К дорівнює 500 м/с.

2. За якої температури середня квадратична швидкість руху молекул азоту дорівнює 830 м/с?

3. У скільки разів середня квадратична швидкість руху молекул кисню менша за середню квадратичну швидкість руху молекул водню, якщо температури цих газів однакові?

4. Дві однакові колби з однаковою кількістю молекул водню з’єднані трубкою із краном. Середньоквадратична швидкість молекул водню в першій колбі 400 м/с, в другій 600 м/с. Яка встановиться середньоквадратична швидкість, якщо відкрити кран, що з’єднує колби? Теплообміном з навколишнім середовищем знехтувати.

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 29, Вправа № 29 (3, 5)

Урок 52 Температура. Температурна шкала Кельвіна

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Змалку ми характеризуємо температуру словами: гаряче, тепле, холодне.

А що ж таке температура з погляду фізики?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Температура

Однаково нагріті тіла, контактуючи одне з одним, не змінюють своїх властивостей, і тоді кажуть, що ці тіла перебувають у стані теплової рівноваги.

Температура – фізична величина, яка характеризує стан теплової рівноваги макроскопічної системи.

Стан теплової рівноваги – це такий стан макроскопічної системи, коли всі макроскопічні параметри системи залишаються незмінними як завгодно довго.

2. Термометри

Проблемне питання

• Як можна виміряти температуру?

Термометри – прилади для вимірювання температури через перетворення тепла в покази або в сигнали.

Основні частини будь-якого термометра: термометричне тіло (ртуть або спирт у рідинному термометрі, біметалева пластина в металевому деформаційному термометрі тощо) і шкала.

Дія термометрів заснована на тому, що зі зміною температури тіла змінюються певні макроскопічні параметри термометричного тіла (об’єм, електричний опір).

Види термометрів і принципи їх дії:

— рідинний (зміна об’єму рідини зі зміною температури);

— термометр опору (зміна опору провідника зі зміною температури);

— біметалевий деформаційний (зміна довжин двох різних металевих пластин зі зміною температури).

Проблемне питання

• Як будують шкали термометрів та які вони бувають?

Наприклад, за нульову точку температурної шкали Цельсія взято температуру танення льоду за нормального атмосферного тиску . Температурі кипіння води за нормального атмосферного тиску приписують значення

Одиниця температури за шкалою Цельсія – градус Цельсія

Найпоширенішими температурними шкалами є шкали Цельсія, Кельвіна, Фаренгейта.

3. Температура і середня кінетична енергія молекул

Проблемне питання

• Чи пов’язана температура тіла з кінетичною енергією його молекул?

Те, що температура тіла має бути пов’язана з кінетичною енергією його молекул, випливає з простих міркувань. Наприклад, зі збільшенням температури збільшується швидкість руху броунівських частинок, прискорюється дифузія, збільшується тиск газу, а це означає, що молекули рухаються швидше і їх кінетична енергія стає більшою.

Проблемне питання

Припустимо: якщо гази перебувають у стані теплової рівноваги, то середні кінетичні енергії молекул цих газів будуть однаковими.

• Як це довести, адже безпосередньо виміряти ці енергії неможливо?

Дослід, який дозволяє встановити зв’язок між температурою і середньою кінетичною енергією поступального руху молекул газу. Гази в посудинах перебувають у стані теплової рівноваги із середовищем, а отже, й один з одним.

4. Абсолютна шкала температур

Проблемне питання

• Чи зручно вимірювати температуру в джоулях?

Зрозуміло, що в джоулях подавати температуру незручно (передусім тому, що значення  дуже малі), до того ж незручно й повністю відмовлятися від шкали Цельсія.

У 1848 р. англійський фізик Вільям Томсон (лорд Кельвін) (1824–1907) запропонував абсолютну шкалу температур (зараз її називають шкалою Кельвіна).

Абсолютна температура – це температура T, виміряна за шкалою кельвіна.

Одиниця абсолютної температури – кельвін – основна одиниця СІ

Шкала Кельвіна побудована таким чином, що:

• зміна температури за шкалою Кельвіна дорівнює зміні температури за шкалою Цельсія: , тобто ціна поділки шкали Кельвіна дорівнює ціні поділки шкали Цельсія: ;

• температури, виміряні за шкалами Кельвіна і Цельсія, пов’язані співвідношеннями:

• температура за шкалою Кельвіна пов’язана з величиною  співвідношенням , де  – стала Больцмана – коефіцієнт пропорційності, який не залежить ані від температури, ані від складу та кількості газу:

Середня кінетична енергія поступального руху молекул  ідеального газу прямо пропорційна абсолютній температурі

Тобто, якщо газ охолодити до температури , рух його молекул має припинитися . Таким чином, нульова точка шкали Кельвіна – це найнижча теоретично можлива температура. Насправді рух молекул не припиняється ніколи, тому досягти температури 0 К (–273,15 °С) неможливо.

Абсолютний нуль температури – це абсолютна нижня межа температури, за якої рух молекул і атомів має припинитися.

Тиск  газу повністю визначається його абсолютною температурою  і концентрацією молекул газу

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Чому, зануривши термометр у посудину з водою, не можна відразу ж знімати його покази?

Необхідний час для встановлення теплової рівноваги.

2. Чи можна стверджувати, що людина здорова, якщо температура її тіла становить 311 К? Відповідь обґрунтуйте.

Ні, температура тіла 38 °С.

3. Визначте середню кінетичну енергію молекул одноатомного газу та концентрацію молекул за температури 290 К і тиску 0,8 МПа.

4. Аргон перебуває за температури 27 °С. Кінетична енергія теплового руху всіх його молекул дорівнює 10 Дж. Визначте число молекул аргону.

5. Знайдіть середньоквадратичну швидкість поступального руху молекул гелію за температури 1200 К.

6. У скільки разів зміниться середня квадратична швидкість руху молекул газу, якщо температура підвищиться від 27 до 159 °С?

7. Молекули якого газу за температури 7 °С мають середню квадратичну швидкість 590 м/с?

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. За яких умов система перебуває в стані теплової рівноваги?

2. Дайте означення температури.

3. Що таке термометр? Яким є принцип його дії? Які види термометрів ви знаєте?

4. Охарактеризуйте температурні шкали Цельсія та Кельвіна. Як вони пов’язані?

5. Доведіть, що температура – міра середньої кінетичної енергії руху молекул.

6. Як пов’язані тиск газу та абсолютна температура?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 29, Вправа № 29 (2, 4)

Урок 51 Основне рівняння МКТ ідеального газу

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Кожне макроскопічне тіло складається з величезної кількості молекул.

Поведінку макроскопічних тіл описують низкою фізичних величин – мікроскопічними і макроскопічними параметрами.

Що це за параметри і як вони пов’язані?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Мікроскопічні і макроскопічні параметри

Мікроскопічні параметри – це фізичні величини, які характеризують властивості та поведінку окремих мікрочастинок речовини. (маси молекул, їх швидкості, концентрація)

Макроскопічні параметрами – це фізичні величини, які характеризують властивості та поведінку макроскопічних тіл без урахування їх молекулярної будови. (об’єм, тиск, температура)

Основне завдання МКТ:

Встановити зв’язок між макроскопічними і мікроскопічними параметрами речовини й, виходячи з цього, знайти рівняння стану даної речовини. Наприклад, знаючи масу молекул, їх середні швидкості й концентрацію, можна знайти об’єм, тиск і температуру даної маси газу, а також визначити тиск газу, якщо відомі його об’єм і температура.

2. Ідеальний газ

Ідеальний газ – це фізична модель газу, молекули якого приймають за матеріальні точки, що не взаємодіють одна з одною на відстані та пружно взаємодіють у моменти зіткнення.

З точки зору молекулярних уявлень, гази складаються з атомів або молекул, відстані між якими значно більші за їх розміри. Внаслідок цього сили взаємодії між молекулами газів практично відсутні. Взаємодія між ними фактично відбувається лише під час короткочасних зіткнень.

Оскільки взаємодія молекул ідеального газу зводиться лише до короткочасних зіткнень і розміри молекул не впливають на тиск і температуру газу, ми можемо вважати, що: ідеальний газ – набір невзаємодіючих матеріальних точок.

3. Основне рівняння МКТ ідеального газу

Проблемне питання

• Чи є сенс розглядати рух кожної окремої молекули та встановлювати швидкість її руху в даний момент часу?

Число молекул величезне, і за секунду кожна молекула змінює швидкість свого руху мільярди разів. Тому фізики використовують середні значення швидкостей молекул.

Середня квадратична швидкість руху молекул – це квадратний корінь із середнього квадрата швидкості.

Тиск газу є результатом зіткнення молекул газу зі стінками посудини.

Чим швидше рухаються молекули газу і чим більшою є маса цих молекул, тим більшою буде сила їх ударів і тим більший тиск створюватиме газ.

Основне рівняння МКТ ідеального газу

Проблемне питання

• Чому тиск газу збільшується зі збільшенням концентрації молекул?

4. Зв'язок тиску з середньою кінетичною енергією молекули.

Середня кінетична енергія поступального руху молекул  ідеального газу (кінетична енергія поступального руху, що в середньому припадає на одну молекулу

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Під яким тиском знаходиться газ в посудині, якщо середня квадратична швидкість його молекул 103 м/с, концентрація молекул 3ꞏ1025 м–3, а маса кожної молекули 5ꞏ10–26 кг?

2. Визначте тиск газу, якщо його густина дорівнює 0,6 кг/м3, а середня квадратична швидкість руху його молекул становить 400 м/с.

3. Тиск газу дорівнює 80 кПа, а концентрація його молекул 2ꞏ1025 м–3. Визначте середню кінетичну енергію поступального руху молекул газу.

4. На терезах зрівноважено два однакових закритих балони: перший із киснем, а другий з азотом. Тиск газів однаковий. Порівняйте середні квадратичні швидкості руху молекул кисню та азоту.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Дайте означення макроскопічних і мікроскопічних параметрів. Наведіть приклади.

2. Дайте означення ідеального газу.

3. Що таке середній квадрат швидкості руху молекул? середня квадратична швидкість руху молекул?

4. Чому газ тисне на стінки посудини?

5. Які параметри пов’язує основне рівняння МКТ ідеального газу? Запишіть це рівняння.

6. Яким співвідношенням пов’язані тиск і середня кінетична енергія поступального руху молекул ідеального газу? тиск і густина ідеального газу?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 28, Вправа № 28 (2, 4)

Урок 50 Рух і взаємодія молекул

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Ми вже знаємо, шо таке атоми, молекули та йони.

Як рухаються частинки?

Як виміряти швидкість руху частинок?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Броунівський рух

Броунівський рух – хаотичний рух видимих у мікроскоп малих макрочастинок, завислих у рідині або газі, який відбувається під дією ударів молекул рідини або газу.

Роберт Броун (1773–1858) першим спостерігав це явище в 1827 р. Розглядаючи в мікроскоп завислі у воді пилкові зерна, Броун помітив, що вони безперервно рухаються, постійно змінюючи швидкість.

Проблемне питання

• Яка причина броунівського руху?

Причина броунівського руху – хаотичний рух молекул середовища. Рухаючись, мікрочастинки середовища безперервно бомбардують завислу в ньому макрочастинку. При цьому сумарна сила ударів з одного боку може випадково виявитися більшою, ніж з іншого боку. Якщо макрочастинка досить мала (1 мкм), то внаслідок ударів вона починає рух; потім інші поштовхи спричиняють зміну її швидкості

Проблемні питання

• Чому більші частинки «топчуться» на місці?

• Чому зі збільшенням температури рідини швидкість руху броунівської частинки збільшується?

2. Дифузія та її застосування

Проблемне питання

• Що таке дифузія?

Дифузія – процес взаємного проникнення молекул однієї речовини між молекулами іншої, який відбувається внаслідок теплового руху цих молекул.

Унаслідок теплового хаотичного руху молекул сироп змішався з водою протягом доби, дві відшліфовані та притиснуті одна до одної пластинки свинцю та золота «зрослися» на 1 мм протягом 5 років.

Проблемне питання

• При яких умовах швидкість дифузії збільшується чи зменшується?

У будь­яких середовищах швидкість дифузії збільшується з підвищенням температури і тиску.

• Де застосовують дифузію?

Дифузійні процеси надзвичайно важливі для одержання та оброблення деяких матеріалів. Дифузія у твердих тілах забезпечує з’єднання металів під час зварювання, паяння, нікелювання. За допомогою дифузії поверхневий шар металевих виробів насичують вуглецем, забезпечуючи їх міцність.

Осмос – процес однобічної дифузії крізь напівпроникну перегородку (мембрану) молекул розчинника в бік більшої концентрації розчиненої речовини.

Наприклад, якщо гострим ножем відрізати скибку лимона, то сік практично не виділиться; якщо ж посипати скибку цукром, то з’явиться сік. Виділяючись із лимона, сік ніби прагне розбавити концентрований розчин цукру, що утворився на зрізі.

У природі завдяки осмосу поживні речовини та вода проникають із ґрунту в корені рослин, із травного тракту – в організми істот і безпосередньо в клітини; кисень із легеневих альвеол надходить у кров тощо. У промисловості осмос використовують для очищення води, виробництва напоїв, отримання деяких полімерів.

3. Швидкість руху молекул

Проблемне питання

• Як швидко рухаються молекули?

Молекули в газах рухаються дуже швидко – зі швидкістю кулі (див. таблицю), але далеко «полетіти» не можуть, бо щосекунди зазнають понад мільярд зіткнень з іншими молекулами. Тому траєкторії руху молекул являють собою складні ламані лінії, подібні до траєкторії руху броунівської частинки.

4. Взаємодія молекул

Проблемне питання

• Як і чому взаємодіють молекули?

МКТ стверджує, що між молекулами одночасно існують як сили притягання, так і сили відштовхування.

Основна причина виникнення цих сил – електричне притягання та відштовхування заряджених частинок, які утворюють атом: позитивно заряджене ядро одного атома притягується до негативно зарядженої електронної хмари іншого атома; разом із тим ядра цих атомів відштовхуються одне від одного, відштовхуються і їх електронні хмари.

Якщо відстань  між молекулами менша від розмірів  самих молекул , то переважають сили відштовхування, тому молекули відштовхуються одна від одної.

За відстані  сили притягання і сили відштовхування врівноважуються.

У разі подальшого збільшення відстані між молекулами  починають переважати сили притягання й молекули притягуються одна до одної.

На відстані  молекули перебувають у стані стійкої рівноваги.

5. Фазові стани речовини

В МКТ розрізняють три фазові (агрегатні) стани речовини: рідкий, твердий, газоподібний (існує і четвертий стан – плазма, він найпоширеніший у Всесвіті, адже саме у стані плазми перебуває речовина в зорях).

Змінення фазового стану називають фазовим переходом.

Аморфні тіла – тіла, що частинки яких не утворюють кристалічні ґратки і в цілому розташовані безладно (смола, скло, віск, бурштин).

Речовини  в  аморфному стані нагадують дуже в’язкі рідини. Якщо покласти в посудину кристалики солі, вони ніколи не зберуться в один великий кристал. А от якщо покласти в  посудину  шматочки  смоли,  яка  є  аморфною  речовиною,  то  через  кілька днів смола зіллється і набуде форми посудини.

На відміну від кристалічних, аморфні речовини не мають певної температури плавлення, а переходять у рідкий стан поступово розм’якшуючись.

Аморфний стан речовин є порівняно хитким – поступово відбувається кристалізація. Так, скло має аморфну структуру, але згодом у ньому утворюються помутніння – дрібні кристалики кварцу.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Чому вуглекислий газ, який ми видихаємо, не залишається біля нас, а розсіюється в просторі?

Вуглекислий газ розсіюється в просторі, бо гаряче повітря, що ми видихаємо піднімається догори (конвекція), окрім того молекули вуглекислого газу рухаються хаотично до зіткнення з іншими молекулами і змішуються з ними (дифузія).

2. Яким фізичним явищем пояснюється процес засолювання огірків? Як відбувається цей процес? У якому приміщенні – теплому чи холодному – огірки засолюються швидше?

Процес засолювання огірків пояснюється дифузією. Молекули води та молекули кухонної солі потрапляють у проміжки між молекулами огірків. Огірки засолюються швидше у теплому приміщення – при збільшенні температури зростає середня швидкість руху молекул, а отже і швидкість дифузії.

3. З’ясовано, що через стінки капілярів в організмі людини переміщується 60 л рідини за хвилину. Завдяки якому фізичному явищу це відбувається?

Переміщення рідини відбувається завдяки явищу осмосу – процесу однобічної дифузії.

4. Є два способи підживлення рослин: поливання спеціальними розчинами (прикореневе підживлення); обприскування (позакореневе підживлення). Поясніть обидва способи.

Прикореневе і позакореневе підживлення відповідає за передачу поживних речовин в рослину. Вони відбуваються завдяки явищу осмосу, і в одному, і в іншому випадку молекули поживних речовин потрапляють через живі клітини в середину рослини.

5. Якщо покласти одне на одне два віконних скла, їхні поверхні злипнуться (саме тому під час зберігання між ними кладуть папір). Якщо притиснути одну до одної дві дерев’яні лінійки, вони не злипнуться. Чому?

Два шматки скла прилипають через те, що їх поверхня є дуже рівною, при дотику проявляється майже на всій площі сили міжмолекулярного притягання. Окрім того, між ними немає прошарку повітря і атмосферний тиск додатково на них тисне з певною силою.

У випадку дерев’яних лінійок, між ними є багато проміжків через неідеально рівну поверхню, і лінійки дотикаються лише в небагатьох місцях, і сили міжмолекулярної взаємодії буде дуже малою і непомітною. Між лінійками буде тонкий шар повітря, і тиск атмосфери буде скомпенсовано.

6. Чи буде горіти свічка в космічному кораблі? Якщо буде, то як довго? Обґрунтуйте свою відповідь.

У космічному кораблі, що знаходиться на орбіті спостерігається явище невагомості. Гаряче повітря там не піднімається догори, а холодне не опускається вниз. Там природна конвекція відсутня.

Отже, запалена свічка буде горіти, але недовго, поки увесь кисень поблизу полум’я не перетвориться у вуглекислий газ. Самовільно продукти згоряння разом з вуглекислим газом підніматися не будуть

7. Скористайтеся додатковими джерелами інформації та дізнайтеся, яке значення мають процеси дифузії (зокрема, осмосу) в кулінарії. Чому технологія приготування їжі потребує розуміння сутності цих процесів?

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. У чому причина броунівського руху?

2. Що таке дифузія? Наведіть приклади проявів і застосування дифузії в науці, техніці, природі, житті людини.

3. Чи є правильним твердження, що швидкості руху молекул певного газу за однакової температури є однаковими?

4. У чому причина міжмолекулярної взаємодії?

5. За яких умов між молекулами виявляються сили міжмолекулярного притягання? відштовхування?

6. Поясніть фізичні властивості речовин у різних фазових станах із точки зору МКТ.

7. У чому відмінності аморфного і кристалічного станів речовини?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 27, Вправа № 27 (7)

Урок 49 Розв'язування задач

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Назвіть основні положення МКТ.

2. Із яких частинок складається молекула?

3. Яку будову має атом?

4. У яких одиницях прийнято вимірювати масу молекул? кількість молекул?

5. Яким є фізичний зміст сталої Авоґадро?

6. Дайте характеристику таких фізичних величин, як кількість речовини; молярна маса.

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Скільки молекул міститься в 35 моль гелію?

2. Маса молекули деякого газу дорівнює 3,32ꞏ10-27 кг. Визначте його відносну молекулярну масу. Про який газ йдеться?

3. Скільки молекул міститься в 300 г речовини, молярна маса якої становить 32 г/моль?

4. Алюмінієва й залізна деталі містять однакове число атомів. Визначте масу алюмінієвої деталі, якщо маса залізної 2 кг.

5. За 1 с зі склянки випаровується в середньому 4ꞏ1018 молекул води. За який час випарується 50 г води?

6. Скільки молекул міститься у вуглекислому газі масою 100 г? Яка маса однієї молекули? Визначте концентрацію молекул вуглекислого газу за нормальних умов, якщо його густина за нормальних умов 1,94 кг/м3.

7. У посудині об’ємом 50 л змішали 48 г кисню й 84 г азоту. Визначте молярну масу й концентрацію отриманої суміші.

8. Поверхню виробу, що має площу 5 см2, вкрили шаром золота завтовшки 1 мкм. Визначте кількість йонів Ауруму в цьому покритті. Густина золота 19300 кг/м3.

9. Порівняйте число молекул: у 22,4 г кисню та у 30,8 г вуглекислого газу.

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 26, Вправа № 26 (1, 4)

Урок 48 Основні положення молекулярно-кінетичної теорії

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Уявлення про будову речовини зародилися більше 2 тис. років тому. Давньогрецький філософ Демокрит вважав, що речовини складаються з дрібних неподільних частинок – атомів.

Як визначити розмір і масу атома або молекули?

Як визначити кількість атомів або молекул, які містяться в даному тілі?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Основні положення МКТ

Молекулярна фізика – це розділ фізики, який вивчає будову, фізичні властивості та агрегатні стани речовини на основі їх мікроскопічної (молекулярної) будови.

Молекулярно-кінетична теорія (МКТ) – теорія, яка пояснює будову та властивості речовини на основі закономірностей руху і взаємодії частинок, з яких складаються тіла.

1. Усі речовини складаються з частинок – атомів, молекул, йонів, тобто мають дискретну будову; між частинками є проміжки.

2. Частинки речовини перебувають у невпинному безладному (хаотичному) русі; такий рух називають тепловим.

3. Частинки взаємодіють одна з одною (притягуються і відштовхуються).

Атом – найменша частинка, яка є носієм властивостей хімічного елемента.

Кожному хімічному елементу відповідає певний атом, який позначають символом елемента (атом Гідрогену Н, атом Карбону С, атом Урану U).

Атом має складну структуру та являє собою ядро, оточене хмарою електронів. Кількість електронів в атомі дорівнює кількості протонів у його ядрі. Заряд електрона за модулем дорівнює заряду протона, тому атом є електрично нейтральним.

Молекула – найменша частинка речовини, яка має хімічні властивості цієї речовини та складається з атомів.

Якщо атом або молекула втратили один або кілька електронів, вони стають позитивним йоном; якщо ж до атома (молекули) приєднались один або кілька електронів, утворюється негативний йон.

Проблемне питання

• Наскільки малими є атоми та молекули?

Розміри більшості молекул і діаметри всіх атомів становлять порядку 10–10м. Зрозуміло, що й маси атомів і молекул теж малі (порядку 10–26 кг). Вимірювати їх у таких одиницях, як кілограм, дуже незручно, тому було впроваджено позасистемну одиницю.

Атомна одиниця маси дорівнює 1/12 маси атома Карбону

Відносна молекулярна (відносна атомна ) маса  – це маса молекули (атома), подана в атомних одиницях маси.

Відносна молекулярна маса показує, у скільки разів маса  молекули більша, ніж 1/12 маси атома Карбону

Наприклад, молекула води  утворена двома атомами Гідрогену  й одним атомом Оксигену , тому відносна молекулярна маса води .

Маса молекули води .

2. Характеристика частинок

Проблемне питання

• Яка кількість молекул міститься у склянці води?

• На скільки зручно рахувати таку величезну кількість молекул?

Один моль – це кількість речовини, яка містить стільки частинок речовини (атомів, молекул, йонів), скільки атомів Карбону міститься у вуглецю масою 12 г.

Кількість речовини  – це фізична величина, яка дорівнює кількості молів частинок речовини.

Молярна маса  речовини – це маса даної речовини, узятої в кількості 1 моль (  молекул).

Молярна маса дорівнює відносній молекулярній масі, поданій у грамах:

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Визначте відносну молекулярну масу

2. Порівняйте число молекул в 1 моль води та кисню.

Кількість молекул (або атомів) в 1 моль будь-якої речовини – це за означенням є число Авогадро. Кількість молекул однакова.

3. У посудині міститься 1,505ꞏ1022 молекул водню. Яка кількість речовини, виражена в молях, перебуває в цій посудині?

4. Визначте молярну масу й масу молекули цукру .

5. Маса 18,06·1022 молекул деякої речовини дорівнює 102,6 г. Визначте масу молекули й молярну масу цієї речовини.

6. Якою є маса 200 моль вуглекислого газу?

7. Герметично закриту посудину об’ємом 2 л наповнено 10 г кисню. Визначте концентрацію молекул кисню в посудині.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Назвіть основні положення МКТ.

2. Із яких частинок складається молекула?

3. Яку будову має атом?

4. У яких одиницях прийнято вимірювати масу молекул? кількість молекул?

5. Яким є фізичний зміст сталої Авоґадро?

6. Дайте характеристику таких фізичних величин, як кількість речовини; молярна маса.

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 26, Вправа № 26 (2, 3)

Урок 47 Розв'язування задач

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. Як змінюється довжина предмета, якщо він рухається з незмінною швидкістю?

2. Який час називають власним часом події?

3. Як змінюється інтервал часу для тіла, яке рухається з незмінною швидкістю?

4. Який експеримент підтверджує ефект уповільнення часу?

5. Наведіть формулу залежності енергії тіла від швидкості його руху. Якого вигляду набуває ця формула у випадку малих швидкостей руху ?

6. Який зміст має величина ?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Яку масу має тіло, енергія спокою якого становить 40,5ꞏ1016 Дж?

2. Метрова лінійка міститься у космічному кораблі, який рухається зі швидкістю 2,7ꞏ108 м/с відносно інерціальної системи відліку. У скільки разів відносно цієї системи відліку зміниться: а) лінійний розмір лінійки у напрямку руху ракети; б) поперечний розмір лінійки?

3. На космічному кораблі, який рухається зі швидкістю 1,8ꞏ108 м/с відносно інерціальної системи відліку, пройшов рік. У скільки разів довше він триватиме в інерціальній системі відліку?

4. Визначте кінетичну енергію протона, якщо той рухається зі швидкістю, яка дорівнює 0,8c швидкості світла у вакуумі.

5. Сонце щохвилини випромінює у космічний простір приблизно 6,6ꞏ1021 кВтꞏгод енергії (1кВтꞏгод=3,6ꞏ106 Дж). На скільки за хвилину зменшується маса Сонця за рахунок випромінювання? За який час маса Сонця зменшиться в 1,5 разу? Прокоментуйте отриману відповідь.

6. Чи зможе вільний нейтрон подолати відстань від Сонця до Землі, рухаючись зі швидкістю 0,6с, якщо час його життя в системі відліку, пов’язаній з цим нейтроном, дорівнює приблизно 12 хв?

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 25, Вправа № 25 (3, 4)

Урок 46 Наслідки постулатів спеціальної теорії відносності

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

«Вік існування речей лишається тим самим незалежно від того, чи швидкі їх рухи, чи повільні, а чи їх немає взагалі», – писав І. Ньютон.

Чи дійсно це твердження є справедливим з погляду релятивістської механіки?

Чи змінюються лінійні розміри предметів під час їхнього руху?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Лінійні розміри предметів під час їхнього руху

Довжина  рухомого предмета відрізняється від довжини  того самого предмета в його «власній» системі відліку (тобто в тій, у якій цей предмет нерухомий).

Лоренцеве скорочення довжини:

 – довжина стрижня в СВ , відносно якої стрижень перебуває у спокої;

 – довжина стрижня в СВ , відносно якої стрижень рухається/

Зверніть увагу!

1. Розміри тіла зменшуються тільки вздовж його руху: якщо стрижень розташований вздовж свого руху, то його довжина зменшується, а от діаметр залишається незмінним.

2. Релятивістський ефект скорочення довжини стає помітним тільки у випадку руху тіла зі швидкістю, яка порівнянна зі швидкістю поширення світла.

2. Ефект уповільнення часу

Проблемне питання

• У чому полягає ефект уповільнення часу?

Інтервал часу , відлічуваний у СВ, відносно якої годинник перебуває у стані спокою (власний час події), менший, ніж інтервал часу , відлічуваний у СВ, відносно якої годинник рухається. Інакше кажучи, час у рухомій СВ уповільнюється.

Уявний експеримент «Парадокс близнюків»

Уявімо, що перший із двох близнюків подорожуватиме в космічному кораблі з великою швидкістю відносно Землі, а другий чекатиме на нього вдома. Тоді після повернення космічного корабля на Землю після 20-річної подорожі виявиться, що близнюк-космонавт біологічно набагато молодший за свого брата. Та й бортові годинники покажуть, що на кораблі минуло далеко не 20 років. 

3. Маса та енергія

Проблемне питання

• Як пов’язані маса та енергія?

Якщо тіло масою  рухається зі швидкістю  відносно якоїсь СВ, то енергія  тіла в цій СВ становить:

Наслідки

1. Будь-яке тіло (будь-яка частинка), що має масу, несе із собою запас енергії.

Навіть якщо , то тіло все одно має енергію (енергія спокою):

2. Зміна енергії тіла прямо пропорційна зміні його маси:

3. У випадках, коли тіло (частинка) рухається зі швидкістю, яка набагато менша, ніж швидкість світла , то – енергія спокою;  – кінетична енергія.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Визначте енергію спокою сталевої кулі масою 2 кг. Чи зміниться відповідь, якщо куля того самого розміру буде дерев’яною? Швидкість поширення світла у вакуумі 3ꞏ108 м/с.

2. Який розмір матиме 20-метрова ракета відносно інерціальної системи відліку в напрямку руху, якщо швидкість руху ракети відносно цієї системи становить 2,4ꞏ108 м/с? 

3. Ракета рухається зі швидкістю 2,2ꞏ105 км/с відносно нерухомого спостерігача. Поточний контроль систем ракети космонавти виконали за 5 год. Визначте, скільки часу тривав контроль за годинником спостерігача.

4. Яке значення мала б повна енергія ракети, маса якої 15 т, у системі відліку, яка пов’язана із Землею, якби ракета рухалася відносно Землі зі швидкістю 2,7ꞏ108 м/с? 

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Як змінюється довжина предмета, якщо він рухається з незмінною швидкістю?

2. Який час називають власним часом події?

3. Як змінюється інтервал часу для тіла, яке рухається з незмінною швидкістю?

4. Який експеримент підтверджує ефект уповільнення часу?

5. Наведіть формулу залежності енергії тіла від швидкості його руху. Якого вигляду набуває ця формула у випадку малих швидкостей руху ?

6. Який зміст має величина ? 

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 25, Вправа № 25 (1, 2)

Урок 45 Розв'язування задач

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Бесіда за питаннями

1. У чому результати експерименту А. Майкельсона й Е. Морлі суперечили класичному закону додавання швидкостей?

2. Сформулюйте постулати СТВ і поясніть їх зміст.

3. У чому полягає відмінність першого постулату СТВ від принципу відносності в механіці І. Ньютона?

4. Чому дорівнює швидкість поширення світла у вакуумі?

5. Що таке подія? Коли подія визначена?

6. Що означає вираз «одночасність двох подій відносна»?

7. За яких швидкостей релятивістський закон додавання швидкостей набуває вигляду класичного?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IІІ. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Ракета летить назустріч світловому фронту від далекого джерела світла. З якою за модулем швидкістю ракета наближається до світлового фронту? Чому?

Відповідь. Зі швидкістю світла.

2. Під час обертання Сонця навколо своєї осі один його край завжди рухається до Землі, а інший – від Землі. Чи з однаковою швидкістю приходить до Землі світло від обох країв Сонця? Чому?

Відповідь. З однаковою, оскільки швидкість поширення світла не залежить від швидкості джерела світла.

3. Йонізований атом, вилетівши із прискорювача зі швидкістю 0,5с (с – швидкість світла), випустив фотон у напрямку свого руху. Якою є швидкість руху фотона відносно прискорювача?

4. Космічна ракета віддаляється від спостерігача зі швидкістю 0,8с. Яку швидкість відносно Землі матиме снаряд, випущений з ракети у напрямку її руху зі швидкістю 0,6с? Якою є швидкість руху снаряда відносно Землі, якщо він випущений у напрямку, протилежному напрямку руху ракети?

5. З космічного корабля, який рухається до Землі з швидкістю 0,4 с, посилають два сигнали: світловий сигнал і пучок швидких частинок, що мають швидкість відносно корабля 0,8 с. У момент пускання сигналів корабель перебував на відстані 12 Гм від Землі. Який із сигналів і на скільки раніше буде прийнято на Землі?

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

V. Домашнє завдання

Повторити § 24, Вправа № 24 (4, 5)