Теплове розширення твердих тіл, рідин і газів

Презентація на урок ЗАВАНТАЖЕННЯ

Домашня робота ЗАВАНТАЖИТИ

Головне на уроці

Залежність розмірів фізичних тіл від температури

1. Теплове розширення тіл

Теплове розширення — це явище збільшення розмірів тіла під час нагрівання та зменшення під час охолодження.

Більшість твердих тіл, рідин і газів під час нагрівання розширюються, а під час охолодження — стискаються.

Приклади теплового розширення:

• металеві рейки влітку подовжуються, тому між ними залишають проміжки;
• рідина в термометрі під час нагрівання піднімається трубкою;
• повітряна кулька в теплому приміщенні може збільшитися в об’ємі;
• під час нагрівання металева кулька збільшується й може перестати проходити крізь кільце.

2. Чому тіла розширюються під час нагрівання?

Речовини складаються з частинок — атомів, молекул або йонів, які безперервно рухаються та взаємодіють між собою.

Під час нагрівання:

• збільшується середня кінетична енергія частинок;
• змінюється їхнє розташування, а в більшості речовин збільшується середня відстань між частинками;
• збільшуються розміри та об’єм тіла.

Під час охолодження відбувається протилежний процес: середня кінетична енергія частинок зменшується, і розміри більшості тіл скорочуються.

Важливо! Розміри самих частинок не збільшуються — змінюється їхнє розташування та середня відстань між ними.

3. Від чого залежить теплове розширення?

Теплове розширення залежить від:

• речовини, з якої виготовлене тіло;
• зміни температури;
• агрегатного стану речовини.

За однакової зміни температури різні речовини розширюються неоднаково. Наприклад, алюмінієва трубка зазвичай видовжується більше, ніж скляна трубка такої самої початкової довжини.

Зазвичай гази розширюються значно сильніше, ніж рідини й тверді тіла.

4. Особливість теплового розширення води

Вода має незвичайну властивість у діапазоні температур від 0 °C до 4 °C: під час нагрівання від 0 °C до 4 °C її об’єм зменшується, а густина збільшується.

За температури приблизно 4 °C вода має найбільшу густину. Під час охолодження від 4 °C до 0 °C вода розширюється.

Ця властивість має важливе значення для життя у водоймах узимку: вода з температурою близько 4 °C опускається донизу, а лід утворюється на поверхні.

5. Застосування теплового розширення

Теплове розширення враховують у техніці та побуті:

• між рейками й у конструкціях мостів залишають компенсаційні проміжки;
• у трубопроводах передбачають пристрої, що компенсують зміну довжини труб;
• біметалеві пластини використовують у термостатах і пристроях автоматичного регулювання температури;
• під час виготовлення деталей машин враховують зміну їхніх розмірів за різних температур.

Запам’ятай

• Під час нагрівання більшість тіл розширюється, а під час охолодження — стискається.
• Теплове розширення пояснюється зміною руху та взаємного розташування частинок речовини.
• Різні речовини за однакової зміни температури розширюються неоднаково.
• Гази зазвичай розширюються сильніше, ніж рідини й тверді тіла.
• Вода має найбільшу густину за температури близько 4 °C.
• Теплове розширення необхідно враховувати під час проєктування будівель, мостів, залізниць і трубопроводів.

 

План-конспект уроку

🔹 Тема:

Теплове розширення твердих тіл, рідин і газів.

🔹 Мета уроку:

• Навчальна: сформувати уявлення про теплове розширення речовин; пояснити фізичну суть явища, відмінності у твердих тіл, рідин і газів; ознайомити з прикладами практичного застосування.
• Розвивальна: формувати вміння робити висновки на основі дослідів, аналізувати спостереження.
• Виховна: виховувати уважність, акуратність, інтерес до явищ природи і техніки.

🔹 Обладнання:

• Демонстраційний прилад для теплового розширення твердих тіл (кільце і кулька).
• Колба з рідиною та трубкою (для спостереження розширення рідин).
• Повітряна кулька, нагріта вода (для демонстрації розширення газів).
• Презентація «Теплове розширення».

🔹 Хід уроку

1. Організаційний момент (2 хв)

• Привітання.
• Мотивація:
  👉 «Чому залізничні рейки укладають не впритул, а з проміжками?»

2. Актуалізація знань (5 хв)

• Пригадати: що відбувається з молекулами при нагріванні?
• Як температура впливає на швидкість руху частинок?

3. Вивчення нового матеріалу (20 хв)

🔸 3.1. Теплове розширення твердих тіл

• При нагріванні частинки починають рухатися швидше, відстань між ними зростає → тіло розширюється.
• Демонстрація: кулька проходить крізь кільце у холодному стані, але не проходить у нагрітому.
• Практичне застосування: проміжки між рейками, тріщини в асфальті, термометри.

🔸 3.2. Теплове розширення рідин

• При нагріванні рідини збільшується її об’єм.
• Демонстрація: рідина у колбі піднімається по трубці під час нагрівання.
• Приклад: розширення води у трубах, заповнення бензобака влітку.

🔸 3.3. Теплове розширення газів

• Газ при нагріванні розширюється найбільше (частинки рухаються швидше, тиск зростає).
• Демонстрація: кулька, нагріта у теплій воді, збільшується в об’ємі.
• Приклад: перегрів балонів, повітряні кулі.

🔸 3.4. Порівняння

• Тверді тіла → найменше розширення.
• Рідини → більше.
• Гази → найбільше.

(Учитель показує схему «Ступінь теплового розширення речовин»).

4. Закріплення матеріалу (10 хв)

Інтерактивні запитання:

1. Чому у скляних пляшках не залишають рідину «під горло»?
2. Чому не можна заливати бензин у спеку до повного бака?
3. Яке тіло сильніше розшириться при нагріванні: залізний стержень чи такий самий об’єм повітря?

5. Підсумок уроку (5 хв)

• Чому тіла розширюються при нагріванні?
• У яких речовин (твердих тіл, рідин чи газів) розширення найбільше?
• Де це явище застосовують у техніці та побуті?