| Головна » Фізика |
Мета уроку: повторити, узагальнити та систематизувати знання учнів з тем «Основи МКТ» та «Термодинаміка» шляхом розв’язання проблемних задач різного ступеня складності, вчити застосовувати знання у новій ситуації; виховувати цікавість до уроків фізики, формувати навички здорового способу життя; виховувати естетичний смак та культуру харчування. Прилади та обладнання: мультимедійна презентація, відеоматеріали до уроку,
Зміст етапів уроку
(По можливості бажано після уроку організувати «фізичну кав’ярню» та пригостити учнів кавою) Хід уроку.
(Клас оформлений у вигляді кав’ярні – парти стоять у вигляді окремих столиків, накритих скатертинами та відповідно сервірованих)
Учитель: Розпочати наш урок я хочу віршами англійського поета Вільяма Блейка:
…В одном мгновеньи видеть Вечность, Огромный мир - в зерне песка, В единой горсти - бесконечность, И небо - в чашечке цветка.
Так і ми з вами спробуємо розгледіти в маленький чашці кави весь великий та цікавий розділ фізики «Молекулярна фізика й термодинаміка». Почнемо з невеликого опитування. Пригадаємо необхідні нам фізичні поняття та формули:
І. Цікаві задачі про каву:
Задача 1: Які фізичні явища дозволяють нам чути аромат кави ще біля входу до кав’ярні?
(Дифузія в газах, випаровування, конвекція, кипіння)
Задача 2: Який з кавників вміщає більше кави: - перший - другий - однаково - не можна визначити (Перший, так як другий можна заповнити кавою тільки до рівня носика)
Задача 3: Вибираємо чашку до кави (на столі стоять різноманітні чашки, склянки, кухлі, філіжанки) В який чашці кава довше залишатиметься гарячою: -в скляній -в керамічній -в порцеляновій -в металевій -в пластиковій? Від чого це залежить? Хто найшвидше розмістить посуд в потрібному порядку? Питома теплоємність речовини –кількість теплоти яка потрібна, щоб нагріти 1 кг цієї речовини на 1°С (або 1 К):
Задача 4:В якому з кавників однакового об’єму кава звариться раніше? Охолоне раніше? [Физика 8 (2010). Решение упражнения №5]
(Чорна поверхня краще поглинає теплову енергію, а біла – відбиває.)
Задача 5: Чому в термосі кава довго залишається гарячою?
Задача 6: Джентльмен кожного ранку заходить до кав’ярні випити каву з молоком та почитати газету. Він читає газету хвилин 10, потім п’є каву. Каву джентльмен полюбляє гарячу. Запитання: коли до кави краще додати молоко – до чи після читання газети? (Вчитель, зображуючи офіціанта, підносить до одного з учнів відповідно сервіровану тацю та англійську газету)
(Серйозна наука термодинаміка говорить: теплообмін між тілами йде тим інтенсивніше, чим більше різниця їх температур (в даному випадку маються на увазі кава та навколишнє повітря). Тому, якщо молоко не додавати відразу, кава буде вистигати швидше. Висновок: щоб кава залишалася гарячою, молоко краще налити в каву спочатку)
Задача-фокус: Якщо подивитися крізь скляну пробірку на таблички “Чай” та “Кофе”, то одна з них здаватиметься перевернутою. Яка саме, та чому?
(Перевернутими будуть обидва написи, але у слові «Кофе» всі літери симетричні, тому здаватиметься, що ця табличка не змінилася.)
ІІ. Фізика приготування кави
1) Найкраща кава готується у турці (джезві)
Найкраща кава готується в турці. Це металевий ківшик із характерним звуженням догори Одну чайну ложку дрібно змеленої кави засипаємо в турку, заливаємо половиною склянки води. Варимо на повільному вогні, не перемішуємо. Як тільки почне підніматися кавова пінка, знімаємо з вогню. Розливаємо по чашкам, не проціджуючи. А в Туреччині до цього часу каву готують на розпеченому піску
Подумайте: 1. Чому турка має саме таку форму? 2. Чи можна приготувати каву у турці високо в горах?
(Дослід з кип’ятильником Франкліна)
Як змінюється T кипіння з висотою? Атмосферний тиск падає Т кипіння знижується ( 1°С на 300м) Кава кипітиме:
В м.Полтаві( за нормального тиску 101 кПа) –при 100°С На г.Говерла (2061 м) –при 93°С На г.Еверест (8848 м) –при 70°С
Задача І:Скільки енергії “сховано” у чашці гарячої кави? На яку висоту можна було б, використавши її, підняти тіло вагою 1 кг? Розв’язання m води = 0,25 кг с води = 4,2 кДж/(кг·К) t1 = 20°C t2 =100°C m = 1кг
h = ? Перевірте самостійно: ● Якщо повністю перетворити цю енергію на електричну, вона зможе протягом години посилати світло для лампочки 25 ватт.
● Якщо цю енергію повністю перетворити на механічну роботу, її буде достатньо, щоб підняти вантаж 854 кілограми (автомобіль) на висоту 10 м
● Така ж енергія присутня в 38 кулях, що вилетіли із ствола ручного кулемета Калашникова
● або в 277 кулях, що вилетіли із ствола пістолета Макарова
2) Гейзерна кавоварка мокка:
Мокка складається із трьох секцій: у нижню заливається вода, у середню кладуть крупно змелену каву, зверху конденсується готовий напій. Гарячий пар піднімається через гейзер і проходить через шар кави у верхній резервуар . [Картинка 42 из 51]
Подумайте: Коли мокка може перетворитися на “теплову бомбу”?
Задача ІІ: Який тиск утворить вода, перетворившись на пару, якщо заб’ється фільтр кавоварки та не спрацює запобіжний клапан?
[~p = \frac mM \frac{RT}{V}] Оцінимо максимальні наслідки. За критичної температури (коли густина пари зрівняється з густиною води), яка для води складає Tk = 373 °С = 646 К, вся вода перетвориться на пару. Подальше нагрівання можливе, але сама кавоварка світитиметься – такого ще ніхто не бачив. Тому для граничної оцінки припустимо, що закупорена мокка нагрілася до температури порядку Т = 600 К. Записавши рівняння Менделеєва—Клапейрона, можна легко визначити тиск в нижній частині кавоварки:
. Перевірте самостійно: Вважаючи, що m = 150 г, V = 200 см3, M = 18 г/моль, R = 8,31 Дж/(моль·К), знайдемо, що р ≈ 2• 108 Па ~ 103 атм – це тиск порядку того, що існує на дні Маріанської впадини - найглибшого місця на планеті (11 023 м). Але різьба не витримає значно раніше…
3) Кава - еспресо Еспресо робиться в каво-машинах, так як для приготування необхідна наявність тиску гарячої води. Справжній еспресо повинен бути: -обсягом близько 30 мл, -зварений при температурі 85-90°С -під тиском 9-15 бар, -протягом 20-30 секунд. Це непрозора, темна, рідина з пінкою відтінку горіха та насиченим смаком.
( Відео 1 «Моя кухня» - приготування кави-еспресо вчителем)
Задача ІІІ: Тиск 15 бар – це мало чи багато? Скільки повинна була б важити людина, щоб чинити такий самий тиск на землю? Розв’язання.
p = 15 бар S = 6 дм² g = 9,8 м/с²
m =?
ІІІ. Який з рецептів кави найкращій?
кава-еспрессо капучино — та ж сама кава-еспрессо, але з молочною або вершковою піною латте — коктейль, який складається з молока, еспрессо і молочної піни
(Відео 2 - малюнки на кавовій пінці з вершками)
Учитель: Але найкращий з рецептів, на мій погляд, такий:
Рецепт кави з любов’ю:
Насипте каву у чашу терпіння
Потім налийте у склянку відпущеного вам життя та пропонуйте тим, кого зустрінете на своєму шляху!
IV. Підсумок уроку. Домашнє завдання.
Учитель: Дякую за співпрацю, а щоб наш урок вам краще запам’ятався, запрошую вас до нашої «Фізичної кав’ярні»! . (Відео 3 – «Я выпью кофе»)
Використані джерела: 1. Гендельштейн Л.Е., Ненашев І.Ю. Фізика 10 клас. Підручник –Х.: Гімназія, 2010. 2. Варламов А., Балестрино Дж. Физика приготовления кофе.Квант. - 2001. - № 4.- с. 2-7. 3. Перельман Я. «Физика на каждом шагу». АСТ. Астрель. 2013.
Схожі навчальні матеріали: | ||||||
| Всього коментарів: 0 | |