Тепловые процессы · урок 11 из 21

Удельная теплота парообразования. Энергия топлива

Физика · 8 класс · базовый уровень
ФРП «Физика» (базовый уровень), Москва – 2025 · строка R02 · PHY8-018

Паспорт: R02 «1.2 Тепловые процессы» (21 ч), урок 11/21, единицы R02.15 «Удельная теплота парообразования», R02.16 «Энергия топлива». Тип урока — Н (новый материал).
Хронометраж: цели и актуализация 6 мин (сл. 2–3) · проблема и новый материал 16 (сл. 4–9, 11–12) · закрепление 16 (сл. 10, 13–15) · рефлексия 3 и ДЗ 2 (сл. 16). Если не успеваете — задания 5–6 со сл. 14 перенести в ДЗ.
Оборудование (демонстрация): колба или чайник с водой, спиртовка или электроплитка, термометр, холодная тарелка/стекло для конденсации пара; кусочек сухого горючего или свеча.

R02.15 · R02.16

Цели урока

Сегодня вы научитесь

Использовать понятие

«удельная теплота парообразования» $L$ (REQ-1.1, REQ-1.4)

Рассчитывать

энергию при парообразовании и конденсации $Q = L m$ (REQ-1.7)

Читать график

нагревания и кипения $t (τ)$ (REQ-1.4)

Объяснять

откуда берётся энергия при сгорании топлива (REQ-1.6)

REQ-1.1: «использовать понятия»; REQ-1.4: «описывать изученные свойства тел и физические явления, используя физические величины… обозначения и единицы физических величин… строить графики изученных зависимостей»; REQ-1.7: «решать расчетные задачи в 2 – 3 действия…»; REQ-1.6: «объяснять физические процессы… строить объяснение из 1–2 логических шагов». Элементы содержания EL-6.12, EL-6.14.
Вид деятельности ФРП: «Решение задач, связанных с вычислением количества теплоты в процессах теплопередачи при … испарении и конденсации».

повторение: R02.6 · R02.11 · R02.14

Вспомним

Что происходит на каждом участке графика?

Q = c m (t_{2} - t_{1})

нагревание и охлаждение

Q = λm

плавление и кристаллизация

На участке BC горелка работает, а

t

не растёт. Куда идёт энергия?

6 мин. График — нагревание воды и кипение (урок PHY8-017). Вопросы: какой участок — нагревание, какой — кипение? Чему равна температура кипения воды при нормальном давлении? (100 °C.) Что происходит с водой на участке BC? (Кипит, превращается в пар.)
Главный вопрос урока: энергия поступает, а температура постоянна — значит, энергия идёт не на увеличение скорости молекул. На что? Ответ — сл. 5.
Аналогия с плавлением (PHY8-014, PHY8-015): при плавлении температура тоже постоянна, энергия считается по формуле $Q = λm$ .

R02.15

Проблема

Что требует больше энергии для 1 кг воды?

Сначала голосование: что требует больше энергии — ① или ②? Большинство выбирает ①, ведь там температура меняется на 80 °C, а во ② не меняется вовсе.
① $Q = c m (t_{2} - t_{1})$ = 4200 · 1 · 80 = 336 000 Дж = 336 кДж (проверка по формуле прошлых уроков). ② 2 300 000 Дж = 2300 кДж — откуда это число, разберём на сл. 6–7. Отношение 2300 : 336 ≈ 6,8.
Бытовое наблюдение: чайник закипает за несколько минут, а выкипает полностью — за долгое время (на графике сл. 3 участок BC длиннее AB).

R02.15

Модель

Куда идёт энергия при кипении

Энергия идёт на отрыв молекул друг от друга. Внутренняя энергия пара больше, чем у воды при той же температуре.

Объяснение на основе атомно-молекулярного учения (вид деятельности ФРП): чтобы молекула вылетела из жидкости, она должна преодолеть притяжение соседних молекул (пунктир). На это и расходуется энергия; скорость теплового движения не растёт — поэтому температура постоянна.
Вопрос: у кого больше внутренняя энергия — у 1 кг воды при 100 °C или у 1 кг пара при 100 °C? (У пара — на 2,3 МДж.)
Типичная ошибка: «энергия на кипении пропадает». Нет — она переходит во внутреннюю энергию пара.

R02.15

Новая величина

Удельная теплота парообразования

Удельная теплота парообразования $L$ — количество теплоты, нужное, чтобы превратить в пар 1 кг жидкости при температуре кипения.

Q = L m

Q

количество теплоты, Дж

L

удельная теплота парообразования, Дж/кг

m

масса жидкости, кг

R02.15

Справочные данные

У воды $L$ самая большая из жидкостей таблицы

L_{воды} = 2, 3 \cdot 1 0^{6} \frac{Дж}{кг}

Чтобы превратить в пар 1 кг воды при 100 °C, нужно 2,3 МДж.

При конденсации 1 кг пара выделяется столько же — 2,3 МДж.

R02.15 · повторение R02.11–R02.12

Схема

Получает или отдаёт энергию?

R02.15

Образец решения

2 кг воды при 20 °C полностью превратить в пар

$c = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot ^{\circ} C}, L = 2, 3 \cdot 1 0^{6} \frac{Дж}{кг}$

$Q_{1} = c m (t_{2} - t_{1})$

$Q_{1} = 4200 \cdot 2 \cdot 80 = 672000$ Дж

$Q_{2} = L m = 2, 3 \cdot 1 0^{6} \cdot 2 = 4600000$ Дж

$Q = Q_{1} + Q_{2} = 5272000$ Дж

$Q \approx 5, 3$ МДж

R02.15

Конденсация

Почему ожог паром опаснее, чем кипятком?

0,1 кг пара при 100 °C → вода при 20 °C

$Q_{1} = L m = 2, 3 \cdot 1 0^{6} \cdot 0, 1 = 230000$ Дж

$Q_{2} = c m (t_{1} - t_{2}) = 4200 \cdot 0, 1 \cdot 80 = 33600$ Дж

$Q = Q_{1} + Q_{2} = 263600$ Дж

Кипяток той же массы отдаёт только

Q_{2}

— почти в 8 раз меньше.

R02.16

Энергия топлива

Откуда энергия при горении?

При горении атомы соединяются в новые молекулы — выделяется энергия. Продукты горения движутся быстрее: температура растёт.

Горение — химическая реакция соединения топлива с кислородом. При образовании каждой молекулы углекислого газа выделяется энергия; частицы продуктов движутся быстрее, их внутренняя энергия больше — пламя и окружающие тела нагреваются.
Сравнение с кипением (REQ-1.2): при кипении молекулы воды остаются молекулами воды (физическое явление); при горении образуются новые вещества (химическая реакция).
Без кислорода горения нет: свеча под стаканом гаснет — можно показать демонстрацию.

R02.16

Энергия топлива

Виды топлива и путь его энергии

твёрдое

дрова, уголь, торф

жидкое

нефть, бензин, керосин

газообразное

природный газ, пропан

Энергия топлива — это энергия, которая выделяется при его сгорании. Цепочка ТЭЦ: топливо сгорает в котле → вода получает $Q = c m Δ t + L m$ и превращается в пар → пар вращает турбину и отдаёт энергию при конденсации (отопление).
Вопрос: какое топливо используют у вас дома, в машине, на ближайшей ТЭЦ? (REQ-1.3 — распознавать явления в окружающем мире.)
Вне урока: сколько энергии даёт сгорание 1 кг топлива — удельная теплота сгорания $q$ и формула $Q = q m$ (следующий урок PHY8-019); экология — PHY8-020.

R02.15 · R02.16

Осторожно

Типичные ошибки

Где ошибаются	Неверно	Верно
забыли нагревание	20 °C → пар: $Q = L m$	$Q = c m Δ t + L m$
подставили $Δ t$	$Q = L m Δ t$	$Q = L m$ — без температуры
степень десяти	$2, 3 \cdot 1 0^{6} = 230000$	2 300 000 Дж/кг
конденсация	пар поглощает энергию	пар отдаёт $Q = L m$
горение	энергия берётся из пламени	из соединения атомов в молекулы

R02.15 · R02.16

Закрепление

Решите ( $L$ воды $2, 3 \cdot 1 0^{6}$ , спирта $0, 9 \cdot 1 0^{6}$ Дж/кг)

1базаСколько энергии нужно, чтобы превратить в пар 0,5 кг воды при 100 °C?

2базаСколько теплоты выделится при конденсации 200 г паров спирта при температуре кипения?

3базаНа испарение 0,2 кг эфира при температуре кипения затратили 80 кДж. Найдите

L

эфира.

4повыш.Сколько теплоты нужно, чтобы 3 кг воды при 50 °C нагреть до кипения и превратить в пар?

5практикаКипящий чайник забыли на плите. Вода получила ещё 1150 кДж. Сколько воды выкипело?

6повыш.Чем горение газа отличается от кипения воды с точки зрения молекул?

Ответы: 1) Q = 2,3·10⁶ · 0,5 = 1,15·10⁶ Дж = 1150 кДж. 2) Q = 0,9·10⁶ · 0,2 = 180 000 Дж = 180 кДж (выделяется). 3) L = 80 000 : 0,2 = 400 000 Дж/кг = 0,4·10⁶ Дж/кг — сверить с таблицей сл. 7 ✓.
4) Q₁ = 4200 · 3 · 50 = 630 000 Дж; Q₂ = 2,3·10⁶ · 3 = 6 900 000 Дж; Q = 7 530 000 Дж ≈ 7,5 МДж. 5) m = Q : L = 1 150 000 : 2 300 000 = 0,5 кг. 6) При кипении молекулы воды отрываются друг от друга, но остаются молекулами воды; при горении атомы соединяются с кислородом в новые молекулы, и энергия выделяется.
Задания 1–3 — все; 4–6 — по готовности. Если времени мало, 5–6 — в ДЗ.

R02.15 · ОГЭ

В формате ОГЭ

ОГЭ, линия 8: расчёт в тепловых явлениях

8Какое количество теплоты необходимо, чтобы 0,5 кг воды, взятой при температуре 40 °C, нагреть до кипения и полностью превратить в пар? Потерями энергии пренебречь.

Ответ: кДж

рефлексия · ДЗ

Итог урока

Проверьте себя и потренируйтесь

Ответьте одной фразой

Что показывает $L$ воды $2, 3 \cdot 1 0^{6}$ Дж/кг?
Куда идёт энергия при кипении?
Почему горящее топливо нагревает тела?

Домашнее задание

Сколько энергии выделится при конденсации 2 кг водяного пара при 100 °C?
0,2 кг пара при 100 °C превратили в воду при 50 °C. Сколько теплоты выделилось?
Тренажёр:
reknow.ru/8/physics/8_physics_teplota.htm

Рефлексия: чтобы превратить в пар 1 кг воды при температуре кипения, нужно 2,3·10⁶ Дж; на отрыв молекул друг от друга (внутренняя энергия пара больше); при горении атомы соединяются в новые молекулы и выделяется энергия.
Ответы ДЗ: 1) Q = 2,3·10⁶ · 2 = 4,6·10⁶ Дж = 4,6 МДж. 2) Q = 2,3·10⁶ · 0,2 + 4200 · 0,2 · 50 = 460 000 + 42 000 = 502 000 Дж = 502 кДж.
Следующий урок — PHY8-019 «Удельная теплота сгорания»: сколько энергии выделяется при сгорании 1 кг разного топлива, формула $Q = q m$ .

Паспорт соответствия · скрытый слайд

PHY8-018 · Удельная теплота парообразования; Энергия топлива

Поле	Значение
ФРП	«Физика» (базовый уровень), 7–9 кл., Москва – 2025 · 8 класс
Строка, урок	R02 «1.2 Тепловые процессы», 21 ч · урок 11/21 · тип Н (новый материал)
Единицы → слайды	R02.15 «Удельная теплота парообразования» → 2, 4–10, 13–16 · R02.16 «Энергия топлива» → 2, 11–14, 16 · повторение R02.6, R02.11, R02.14 → 3, 8
Результаты	REQ-1.1 (понятия) → 2, 6, 7 · REQ-1.4 (величины, единицы, графики) → 3, 6, 7, 9 · REQ-1.7 (задачи в 2–3 действия) → 9, 10, 14, 15 · REQ-1.6 (объяснение процессов) → 5, 10, 11 · REQ-1.2 (различать явления) → 11, 14 · REQ-1.3 (явления в окружающем мире) → 12 · REQ-1.16 (безопасность) → 10
Элементы	EL-6.12 → 3–10 · EL-6.14 → 11–12
Виды деятельности	«Объяснение явлений испарения и конденсации на основе атомно-молекулярного учения» → 5, 8 · «Решение задач, связанных с вычислением количества теплоты в процессах теплопередачи при … испарении и конденсации» → 9, 10, 14, 15 · «Анализ работы и объяснение принципа действия теплового двигателя» — подготовка → 12
ОГЭ	линия 8 (расчёт: тепловые явления) → 15
Вне урока	удельная теплота сгорания q и Q = qm — PHY8-019; тепловые двигатели, КПД, экология — PHY8-020; закон сохранения энергии в тепловых процессах — PHY8-021; влажность воздуха — по КТП
Проверки	автопроверка: pending · методист: pending

Удельная теплота парообразования. Энергия топлива

Сегодня вы научитесь

Использовать понятие

Рассчитывать

Читать график

Объяснять

Что происходит на каждом участке графика?

Что требует больше энергии для 1 кг воды?

Куда идёт энергия при кипении

Удельная теплота парообразования

У воды L самая большая из жидкостей таблицы

Получает или отдаёт энергию?

2 кг воды при 20 °C полностью превратить в пар

Почему ожог паром опаснее, чем кипятком?

Откуда энергия при горении?

Виды топлива и путь его энергии

твёрдое

жидкое

газообразное

Типичные ошибки

Решите (L воды 2,3⋅106, спирта 0,9⋅106 Дж/кг)

ОГЭ, линия 8: расчёт в тепловых явлениях

Проверьте себя и потренируйтесь

Ответьте одной фразой

Домашнее задание

PHY8-018 · Удельная теплота парообразования; Энергия топлива

У воды $L$ самая большая из жидкостей таблицы

Решите ( $L$ воды $2, 3 \cdot 1 0^{6}$ , спирта $0, 9 \cdot 1 0^{6}$ Дж/кг)