Тепловий баланс. Розв’язування задач.

Тема: Тепловий баланс. Розв’язування задач

Презентація та домашнє завдання ЗАВАНТАЖИТИ

🎯 Мета уроку

Освітня:

Закріпити знання учнів про кількість теплоти, питому теплоємність, теплопровідність;
Ознайомити з поняттям теплового балансу та його фізичним змістом;
Навчити застосовувати рівняння теплового балансу для розв’язування задач.

Розвивальна:

Розвивати навички логічного мислення, аналізу, планування розв’язків фізичних задач.

Виховна:

Виховувати акуратність у виконанні розрахунків, відповідальність за результати праці, інтерес до практичного застосування фізики.

🔧 Обладнання та наочність

Таблиця «Питома теплоємність речовин»;
Демонстраційні прилади (термометр, калориметр або модель посудини з водою);
Калькулятори;
Робочі аркуші з задачами.

📘 Хід уроку

1. Організаційний момент (2 хв)

Привітання, перевірка присутніх, готовності до уроку.
Налаштування учнів на активну роботу.

2. Актуалізація опорних знань (7 хв)

Учитель проводить бесіду:

Що таке кількість теплоти? (Позначення, формула, одиниця)
Як обчислити кількість теплоти, що тіло віддає або отримує?
Що таке питома теплоємність?
Пригадайте приклади з життя, коли тіла обмінюються теплом.

🧩 Міні-тест:

У якій одиниці вимірюють кількість теплоти?
Якщо вода охолола — вона віддала чи отримала тепло?
Яка речовина має найбільшу питому теплоємність?

3. Вивчення нового матеріалу (10 хв)

👩‍🏫 Пояснення вчителя:

При теплопередачі енергія не зникає, а переходить від одного тіла до іншого.
Коли гарячі й холодні тіла контактують, відбувається обмін енергією до настання теплової рівноваги.

📖 Формулювання закону теплового балансу:

Кількість теплоти, віддана гарячими тілами, дорівнює кількості теплоти, отриманій холодними тілами:
\( [ Q_{відд} = Q_{отр} ] \)

📘 Рівняння теплового балансу:
\( [ m_1 c_1 (t_1 – t) = m_2 c_2 (t – t_2) ] \)
де
( t ) — кінцева температура (теплова рівновага).

🧠 Висновок:
Тепловий баланс дозволяє обчислити температуру суміші або визначити масу, температуру чи теплоємність одного з тіл.

4. Закріплення нового матеріалу (20 хв)

🧩 Розв’язування задач

Задача 1 (середній рівень):
У посудину налили 200 г води при температурі 80 °C і 300 г води при температурі 20 °C. Якою буде температура суміші?
(c = 4200 Дж/кг·°C)

✅ Розв’язання:
\( [ m_1 c (t_1 – t) = m_2 c (t – t_2) ] \)
\( [ 0{,}2(80 – t) = 0{,}3(t – 20) ] \)
\( [ t = 44 °C ] \)

Задача 2 (достатній рівень):
У калориметр з 200 г води при температурі 20 °C опустили металевий циліндр масою 100 г, нагрітий до 100 °C. Знайти температуру суміші.
(cₘ = 460 Дж/кг·°C, cᵥ = 4200 Дж/кг·°C)

✅ Розв’язання за рівнянням теплового балансу:
\( [ mₘcₘ(tₘ – t) = mᵥcᵥ(t – tᵥ) ] \)
Після підстановки отримаємо (t ≈ 23°C.)

Задача 3 (високий рівень):
До 0,5 кг льоду при 0 °C долили 0,6 кг окропу при 100 °C. Визначити кінцеву температуру суміші.
(λ = 3,3·10⁵ Дж/кг, c = 4200 Дж/кг·°C)

Розглядаються два етапи:
1️⃣ танення льоду;
2️⃣ нагрівання утвореної води або охолодження окропу.
👉 Після розрахунку отримаємо t ≈ 23°C.

5. Підсумок уроку (5 хв)

Учні відповідають на запитання:

Що називають тепловим балансом?
Яке рівняння виражає закон теплового балансу?
Від чого залежить кінцева температура суміші?

💬 Висновок:

Під час теплообміну енергія не зникає — кількість теплоти, віддана гарячими тілами, дорівнює кількості теплоти, отриманій холодними.