Bilans cieplny
Wyznaczanie ciepła właściwego
Konspekt lekcji z fizyki w klasie II gimnazjum, czas trwania 45 min.
Hasła programowe: Pierwsza zasada termodynamiki
Cele lekcji:
- Uczeń wie, że ciepło właściwe niektórych substancji można wyznaczyć za pomocą
kalorymetru (kategoria celu A, poziom wymagań P).
- Uczeń zapisuje bilans cieplny dla ciał w kalorymetrze w postaci równania oraz
przekształca to równanie w celu wyznaczenia ciepła właściwego (C, R).
- Uczeń opisuje doświadczenie pozwalające wyznaczyć ciepło właściwe wybranej
substancji (C, D).
- Uczeń określa wpływ różnych czynników na wynik pomiaru (C, D).
-
Metody: pogadanka, ćwiczenia, problemowa.
Formy: zbiorowa, grupowa, indywidualna.
Środki dydaktyczne: kalorymetr, termometr, prostopadłościany z mosiądzu,
waga, grzałka, karty pracy.
Przebieg lekcji:
1. Część wstępna
1.1. Sprawy organizacyjne - sprawdzenie obecności, rozmieszczenie uczniów w
pracowni, sprawdzenie sprzętu.
1.2. Wprowadzenie do tematu poprzez powtórzenie poznanych wcześniej wiadomości
oraz sprawdzenie pracy domowej.
- O czym informuje ciepło właściwe substancji?
- Od czego zależy ciepło właściwe substancji?
- Jak zbudowany jest kalorymetr?
- Z jakich elementów składa się zestaw doświadczalny do wyznaczenia ciepła
właściwego mosiądzu?
- Przedstaw plan wykonania doświadczenia?
Uwagi o realizacji:
a) N zadaje pytanie wskazanemu uczniowi, jeżeli wskazany uczeń nie zna
odpowiedzi N prosi o odpowiedź innego ucznia.
b) W razie potrzeby N udziela dodatkowych wyjaśnień lub wskazówek.
c) Ocena odpowiedzi ucznia wyrażona stopniem.
1.3. Podanie tematu lekcji.
2. Część zasadnicza
2.1 Wykonanie pomiarów wielkości fizycznych zgodnie z planem doświadczenia i
zapisanie wyników w tabelach. Rozwiązywanie zadań z kart pracy.
Uwagi:
a) Uczniowie pracują w dwóch grupach. Pomiarów dokonują wybrani uczniowie w
poszczególnych grupach, pozostali obserwują czynności kolegów oraz rozwiązują
zadania na kartach pracy obejmujące zagadnienia związane z doświadczeniem.
b) N sprawdza poprawność wykonania pomiarów oraz rozwiązywania zadań przez
uczniów na kartach pracy dokonując odpowiednich korekt.
2.2 Zapisanie na tablicy równania bilansu cieplnego dla ciał w kalorymetrze,
przekształcenie tego równania w celu wyznaczenia ciepła właściwego oraz
dokonanie rachunku jednostek.
Uwagi:
a) Obliczenia wykonują wybrani uczniowie z poszczególnych grup.
2.3 Zapisanie wniosku z doświadczenia - porównanie wyniku ciepłem właściwym
mosiądzu z tablic, określenie wpływu różnych czynników na wynik doświadczenia,
obliczenie błędu bezwzględnego i względnego pomiaru; porównanie wyników
otrzymanych przez poszczególne grupy.
Uwagi:
a) Uczniowie korzystając z tablic odczytują ciepło właściwe mosiądzu i porównują
je z ciepłem otrzymanym z doświadczenia.
b) Uczniowie formułują hipotezy jako odpowiedzi na pytanie-jakie czynniki
wpływają na wynik doświadczenia? Hipotezy zweryfikowane przez N zostają zapisane
w zeszytach.
3. Część końcowa
1.1. Wybrani uczniowie przedstawiają swoje rozwiązania zadań z karty pracy,
odpowiedzi są weryfikowane przez innych uczniów lub przez N - podsumowanie
lekcji.
1.2. Zadanie i omówienie pracy domowej (karty pracy).
Karta pracy ucznia
1. Ważąc bryłę metalu na szalce wagi położono odważniki: 2 g, 20 g, 200 mg, 10
mg, 50 g, 500 mg. Podaj masę bryły metalu w gramach.
2. Masa wody i małego naczynia kalorymetru wynosi 200,54 g, zaś masa pustego
naczynia 38,2 g. Oblicz masę wody w kalorymetrze.
3. Wodę o temperaturze 22
°C
ogrzano do wrzenia. Oblicz przyrost temperatury wody.
4. Jakie jest ciepło właściwe wody i mosiądzu? Odczytaj w tabeli.
a) woda -
b) mosiądz -
5. Do wody w małym naczyniu kalorymetru wrzucono bryłę żelaza i zamknięto
kalorymetr.
a) Jaki warunek musi być spełniony, aby nastąpił cieplny przepływ energii z
żelaza do wody?
b) Porównaj zmiany energii wewnętrznej bryły metalu i wody.
6. Oblicz ile energii potrzeba, aby 4 kg wody o temperaturze 20
°C ogrzać do temperatury 70
°C.
Obliczenia przedstaw na drugiej stronie kartki.
7. Rysunek przedstawia modelowe doświadczenie w fazie początkowej p i końcowej
k.
Na podstawie danych z rysunku oblicz i uzupełnij:
a. Wartość najmniejszej działki na skali termometru wynosi. ..............
b. Zakres pomiarowy termometru wynosi. ..............
c. Temperatura wody w fazie p wynosi. ..............
d. Po umieszczeniu w naczyniu z wodą metalowego prostopadłościanu termometr
wskazuje temperaturę. ..............
e. O ile wzrosła energia wewnętrzna wody?
f. Oblicz ciepło właściwe metalu, jeżeli prostopadłościan znajdował się
wcześniej w naczyniu ze wrzącą wodą do ustalenie temperatur.
Opracowanie: Stanisław Ciryt
