Отвердевание тел. Отвердевание кристаллических тел

Агрегатные состояния вещества. Плавление и отвердевание кристаллических тел. График плавления и отвердевания

Цель: агрегатные состояния вещества, расположение, характер движения и взаимодействия молекул в разных агрегатных состояниях, кристаллические тела, плавление и отвердевание кристаллических тел, температура плавления, график плавления и отвердевания кристаллических тел (на примере льда)

Демонстрации. 1.Модель кристаллической решетки.

2.Плавление и отвердевание кристаллических тел (на примере льда).

3.Образование кристаллов.

Время, мин

Приемы и методы

1.Постановка задач урока. Вводная беседа.

2. Изучение нового материала.

3.Закрепление

материала

4.Физкультминутка

4.Проверка усвоения темы

4.Подведение итогов

Сообщение учителя

Фронтальная беседа, демонстрационный эксперимент, групповая работа, индивидуальное задание

Групповое решение качественных и графических задач, фронтальный опрос.

Тестирование

Выставление оценок, записи на доске и в дневниках

1.Организация класса

2.Изучение темы

I . Контрольные вопросы:

Что называют агрегатным состоянием вещества?

Для чего надо изучать переход вещества из одного агрегатного состояния в другое?

Что называется плавлением?

II . Объяснение нового материала:

Постигая законы природы и используя, их в своей практической деятельности человек становится все более могущественным. Канули в вечность времена мистического страха перед природой. Современный человек все в большей мере приобретает власть над силами природы, все шире использует эти силы, богатства природы для ускорения научно - технического прогресса.

Сегодня мы с вами будем постигать новые законы природы, новые понятия, которые позволят нам лучше узнать окружающий нас мир, а значит и правильно их использовать на благо человека.

I .Агрегатные состояния вещества

Фронтальная беседа по вопросам:

Что называется веществом?

Что вы знаете о веществе?

Демонстрация : модели кристаллических решеток

Какие состояния вещества вам известны?

Охарактеризуйте каждое состояние вещества.

Объясните свойства вещества в твердом,жидком, газообразном состояниях.

Вывод: вещество может находиться в трех состояниях -жидком, твердом и газообразном, их называют агрегатными состояниями вещества.

II .Для чего нужно изучать агрегатные состояния вещества

Удивительное вещество вода

Вода обладает многими удивительными свойствами, резко отличающими ее от всех других жидкостей. И если бы вода вела себя как положено, то Земля стала бы просто неузнаваемой

Все тела при нагревании расширяются, при охлаждении сжимаются. Все, кроме, воды. При температуре от 0 до + 4 0 С вода при охлаждении расширяется, при нагревании сжимается. При + 4 0 с вода имеет наибольшую плотность, равную 1000 кг\м 3 .При более низкой и более высокой температуре плотность воды несколько меньше. Благодаря этому осенью и зимой в глубоких водоемах конвекция происходит своеобразно. Вода, охлаждаясь сверху, опускается вниз, на дно только до тех пор, пока ее температура не снизится до + 4 0 С. Тогда в стоячем водоеме устанавливается распределение температуры. Чтобы нагреть 1 г воды на 1 0 с ей необходимо отдать в 5, 10, 30 раз большее количество теплоты, чем 1 г любого другого вещества.

Аномалия воды - отклонение от нормальных свойств тел – до конца не выяснены, но главная причина их известна: строение молекулы воды. Атомы водорода присоединяются к атому кислорода не симметрично с боков, а тяготеют к одной стороне. Ученые считают, что если бы не эта несимметричность, то свойства воды резко изменились бы. Например, вода отвердевала бы при -90 0 С и кипела бы при – 70 0 С.

III .Плавление и отвердевание

Под голубыми небесами

Великолепными коврами

Блестя на солнце снег лежит

Прозрачный лес один чернеет

И ель сквозь иней зеленеет

И речка подо льдом блестит

А.С.Пушкин

Неотвратимо снег идет

Как маятника мерный ход

Снег падает, кружится, вьется

Ложится мерно на дома

Украдкой проникает в закрома

Летит в машины в ямы и в колодцы

Э.Верхарга

А я все гладил снег рукой

А он все звездами отсвечивал

На свете нет тоски такой

Которой снег бы не излечивал

Он весь как музыка. Он весть

Его безудержность бескрайня

Ах, этот снег.… Не зря в нем есть

Всегда какая – нибудь тайна…

С.Г.Островой

О каком веществе идет речь в этих четверостишиях?

В каком состоянии находится вещество?

V .Самостоятельная работа учащихся в парах

2.Изучить таблицу «Температура плавления некоторых веществ»

3.Рассмотреть график на рис 16

4. Взаимоопрос в парах (каждой паре раздаются вопросы на карточках ):

Что называется плавлением?

Что называется температурой плавления?

Что называется отвердеванием или кристаллизацией?

Какое из веществ указанных в таблице имеет наиболее высокую температуру плавления? Какова температура его отвердевания?

Какие из веществ, указанных в таблице отвердевают при температуре ниже 0 0 С?

При какой температуре отвердевает спирт?

Что происходит с водой в отрезке АВ, ВС, CD , DE , TF , FK .

Как по графику можно судить об изменении температуры вещества при нагревании и охлаждении?

Какие участки графика соответствуют плавлению и отвердеванию льда?

Почему эти участки параллельны оси времени?

VII . Демонстрация: Плавление и отвердевание кристаллических тел (на примере льда).

Наблюдение явления

VIII .Фронтальная беседа по предлагаемым вопросам.

Выводы:

Плавлением называется переход вещества из твердого состояния в жидкое;

Отвердеванием или кристаллизацией называется переход вещества из жидкого в твердое.

Температурой плавления называется температура при которой вещество плавится.

Вещество отвердевает при той же температуре, что и плавится.

Во время процессов плавления и отвердевания температура не меняется.

Физкультминутка

Упражнения для снятия утомления с плечевого пояса, рук и туловища.

VII .Закрепление.

1.Решение качественных задач

Почему для измерения температуры наружного воздуха в холодных районах применяют термометры со спиртом, а не с ртутью?

Какие металлы можно расплавить в медном котелке?

Что произойдет с оловом, если его бросить в расплавленный свинец?

Что произойдет с куском свинца, если его бросить в жидкое олово при температуре плавления?

Что произойдет с ртутью, если ее вылить в жидкий азот?

2.Решение графических задач

Опишите процессы, происходящие с веществом, по нижеприведенному графику. Какое это вещество?

Опишите по нижеприведенному графику процессы, происходящие с алюминием. На каком участке происходит уменьшение внутренней энергии твердого тела?

600

400

200

200

400

На рисунки изображены графики зависимости температуры от времени двух тел одинаковой массы. У какого из тел выше температура плавления? У какого тела больше удельная теплота плавления? Одинаковы ли удельные теплоемкости тел?

Стр.152 «Занимательная физика» Книга 2, Перельман

IX .Проверка усвоения темы- тест

1.Агрегатные состояния вещества отличаются

А. Молекулами, входящими в состав вещества

Б. Расположением молекул вещества

В.Расположением молекул, характером движения и взаимодействием молекул

2.Плавление вещества- это

А. Переход вещества из жидкого состояния в твердое

Б. Переход вещества из газообразного в жидкое

В.Переход вещества из твердого состояния в жидкое

3.Температурой плавления называется

А.Температура, при которой вещество плавится

Б. Температура вещества

В.Температура выше 100 0 С

4. Во время процесса плавления температура

А.Остается постоянной

Б. Увеличивается

В. Уменьшается

5.В алюминиевой ложке можно расплавить

А. Серебро

Б.Цинк

В.Медь

На дом. §12-14, упр.7(3-5), повторить план ответа о физическом явлении.

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Тип урока: комбинированный.

Вид урока: традиционный.

Цели урока: выяснить, что происходит с веществом при плавлении и отвердевании.

Задачи:

• Образовательные :
• закрепить уже имеющиеся знания по теме «Строение вещества».
• познакомиться с понятиями плавление, отвердевание.
• продолжить формирование умения объяснять процессы с точки зрения строения вещества.
• объяснить понятия плавления и отвердевания с точки зрения изменения внутренней энергии
• Воспитательные :
• формирование коммуникативных качеств, культуры общения
• формирование интереса к изучаемому предмету
• стимулирование любознательности, активности на уроке
• развитие работоспособности
• Развивающие :
• развитие познавательного интереса
• развитие интеллектуальных способностей
• развитие умений выделять главное в изучаемом материале
• развитие умений обобщать изучаемые факты и понятия

Формы работы: фронтальная, работа в малых группах, индивидуальная.

Средства обучения:

1. Учебник «Физика 8» А.В. Перышкин § 12, 13, 14.
2. Сборник задач по физике для 7-9 классов, А.В. Перышкин, 610 - 618.
3. Раздаточный материал (таблицы, карточки).
4. Презентация.
5. Компьютер.
6. Иллюстрации по теме.

План урока:

1. Организационный момент.
2. Повторение изученного материала. Заполнение таблицы: твердое, жидкое, газообразное.
3. Определение темы урока.
   1. Переход из твердого в жидкое агрегатное состояние и наоборот.
   2. Запись темы урока в тетрадь.
4. Изучение новой темы:
   1. Определение температуры плавления вещества.
   2. Работа с таблицей учебника «Температура плавления».
   3. Решение задачи.
   4. Просмотр анимации «плавление и отвердевание».
   5. Работа с графиком «Плавление и отвердевание».
   6. Заполнение таблицы: плавление, отвердевание.
5. Закрепление изученного материала.
6. Подведение итогов.
7. Домашнее задание.

Используемая литература:

1. Перышкин А.В. учебник «Физика 7»
2. Перышкин А.В. «Сборник задач по физике 7 – 9 классы», Москва, «Экзамен», 2006 г.
3. В.А. Орлов «Тематические тесты по физике 7 – 8 классы», Москва, «Вербум – М», 2001 г.
4. Г.Н. Степанова, А.П. Степанов «Сборник вопросов и задач по физике 5 – 9 классы», Санкт-Петербург, «Валерии СПД», 2001 г.
5. http://kak-i-pochemu.ru

Подавляющее большинство самодеятельных строителей считают по не совсем понятным причинам, что за окончанием укладки в опалубку либо завершением работ по выравниванию стяжки процесс бетонирования законченным. Между тем, время схватывания бетона значительно больше, чем время на его укладку. Бетонная смесь – живой организм, в котором по окончании укладочных работ происходят сложные и протяженные по времени физико-химические процессы, связанные с превращением раствора в надежную основу строительных конструкций.

Прежде чем производить распалубку и наслаждаться результатами приложенных усилий, нужно создать максимально комфортные условия для созревания и оптимальной гидратации бетона, без которой невозможно достижение требуемой марочной прочности монолита. Строительные нормы и правила содержат выверенные данные, которые приведены в таблицах времени схватывания бетона.

Уход за бетоном после заливки: основные цели и методы

Процессы, связанные с проведением мероприятий, которые предшествуют распалубке, содержат несколько технологических приемов. Цель выполнения таких мероприятий одна – создание железобетонной конструкции, максимально соответствующей по своим физико-техническим свойствам параметрам, которые заложены в проект. Основополагающим мероприятием, безусловно, является уход за уложенной бетонной смесью.

Уход заключается в выполнении комплекса мероприятий, которые призваны создать условия, оптимально соответствующие происходящим в смеси физико-химическим преобразованиям, во время набора прочности бетона. Неукоснительное следование предписанным технологией ухода требованиям позволяет:

• свести к минимальным значениям усадочные явления в бетонном составе пластического происхождения;
• обеспечить прочностные и временные значения бетонного сооружения в параметрах, предусмотренных проектом;
• предохранить бетонную смесь от температурных дисфункций;
• препятствовать прелиминарному отвердению уложенной бетонной смеси;
• предохранить сооружение от различного происхождения воздействий механического или химического генеза.

Процедуры ухода за свежеобустроенной железобетонной конструкцией следует начинать непосредственно по окончании укладки смеси и продолжаться до тех пор, пока ей не будет достигнуто 70 % прочности, предусмотренной проектом. Это предусматривается требованиями, изложенными в пункте 2.66 СНиПа 3.03.01. Распалубку можно провести и в более ранние сроки, если это обосновано сложившимися параметрическими обстоятельствами.

После окончания укладки бетонной смеси следует провести осмотр опалубочной конструкции. Цель такого осмотра – выяснение сохранения геометрических параметров, выявление протечек жидкой составляющей смеси и механических повреждений элементов опалубки. С учетом того, сколько времени застывает бетон, точнее сказать – с учетом времени его схватывания, проявившиеся дефекты необходимо устранить. Среднее время, за которое может схватиться свежеуложенная бетонная смесь, составляет около 2-х часов, в зависимости от температурных параметров и марки портландцемента. Конструкцию необходимо предохранять от любого механического воздействия в виде ударов, сотрясений, вибрационных проявлений столько, сколько времени сохнет бетон.

Стадии набора прочности бетонной конструкцией

Бетонная смесь любого состава имеет свойство схватываться и получать необходимые прочностные характеристики при прохождении двух стадий. Соблюдение оптимального соотношения временных, температурных параметров и значений приведенной влажности имеет определяющее значение для получения монолитной конструкции с запланированными свойствами.

Стадийные характеристики процесса заключаются в:

• схватывании бетонного состава. Время предварительного схватывания не велико и составляет ориентировочно 24 часа при средней температуре +20 Со. Начальные процессы схватывания происходят в течение первых двух часов по затворении смеси водой. Окончательное схватывание происходит, как правило, в течение 3–4 часов. Применение специализированных полимерных добавок позволяет, при определенных условиях, период начального схватывания смеси сократить до нескольких десятков минут, но целесообразность такого экстремального метода бывает оправданной по большей части при поточном производстве железобетонных элементов промышленных конструкций;
• отвердевании бетона. Бетон набирает прочность, когда в его массе протекает процесс гидратации, иными словами – удаление воды из бетонной смеси. Часть воды при прохождении этого процесса удаляется при ее испарении, другая часть связывается на молекулярном уровне с составляющими смесь химическими соединениями. Гидратация может происходить при неукоснительном соблюдении температурно-влажностного режима отвердевания. Нарушение условий приводит к сбоям в прохождении физико-химических процессов гидратации и, соответственно, к ухудшению качества железобетонной конструкции.

Зависимость времени набора прочности от марки бетонной смеси

Логически понятно, что применение для приготовления бетонных составов разных марок портландцемента приводит к изменению времени твердения бетона. Чем выше марка портландцемента, тем меньше время для набора прочности требуется смеси. Но при использовании любой марки, будь это марка 300 либо 400, не следует прикладывать к железобетонной конструкции значительные механического характера нагрузки раньше, чем по истечении 28 дней. Хотя время схватывания бетона по таблицам, приведенным в строительных правилах, может быть и меньше. Особенно это касается бетонов, приготовленных с применением портландцемента марки 400.

Проектирование, строительство и окончательное обустройство любых построек с применением железобетонных компонентов требует внимательного отношения ко всем стадиям возведения. Но от тщательности изготовления бетонных составляющих, в особенности фундаментов, в значительной степени зависит долговечность и надежность всего сооружения. Соблюдение сроков, за какое время схватываются бетонные смеси и составы, можно с уверенностью назвать основой успеха в любом строительном процессе.

Чтобы эффективно спланировать все строительные работы, нужно знать, сколько времени застывает бетон. И здесь есть ряд тонкостей, которые во многом определяют качество возведенной конструкции. Ниже мы подробно опишем, как происходит высушивание раствора, и на что нужно обращать внимание при организации сопутствующих операций.

Чтобы материал получился надежным, важно правильно организовать его высушивание

Теория полимеризации цементного раствора

Чтобы руководить процессом, очень важно понимать, как именно он происходит. Именно поэтому стоит заранее изучить, что представляет собой застывание цемента (узнайте здесь, как сделать вазоны из бетона).

На самом деле этот процесс является многоступенчатым. В него входят как набор прочности, так и собственно высыхание.

Давайте рассмотрим эти стадии более подробно:

• Затвердевание бетона и других растворов на основе цемента начинается с так называемого схватывания . При этом находящееся в опалубке вещество вступает в первичную реакцию с водой, благодаря чему начинает приобретать определенную структуру и механическую прочность.
• Время схватывания зависит от множества факторов . Если взять за эталон температуру воздуха в 200С, то для раствора М200 процесс стартует примерно через два часа после заливки и длится около часа-полутора.
• После схватывания происходит отвердевание бетона . Здесь основная масса цементных гранул вступает в реакцию с водой (по этой причине процесс иногда называют гидратацией цемента). Оптимальными условиями для гидратации является влажность воздуха около 75% и температура от 15 до 200С.
• При температуре ниже 100С есть риск, что материал так и не наберет проектную прочность, вот почему для работы в зимний период нужно применять специальные антиморозные добавки .

График набора прочности

• Прочность готовой конструкции и скорость отвердевания раствора взаимосвязаны . Если состав будет терять воду слишком быстро, то не весь цемент успеет прореагировать, и внутри конструкции сформируются очаги низкой плотности, которые могут стать источником трещин и других дефектов.

Обратите внимание! Резка железобетона алмазными кругами после полимеризации часто наглядно демонстрирует неоднородную структуру плит, залитых и просушенных с нарушением технологии.

Фото распила с явно видными дефектами

• В идеале до полного отвердения раствору требуется 28 суток . Впрочем, если к конструкции не выдвигаются слишком строгие требования по несущей способности, то можно начинать ее эксплуатировать уже через три-четыре дня после заливки.

Планируя строительные или ремонтные работы, важно верно оценить все факторы, которые будут влиять на скорость обезвоживания раствора (читайте также статью «Неавтоклавный газобетон и его особенности»).

Специалисты выделяют следующие моменты:

Процесс виброуплотнения

• Во-первых, важнейшую роль играют, условия окружающей среды. В зависимости от температуры и влажности залитый фундамент может либо высохнуть буквально за несколько дней (и тогда не наберет проектную прочность), либо оставаться мокрым больше месяца.
• Во-вторых – плотность укладки. Чем плотнее материал, тем медленнее он теряет влагу, а значит, более эффективно происходит гидратация цемента. Для уплотнения чаще всего используется виброобработка, но при выполнении работ своими руками можно обойтись и штыкованием.

Совет! Чем плотнее материал, тем сложнее его обрабатывать после упрочнения. Вот почему для конструкций, при возведении которых применялось виброуплотнение, чаще всего требуется алмазное бурение отверстий в бетоне: обычные буры слишком быстро изнашиваются.

• Состав материала также оказывает влияние на скорость протекания процесса. Главным образом темпы обезвоживания зависят от пористости наполнителя: керамзит и шлак накапливают микроскопические частицы влаги, и отдают их куда медленнее, чем песок или гравий.
• Также для замедления сушки и более эффективного набора прочности широко применяются влагоудерживающие добавки (бентонит, мыльные растворы и т.д.). Конечно, цена конструкции при этом возрастает, но зато не нужно беспокоиться о преждевременном пересыхании.

Модификатор для бетонов

• Кроме всего вышеперечисленного инструкция рекомендует обращать внимание и на материал опалубки. Пористые стенки из необрезной доски оттягивают из краевых участков значительное количество жидкости. Потому для обеспечения прочности лучше использовать опалубку из металлических щитов или же укладывать внутрь дощатого короба полиэтиленовую пленку.

Пористая опалубка активно «тянет» влагу из материала

Советы по организации процесса

Самостоятельная заливка бетонных фундаментов и полов должна осуществляться по определенному алгоритму.

Чтобы удержать влагу в толще материала и способствовать максимальному набору прочности, действовать нужно так:

• Для начала выполняем качественную гидроизоляцию опалубки. Для этого деревянные стенки покрываем полиэтиленом или используем специальные пластиковые разборные щиты.
• В состав раствора вводим модификаторы, действие которых направлено на уменьшение скорости испарения жидкости. Также можно применять добавки, позволяющие материалу быстрее набирать прочность, но стоят они довольно дорого, потому и применяют их в основном в многоэтажном строительстве.
• Затем заливаем бетон, тщательно его уплотняя. Для этой цели лучше всего задействовать специальный виброинструмент. Если же такого приспособления нет – обрабатываем заливаемую массу лопатой или металлическим прутом, удаляя пузыри воздуха.

Чем меньше влаги уйдет в первые дни, тем прочнее будет основание

• Поверхность раствора после схватывания накрываем полиэтиленовой пленкой. Делается это для того, чтобы снизить потери влаги в первые несколько суток после укладки.

Обратите внимание! Осенью полиэтилен также защищает цемент, находящийся на открытом воздухе, от осадков, размывающих поверхностный слой.

• Примерно через 7-10 дней можно демонтировать опалубку. После демонтажа внимательно осматриваем стенки конструкции: если они влажные, то можно оставить их открытыми, а вот сухие лучше тоже накрыть полиэтиленом.
• После этого раз в два-три дня снимаем пленку и инспектируем поверхность бетона. При появлении большого количества пыли, трещин или отслоения материала увлажняем застывший раствор из шланга и снова покрываем полиэтиленом.
• На двадцатый день снимаем пленку и продолжаем сушку в естественном режиме.
• После того, как с момента заливки пройдет 28 суток, можно начинать следующий этап работ. При этом, если мы все сделали правильно, нагружать конструкцию можно «по полной» — прочность ее будет максимальной!

Зная, сколько времени застывает бетонный фундамент, мы сможем правильно организовать все остальные строительные работы. Однако ускорять этот процесс нельзя, поскольку необходимые эксплуатационные характеристики цемент приобретает только тогда, когда отвердевает в течение достаточного времени (узнайте также как построить бетонный погреб).

Более подробная информация по данному вопросу изложена на видео в этой статье.