Здравствуйте, друзья! Приближается веселый праздник Новый год, а значит, у меня пора новогодних уроков. В этой статье расскажу о новогоднем онлайн-уроке, который я провела для группы восьмиклассников (5 человек). Урок был посвящен повторению всех тепловых явлений, которые проходили за первое полугодие 8 класса. Пора зажигать новогодний камин, чтобы приятно провести время и повторить физику!
В комнате у камина. Готовим еду
Итак, мы собрались в уютной комнате, в камине потрескивает огонь, новогодние носки готовы для приема подарков от Деда Мороза. Но дрова скоро кончатся, да и поесть бы не мешало...
Давайте отправим мальчиков за дровами, а девочек попросим приготовить обед. Все эти процессы не обходятся без количества теплоты, давайте его рассчитаем.
Я заранее вывела на онлайн-доску картинки блюд: глинтвейн, зефирки, ребрышки, и девочки выбрали, что они хотят приготовить. Массу блюд выбирали сами, чтобы на всех хватило. Конечно, готовой формулы для количества теплоты для приготовления пищи нет, но можно примерно оценить, что блюдо надо нагреть от комнатной температуры до кипения (глинтвейн) и до 200 градусов (мясо). За теплоемкость можно взять теплоемкость воды. О точности тут говорить не приходится, но мы же не в лаборатории, а на празднике!
Ребята тем временем пошли за дровами, и принести сколько смогли (массу выбрали сами, а таблица удельной теплоты сгорания на доске была). Каждый посчитал свое количество теплоты, а потом мы всё сложили и обсудили.
У ребят получилось, что их дрова выделили 50 мегаджоулей энергии. На приготовление вкусного обеда девочкам понадобилось 23 мегаджоуля энергии. Значит, оставшиеся мегаджоули пошли на поддержание теплой атмосферы.
Влажность и работа психрометра. Надышали
Кстати, о теплой атмосфере. Не замечаете ли вы, что в комнате стало теплее и душнее? У нас на стене висит психрометр. Вот фотография этого психрометра до того, как мы зашли в комнату. А после того, как мы пообедали и пообщались, температура сухого термометра повысилась на 2 градуса, а влажного - аж на все четыре. Давайте определим, как изменилась влажность в комнате, и рассчитаем, сколько воды мы "надышали".
Для начала надо определить показания термометров. Термометры имеют необычную шкалу, но восьмиклассники уже умеют разбираться с любыми шкалами. Они определили, что сухой термометр показывал 25 градусов, а влажный 21, и по психрометрической таблице определили относительную влажность: 67 %. После того, как мы "надышали", изменились показания термометров, и нам надо снова определить влажность по таблице: стало 87%.
Используя таблицу плотности насыщенного пара при разных температурах, можно определить плотность пара в нашей комнате: "до" и "после". Разность между плотностями получилась 6,26 грамм на метр кубический. Умножив эту разность плотностей на объем нашей комнаты, можно посчитать, сколько грамм воды мы надышали. Оказалось, что надышали 563 грамма воды. Вот и душновато!
Прогулка. Лёд на озере
Сидеть в душной и жаркой комнате не очень-то приятно. Давайте пойдём прогуляемся! Рядом с нашим домом есть красивый городской парк с озером. Вот он.
Озеро в парке покрылось льдом. Давайте рассчитаем, какое количество теплоты было выделено при замерзании этого льда. Но сначала нам надо рассчитать объем льда и его массу. Школьники вспомнили формулу объема и формулу массы через объем и плотность. А дальше, пользуясь справочными таблицами по удельной теплоте плавления, можно рассчитать, сколько джоулей выделилось при кристаллизации. Оказалось около 2,5 миллиона килоджоулей, то есть около 2,5 гигаджоулей.
Если мы знаем время замерзания, можно рассчитать, сколько тепла выделялось в час с этого озера. Оказалось, 25 мегаджоулей. Это количество теплоты сравнимо с той энергией, которая понадобилась нам для приготовления еды, когда мы сидели у камина. И вот вопрос: количество мегаджоулей приблизительно равно, но значит ли это, что на тепле, выделяемой льдом озера, можно пожарить шашлык?
Школьники ответили, что конечно нет, и стали рассуждать, почему: Во-первых, тепло огня выделяется на малой площади, а тепло льда - на огромной, и собрать его в одно место не получится. Во-вторых, тепло огня выделяется гораздо быстрее. Поэтому, хоть кристаллизующийся лед и выделяет мегаджоули, но о них особо не согреешься, и долго стоять у озера мы не будем, пойдем дальше.
Продолжение прогулки. Дед Мороз
Мы идем дальше по дорожкам парка, и кого же мы видим? Да это же сам Дед Мороз! Только он какой-то грустный, задумался о чем-то.
Дед Мороз рассказал ребятам, что хочет привезти мороженое детишкам в Африке, но боится, что оно растает. Никто из его помощников не знает физики, и не может дать совет, как предотвратить таяние мороженого. Но мы-то знаем! Мои восьмиклассники хорошо освоили механизмы теплопередачи.
Вот что предложили ребята: вложить два ящика один в другой, а между ними проложить слой ваты. Вата обладает малой теплопроводностью, а также препятствует конвекции. Внутренний ящик обклеить фольгой, чтобы фольга отражала тепловое излучение. Также сделать двойную крышку.
Дед Мороз поблагодарил учеников, пожелал им счастливого Нового года, и пошел руководить созданием ящика. А мы, пожалуй, прогулялись достаточно, вернемся домой.
Заключительные вопросы
После морозного воздуха так приятно вернуться к очагу и поговорить о физике!
Школьники вспомнили физические термины, связанные с очагом и ароматическими свечками. И на этом нам пришла пора заканчивать урок.
Спасибо всем за участие, все молодцы!
А вам, уважаемые читатели, спасибо, что дочитали до конца. Если какие-то из этих идей пригодятся для ваших уроков, буду рада, берите, пользуйтесь.
Всем счастливого Нового Года! Ваш Великий Шизик.