Temat

Właściwości fizyczne gazów, przewodnictwo cieplne i elektryczne

Etap edukacyjny

Drugi

Podstawa programowa

I. Wykorzystanie pojęć i wielkości fizycznych do opisu zjawisk oraz wskazywanie ich przykładów w otaczającej rzeczywistości.

Czas

45 minut

Ogólny cel kształcenia

Rozpoznawanie właściwości fizycznych gazów.

Kształtowane kompetencje kluczowe

1. Rozpoznawanie właściwości fizycznych gazów.

2. Określanie przewodnictwa cieplnego i prądu w gazach.

Cele (szczegółowe) operacyjne

Uczeń:

- rozpoznaje właściwości gazów,

- określa przewodnictwo prądu i ciepła w gazach.

Metody kształcenia

1. Uczenie się przez obserwację.

2. Uczenie się poprzez eksperymentowanie.

Formy pracy

1. Praca indywidualna.

2. Praca z całą klasą, burza mózgów.

Etapy lekcji

Wprowadzenie do lekcji

Polecenie 1

Odpowiedz na pytania:

a) Jakimi właściwościami charakteryzują się gazy?
b) Co to znaczy, że gazy są ściśliwe i rozprężliwe?
c) Czym jest powietrze?
d) Z jakich gazów składa się powietrze?

Odpowiedź:

a) Gazy przyjmują kształt naczynia, w którym się znajdują i wypełniają całą jego objętość. Gazy są ściśliwe w przeciwieństwie do ciał stałych i cieczy.
b) W przeciwieństwie do ciał stałych i cieczy, gazy są ściśliwe. Samorzutnie zwiększają one swoją objętość, jeśli tylko mają taką możliwość. Zmniejszanie ich objętości wymaga działania siły zewnętrznej. Zmniejszanie objętości gazu prowadzące do zwiększania ciśnienia nazywamy sprężaniem gazu. Zwiększanie objętości gazu prowadzące do zmniejszania ciśnienia nazywamy rozprężaniem gazu.
c) Powietrze stanowi atmosferę gazową Ziemi i jest ono najbardziej rozpowszechnionym gazem w przyrodzie.
d) Powietrze (gdy nie zawiera pary wodnej) stanowi mieszaninę azotu (78%), tlenu (21%) i pozostałych gazów takich jak dwutlenek węgla i gazy szlachetne, które stanowią tylko 1%. Para wodna występuje w powietrzu wilgotnym i może stanowić do kilku procent składu atmosfery blisko powierzchni Ziemi.

Realizacja lekcji

Doświadczenie 1

Problem badawczy:

Przewodnictwo cieplne powietrza.

Hipoteza badawcza:

Powietrze jest złym przewodnikiem ciepła.

Co będzie potrzebne:

a) dwie jednakowe szklanki,
b) słoik o pojemności ok 1 litra o szerokim otworze (lub metalowa puszka), taki, aby do środka można było wstawić szklankę,
c) lodówka.

Instrukcja:

1. Do każdej szklanki wlej wodę o temperaturze pokojowej do $\frac{3}{4}$ jej objętości.
2. Jedną ze szklanek wstaw do słoika i zamknij pokrywką.
3. Słoik ze szklanką i drugą szklankę z wodą wstaw do lodówki.
4. Po 30 minutach sprawdź termometrem temperaturę wody w obu szklankach.

Obserwacja:

Pomimo, że woda w obu szklankach znajduje się w takich samych warunkach, woda w szklance umieszczonej w słoiku jest cieplejsza.

Wniosek:

Powietrze jak i inne gazy jest złym przewodnikiem ciepła.

Doświadczenie 2

Czy powietrze przewodzi prąd elektryczny?

Problem badawczy:

Przewodnictwo prądu elektrycznego przez powietrze.

Hipoteza badawcza:

Powietrze jest złym przewodnikiem prądu elektrycznego.

Co będzie potrzebne:

a) bateria 4,5 V,
b) żarówka 4,5 V,
c) przewody elektryczne.

Instrukcja:

1. Zbuduj obwód elektryczny zgodnie z poniższym schematem obwodu elektrycznego.

[Ilustracja 1]

2. Na przemian otwieraj i zamykaj obwód.

Obserwacja:

Żarówka zaświeci, gdy obwód zostanie zamknięty. Nawet jeśli przewód będzie znajdował się blisko oprawki żarówki, ale nie będzie się z nią stykał, prąd elektryczny w obwodzie nie popłynie.

Wniosek:

Warstwa powietrza oddzielająca przewód od oprawki żarówki nie jest dobrym przewodnikiem prądu elektrycznego.
Zarówno powietrze, jak i pozostałe gazy, w normalnych warunkach nie przewodzą prądu elektrycznego.
W niektórych warunkach gazy mogą przewodzić prąd elektryczny. Dzieje się tak np. podczas wyładowań atmosferycznych.

Polecenie 2

Określ, które informacje są prawdziwe a które są fałszywe.

a) Gazy są złymi przewodnikami ciepła.
b) Gazy są złymi przewodnikami prądu elektrycznego.
c) Gazy nigdy nie przewodzą prądu elektrycznego.
d) Gazy mogą dobrze izolować przed „utratą” ciepła i być izolatorami prądu elektrycznego.

Odpowiedź:

a) Prawda. b) Prawda. c) Fałsz. d) Prawda.

[Slideshow]

Zrób notatkę na temat przewodnictwa elektrycznego powietrza.

Podsumowanie lekcji

Gazy są złymi przewodnikami ciepła i prądu elektrycznego.

W niektórych warunkach gazy mogą przewodzić prąd elektryczny. Dzieje się tak np. podczas wyładowań atmosferycznych.