Конспект уроку

1. 6
Урок 1/1
ТЕМА. Рух молекул і тепловий стан тіла. Температура.
Термометри. Шкала Цельсія. Теплова рівновага
Мета: сформувати уявлення про тепловий стан тіла; ввести поняття
«температура», ознайомити з основними способами вимірювання темпе-
ратури; ввести поняття «теплова рівновага».
Обладнання: різні види термометрів, портрети учених.
Тип уроку: вивчення нового матеріалу.
ХІД УРОКУ
I. ПОСТАНОВКА НАВЧАЛЬНОЇ ПРОБЛЕМИ
Вчені досить довго не могли визначитися, що ж розуміти під
словом «температура» і що вона характеризує. Можливо, вона ха-
рактеризує ступінь нагрітості тіла? Але із власного досвіду ми зна-
ємо, що 0 °C у січні — це тепло, а така ж температура у травні —
це холодно. У ванній кімнаті поверхня ванни здається нам холод-
ною, а рушник — теплим, хоча температури цих тіл є однаковими.
II. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
Тривалий час у фізиці існувало поняття теплороду. Теплород
уявляли у вигляді безбарвної речовини, що заповнює простір.
Коли тіло поглинало теплород, воно нагрівалося; втрачаючи те-
плород, відповідно охолоджувалося. Будь-яке тіло розглядали як
своєрідну суміш речовини і теплороду. Температура (у перекладі
з латинської мови — «належне змішування», «нормальний стан»)
сприймалася як міцність цієї суміші: чим більше теплороду має
речовина, тим вищий «градус» температури. Саме відтоді була за-
початкована традиція вимірювати міцність спиртних напоїв і тем-
пературу однаково — градусами. Однак у результаті експеримен-
тів і даних натуралістів цю теорію було відкинуто. Наприклад,
англійський учений Хемфрі Деві (1778–1829 рр.) розтопив два

2. 7Тема 1.1. Теплові явища (1 частина)
шматочки льоду за температури − °2 C, просто натираючи їх один
об другий. У цьому досліді тіла нагрілися внаслідок механічної ро-
боти, а отже, температура — міра енергії.
Ми будемо вивчати нагрівання та охолодження повітря, танен-
ня льоду, плавлення металів, кипіння води та інше. Подібні яви-
ща називають тепловими явищами.
Ми знаємо, що під час нагрівання холодна вода спочатку стає
теплою, а потім гарячою. Вийнята з полум’я металева деталь по-
ступово охолоджується. Повітря, що оточує батареї з гарячою во-
дою, нагрівається та ін. Словами «холодний», «теплий», «гаря-
чий» ми позначаємо тепловий стан тіл. Величиною, що характери-
зує тепловий стан тіл, є температура. Усім відомо, що температура
гарячої води вища від температури холодної. Взимку температура
повітря на вулиці нижча, ніж влітку.
Дайте відповідь:
 Що стане з гарячим чайником, якщо залишити його на плиті?
 Що стане із соком, якщо поставити його в холодильник?
 Що стане з холодильником, якщо відімкнути його від електро-
мережі?
Висновок. Більш нагріті тіла віддають теплоту, охолоджуючись,
а менш нагріті, поглинаючи теплоту, нагріваються. Температура
тіла буде змінюватися, поки не встановиться теплова рівновага із
середовищем. Закон теплової рівноваги: у будь-якої групи ізольо-
ваних тіл через якийсь час температури стають однаковими, тобто
настає стан теплової рівноваги.
Температура — величина, яка характеризує тепловий стан тіла,
ступінь «нагрітості» тіла.
Питання про те, що таке температура, виявилося дуже склад-
ним. Чим, наприклад, гаряча вода відрізняється від холодної?
Протягом тривалого часу на це питання не було чіткої відповіді.
Сьогодні ми знаємо, що за будь-якої температури вода містить
одні й ті самі молекули. Тоді що саме змінюється у воді під час
збільшення її температури?
Усі молекули будь-якої речовини безперервно і безладно (хао-
тично) рухаються. Безладний хаотичний рух молекул називається
тепловим рухом.
 Скажіть, у чому відмінність теплового руху від механічного?
(У ньому беруть участь багато частинок з різними траєкторіями.
Рух ніколи не припиняється. Приклад: броунівський рух. Демонстру-
вання моделі броунівського руху).
 Від чого залежить тепловий рух?

3. 8 Уроки фізики. 8 клас. Розділ 1. Теплові явища
Дослід 1
Опустимо шматок цукру в холодну воду, а інший в гарячу.
Який розчиниться швидше? З досліду ми побачили, що в гарячій
воді цукор розчиниться значно швидше. Розчинення відбувається
завдяки дифузії. Таким чином, дифузія за більш високої темпера-
тури відбувається швидше, ніж за низької.
Але причиною дифузії є рух молекул. Значить, між швидкістю
руху молекул і температурою тіла є зв’язок: у тілі з більшою тем-
пературою молекули рухаються швидше.
Але температура залежить не тільки від середньої швидкості
молекул. Так, наприклад, кисень, середня швидкість руху моле-
кул якого становить 440
м
с
, має температуру 20 °C, а азот за тієї
самої середньої швидкості молекул має температуру 16 °C. Менша
температура азоту обумовлена тим, що молекули азоту легше мо-
лекул кисню. Таким чином, температура речовини визначається
не тільки середньою швидкістю руху його молекул, але і їхньою
масою.
Ми знаємо величину, яка залежать як від швидкості, так і від
маси частинки. Це — кінетична енергія.
 Температура є мірою середньої кінетичної енергії частинок тіла; чим
більше ця енергія, тим вища температура тіла.
Чи можна тільки покладатися на свої відчуття, щоб судити про
ступінь нагрітості тіла?
Дослід 2
Доторкніться однією рукою до дерев’яного предмета, а іншою —
до металевого. Порівняйте відчуття. Хоча обидва предмети мають
однакову температуру, одна рука відчує холод, а інша — тепло.
Дослід 3
Візьмімо три посудини з гарячою, теплою і холодною водою.
Опускаємо одну руку в посудину з холодною, а іншу — в посудину
з гарячою водою. Через деякий час обидві руки опустіть у посуди-
ну з теплою водою.
Порівняйте відчуття.
Рука, яка була в гарячій воді, тепер відчуває холод, а рука, яка
була в холодній воді, тепер відчуває тепло, хоча обидві руки пере-
бувають в одній посудині.
Ми довели, що наші відчуття суб’єктивні. Необхідні прилади,
які підтверджують їх. Прилади, як використовують для вимірю-
вання температури, називаються термометрами. Дія більшості

4. 9Тема 1.1. Теплові явища (1 частина)
термометрів заснована на тепловому розширенні речовини. Під
час нагрівання стовпчик використовуваної в термометрі речовини
(наприклад, ртуті або спирту) збільшується, а під час охолоджен-
ня зменшується. І це можна зафіксувати, якщо нанести на трубку
відповідну шкалу.
Слід пам’ятати, що будь-який термометр завжди показує свою
власну температуру. Для визначення температури середовища
термометр слід помістити в це середовище й почекати до тих пір,
поки температура приладу не перестане змінюватися, прийнявши
значення, що дорівнює температурі навколишнього середовища.
У разі зміни температури середовища буде змінюватися і темпе-
ратура термометра. Медичний термометр, призначений для вимі-
рювання температури тіла людини, дозволяє «запам’ятати» вимі-
рювану температуру: опинившись у більш холодному (порівняно
з людським тілом) середовищі, він продовжує показувати колиш-
нє значення. Щоб повернути стовпчик ртуті в початковий стан,
цей термометр необхідно струсити.
Дайте відповідь:
 Як називається прилад для вимірювання температури? (Термо-
метр)
 Які бувають термометри? (Учні зазвичай називають ртутні та
спиртові термометри.)
 Коли зручніше користуватися спиртовим, а коли ртутним тер-
мометром? (За низьких температур використовують спиртовий
термометр, оскільки спирт замерзає за 112 °C, а ртуть — за
− °39 C. А за високих зручніше користуватися ртутним термоме-
тром, оскільки температура кипіння спирту за нормального тиску
дорівнює 78 °C, а ртуті 360 °C.)
 Чому в медичних термометрах використовують ртуть, а не
спирт? (Більша теплопровідність скорочує час вимірювання темпе-
ратури.)
 Який термометр чутливіший: ртутний чи спиртовий? (Спирто-
вий, оскільки коефіцієнт об’ємного розширення спирту більший, ніж
у ртуті.)
У різних країнах застосовують різні температурні шкали.
У країнах Європи використовують шкалу Цельсія (Андерс Цель-
сій (1701–1744 рр.) — шведський астроном-фізик), а в Америці —
шкалу Фаренгейта (Даніель Габріель Фаренгейт (1686–1736 рр.)
народився у м. Данциг (нині польське місто Гданьськ), але біль-
шу частину життя жив і працював у Голландії). У Франції трива-
лий час користувалися своєю температурною шкалою — шкалою

5. 10 Уроки фізики. 8 клас. Розділ 1. Теплові явища
Реомюра (Рене Антуан Реомюр (1683–1757 рр.), французький ма-
тематик, фізик, біолог). Ці шкали різняться вибором опорних, ре-
перних, точок.
У температурній шкалі Цельсія за нуль (від середини XVIII ст.)
прийнято температуру талого льоду, а за 100 градусів — темпера-
туру кипіння води за нормального атмосферного тиску.
Фаренгейт за «відправну» точку на своїй шкалі прийняв тем-
пературу суміші льоду, солі та нашатирю, а за другу постійну точ-
ку — температуру людського тіла. На шкалі Реомюра температура
танення льоду також 0°, а кипіння води — 80°.
Крім шкали Цельсія, доволі поширена шкала Кельвіна (У. Том-
сона) або абсолютна (термодинамічна) шкала температур. Одини-
ця абсолютної температури — кельвін (К). Абсолютний нуль ви-
значено як 0 К, що приблизно дорівнює 273 15, °C. Один кельвін
дорівнює одному градусу T t= + 273.
Дайте відповідь:
 Що прийнято за нуль на шкалі Цельсія? (Температуру танення
льоду)
 Чому відповідає 100° на цій шкалі? (Температурі кипіння води за
нормального тиску)
ІІІ. ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ
Розв’язування якісних задач
1. Чому під час вимірювання температури контакт тіла з термо-
метром має тривати кілька хвилин?
2. Що показує термометр — температуру тіла чи температуру
власне термометра?
3. Запропонуйте свій спосіб градуювання термометра, тобто ство-
ріть свою температурну шкалу.
4. Чому трубка медичного термометра донизу звужується, а труб-
ка лабораторного термометра — ні?
5. Як відбуватиметься теплообмін, якщо окріп зі склянки перели-
ти у відро із холодною водою? Коли цей процес припиниться?
ІV. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ
1 [26]: вивчити § 1; виконати впр. № 1 (задачі 1, 2, 5).
2 Творче завдання. Запропонуйте свою температурну шкалу, об-
ґрунтуйте вибір реперних точок.