Ciepło właściwe

Scenariusz lekcji

1. Cele lekcji

   1. Wiadomości Uczeń wie :

      • co to jest ciepło właściwe,

      • jak obliczyć ilość ciepła pobranego lub oddanego przez ciała.

   2. Umiejętności Uczeń umie:

      • odszukać w tabeli wartość ciepła właściwego dla danej substancji,

      • rozwiązywać zadania dotyczące ciepła właściwego.

2. Metoda pracy doświadczenie, pogadanka, dyskusja.

3. Środki dydaktyczne palnik lub grzałka elektryczna, zlewka, termometr.

4. Przebieg lekcji

   3. Faza przygotowawcza

      1. Sprawy organizacyjno – porządkowe:

         • sprawdzenie obecności.

      2. Powtórzenie wiadomości z ostatniej lekcji.

      3. Podanie celu i formy pracy na lekcji.

      4. Podanie tematu lekcji.

   4. Faza realizacyjna

      5. Nauczyciel zadaje uczniom pytanie: od czego zależy ilość pobranego ciepła?

      6. Aby odpowiedzieć na to pytanie nauczyciel przeprowadza dwa doświadczenia.

         • Doświadczenie 1.
           Wlewamy do zlewki wodę o temperaturze pokojowej. Wkładamy do środka termometr i odczytujemy temperaturę. Następnie umieszczamy zlewkę na statywie i umieszczamy pod nią palnik gazowy ( elektryczny lub na denaturat). Podgrzewamy wodę w zlewce odczytując, co 60s temperaturę. Dokonujemy kilku takich odczytów, które można przedstawić w tabelce. Nauczyciel pyta uczniów: co charakterystycznego można odczytać z tabeli wyników?

           Nauczyciel formułuje wniosek: przyrost temperatury wody jest wprost proporcjonalny do czasu jej ogrzewania i ilości pobranego ciepła.
           $Q\sim \mathrm{\text{ΔT}}$
           Q- ilość ciepła pobranego przez ciała
           $\mathrm{\text{ΔT}}$- przyrost temperatury

           Nauczyciel pyta uczniów: co zaobserwują, gdy masę wody zwiększymy dwukrotnie.

         • Doświadczenie 2.
           Wykonujemy takie same czynności jak w doświadczeniu 1., przy zwiększonej dwukrotnie masie wody. Nauczyciel pyta uczniów: co można charakterystycznego odczytać z tabeli wyników?

           Nauczyciel formułuje wniosek: ilość pobranego ciepła jest wprost proporcjonalna do jego masy. $Q\sim m$
           Q- ilość ciepła pobranego przez ciała
           m- masa ciał

         • Nauczyciel pyta uczniów: jakie byłyby wyniki doświadczenia, gdyby w pierwszym doświadczeniu zamiast wody użyto nafty lub denaturatu?

      7. Nauczyciel formułuje wniosek*: ilość pobranego ciepła zależy od rodzaju substancji, z której zbudowano ciało.
         Tą charakterystyczną dla danej substancji wielkość nazywamy ciepłem właściwym, co oznaczamy jako* $c_w$.
         $c_w=\frac{Q}{\mathrm{\text{mΔT}}}$, gdzie
         $c_w$- ciepło właściwe,
         Q- dostarczona ilość ciepła,
         $\mathrm{\text{ΔT}}$- przyrost temperatury.

         Jednostka: [$c_w$] = $\frac{J}{\mathrm{\text{kgK}}}$ lub $[c_w]=\frac{J}{{\mathrm{\text{kgC}}}^o}$.

         Przykładowa tabela ciepła właściwego dla różnych substancji( zazwyczaj znajduje się na końcu podręcznika):

8. Nauczyciel definiuje pojęcie ciepła właściwego:
   Ciepło właściwe jest równe liczbowo ilości ciepła, które potrzebne jest do ogrzania 1kg masy danej substancji o 1K lub o 1 Indeks górny o^oC (przyrost temperatury o 1K lub o 1Indeks górny o^oC ma tę samą wartość).

9. Nauczyciel definiuje ilość ciepła pobieranego lub oddawanego przez ciało.
   Ilość ciepła pobieranego lub oddawanego przez ciało można obliczyć ze wzoru:
   $Q=c_w\mathrm{\text{mΔT}}$, gdzie:
   $c_w$- ciepło właściwe,
   Q- ilość ciepła dostarczona lub odebrana,
   $\mathrm{\text{ΔT}}$- przyrost temperatury.

10. Rozwiązywanie zadań:
    Zadanie 1.
    Jaką ilość energii cieplnej trzeba dostarczyć wodzie o masie 0,5 kg i temperaturze 20Indeks górny o^oC, aby ją ogrzać do temperatury 100 Indeks górny o^oC?

    Zadanie 2.
    Kulka o masie 2 kg i temperaturze 30 Indeks górny o^oC, ogrzewając się, pobrała 198660 J ciepła i osiągnęła temperaturę 800 Indeks górny o^oC. Jakie jest ciepło właściwe substancji, z której wykonana została kulka? Jaka to substancja?

5. Faza podsumowująca

   11. Powtórzenia pojęcia ciepła właściwego oraz zależności potrzebnej do obliczania ilości ciepła oddanego lub pobranego.

   12. Zadanie pracy domowej:

5. Bibliografia

   6. G. Francuz - Ornat, T. Kulawik, M. Nowotny - Różańska „Fizyka i astronomia dla gimnazjum”, Wydawnictwo Nowa Era, Warszawa 1999

6. Załączniki Praca domowa

   Zadanie 1.
   Jaka była masa gliceryny, jeżeli po dostarczeniu jej energii cieplnej równej 200kJ jej temperatura podniosła się z 0 Indeks górny o^oC do 120Indeks górny o^oC?

   Zadanie 2.
   Bryłka metalu o masie 0,3kg, oziębiając się od temperatury 400 Indeks górny o^oC do 0 Indeks górny o^oC, oddała 46 680 J ciepła. Oblicz ciepło właściwe metalu. Jaki to metal?

7. Czas trwania lekcji 45 minut

8. Uwagi do scenariusza