«ФИЗИКА ЗА ЧАЙНЫМ СТОЛОМ»
Этот нетрадиционный урок проводится после того, как изучены темы: «Тепловые явления» и «Агрегатные состояния вещества».
ЦЕЛЬ УРОКА: Обобщить и углубить знания, полученные при изучении тем «Тепловые явления» и «Агрегатные состояния вещества», развитие интереса к предмету.
ЗАДАЧИ УРОКА: 1 повторение знаний по данной теме
2 Воспитание культуры общения друг с другом, ответственности за выполнение своей работы перед товарищами.
3 Формирование умений взглянуть на изучаемые явления под другим углом зрения.
ЭПИГРАФ К УРОКУ: УСТАЛ – ПРОСИ ЧАЮ.
ЖАРКО – ВЫПЕЙ ЧАЮ.
ХОЧЕШЬ СОГРЕТЬСЯ – ПЕЙ ЧАЙ.
ПОДГОТОВКА: 1.Каждой группе – чай, сладости, салфетки, скатерть, куклу-грелку на чайник, чашку.
2 Самовар, пиалу, стакан с подстаканником. Найти материал о национальных традициях чаепития и методах заваривания чая.
Класс делится на несколько групп. Каждой группе заранее даётся задание подготовить вопрос по теме урока, чтобы задать его другой команде, сочинить стихотворение о кипении …. Выяснить, как правильно нужно заваривать чай.
ХОД УРОКА:
Вступление: ритуалу чаепития посвящены восточные трактаты. Однако, посмотрев на этот процесс под особым углом зрения, мы найдём в нём множество интересных физических явлений, объяснения которым нет даже в самом толстом трактате. Сегодня мы обратим внимание на такие явления и попытаемся объяснить их.
1 КОНКУРС ВОПРОСОВ И ОТВЕТОВ: «ПОКА ЧАЙНИК ЗАКИПАЕТ» (вопросы записываем файлы)
1Какой чайник быстрее закипит: с открытой или с закрытой крышкой? В каком случае уходит больше энергии и времени?
ОТВЕТ: Быстрее закипит чайник с закрытой крышкой…. При кипячении воды в закрытом чайнике вырвавшиеся из воды молекулы скоро образуют под крышкой насыщенный пари, возвращаясь обратно в воду, отдают ей свою избыточную энергию.
Поэтому в закрытом чайнике затрачивается меньше энергии и меньше времени.
2Почему перед закипанием чайник шумит?
Ответ: В воде есть растворённый воздух, который при нагревании образует мелкие пузырьки. В этих пузырьках собирается водяной пар. Под действием архимедовой силы пузырьки всплывают, попадая при этом в не прогретые слои воды. Водяной пар в пузырьках конденсируется, пузырьки сильно сжимаются, и в жидкости распространяется звуковой сигнал.
3.Что сильнее обжигает 100-градусный пар или кипяток?
ОТВЕТ: При конденсации количество теплоты выделяется
Q = c m (t-t) + L m
при открывании крышки пар конденсируется на руке. Кроме того, значительно больше оказывается площадь поражения.
4.Чайник закипает. Приготовим сосуды для чая. Какова форма сосудов? Почему удобна для чаепития пиала? Когда вошли в обиход стаканы и хороши ли серебро и алюминий в качестве материала для подстаканников?
ОТВЕТ: Сосуды и старинные чашки для чая имеют форму подобную пиале, с большим зеркалом поверхности, так что верхний слой налитой в неё жидкости, благодаря большей площади поверхности остывает быстрее, чем у дна, и его можно пить не обжигаясь. Покидают жидкость наиболее быстрые молекулы, и поэтому нижние слои чая долго остаются горячими.
Стаканы вошли в обиход в19 ВЕКЕ, в связи с дороговизной фарфоровых чашек. Серебро и алюминий обладают хорошей теплопроводностью и с этой точки зрения неудобны, так как быстро нагреваются от чая и быстро отдают тепло в окружающую среду.
Пришла пора заваривать чай.
Какие правила заварки чая вы знаете, какие физические явления происходят при заварке и после, когда в чай добавляют сахар?
Существуют несколько общепринятых правил так, например:
1.Воду для чая надо снимать с огня в тот момент, когда она закипит «белым ключом», т. е. совершенно побелеет от массы бегущих со дна пузырьков, но ещё не успеет забурлить. В передержанном на огне кипятке разрушается чайный букет;
2.Известно также, что вкус чая зависит от температуры, при которой он заварен. Чем выше температура в момент заварки, тем чай вкуснее, его букет более полный, поэтому перед заваркой чайник один - два раза ополаскивают кипятком. Однако перегревать его не надо,- от этого чай горчит;
3.Лучше использовать чайник из фарфора, а не из металла. Фарфоровый чайник обладает меньшей теплопроводностью, поэтому остывает медленнее
и лучше сохраняет тепло;
4.Чёрного чая нужно брать полную (с верхом) чайную ложку, т. е. 2-3г на два стакана кипятка. Всыпав чай, в чайник наливают кипяток, закрывают крышкой и укутывают сверху полотняной салфеткой или помещают на него куклу - грелку так, чтобы она закрыла отверстия на крышке и носике (это нужно в основном не для тепла – чай преть не должен, - а для уменьшения утечки с паром ароматических веществ). Наполнять чайник можно сразу доверху. Заваривать чай надо вдали от продуктов со специфическим запахом – рыбы, сырого мяса, сала и т. д. (они могут испортить чайный аромат в результате диффузии легколетучих специфически пахнущих веществ).
5.Настаивать чай (чёрный) следует 4-5 мин. Все ароматические вещества и экстракты переходят за это время в настой. Здесь мы вновь встречаемся с явлением диффузии, но в жидкости (окрашивание кипятка и приобретение им специфического вкуса), а также с явлением диффузии в газах (ощущается запах чая). Долго настаивать чай не следует – в него попадают и вредные вещества (например, алкалоид гуанин), ухудшается вкус, теряется аромат.
Люди пьют чай в зависимости от национальных традиций и личных вкусов по-разному: с лимоном, грейпфрутом, молоком, мёдом, вареньем, сиропом, ягодами, сахаром, корицей и т. д. Здесь мы опять встречаемся с явлением диффузии – чай приобретает вкус того компонента, который в него добавляется.
ПРОВЕДЕНИЕ ОПЫТОВ.
1.Опыт с блюдцем, стаканом, кипятком: В блюдце наливаем кипяток и ставим туда стакан вверх дном. Вода из блюдца поднимается в стакан. Объясните явление.
2.Можно ли вскипятить воду в бумажной спичечной коробочке?
3.Как движутся чаинки при размешивании ложкой и почему?
Ответ: Их происхождение связано с неодинаковым торможением жидкости у дна стакана и вблизи свободной поверхности. На глубине вследствие, большого трения о дно стакана жидкость тормозится сильнее, чем у поверхности, поэтому у частичек жидкости, находящихся на одинаковых расстояниях от оси вращения, оказываются разные скорости – чем ближе к дну стакана, тем меньше. Попадая в вихревые потоки, чаинки постепенно собираются в центре на дне стакана.
4.Поместим стеклянную банку над носиком кипящего чайника. Банка запотевает и через некоторое время нагревается. Объясните наблюдаемое явление. Где оно применяется?
Ответ: Капельки воды на банке из-за конденсации пара на более холодном стекле. Банка нагревается потому, что при конденсации пара выделяется энергия. Используется в конденсаторах паровых установок, опреснителях воды, дистилляторах. В быту для стерилизации банок.
5.Опыт с термометрами: шарик первого погружён в чашку с водой, а шарик второго расположен над водой, но остаётся влажным, так как обёрнут марлей, конец которого погружён в ту же чашку. Почему второй термометр показывает более низкую температуру?
Ответ: благодаря рыхлому плетению марля имеет большую наружную поверхность, что способствует усиленному испарению воды. Происходит уменьшение внутренней энергии остающейся в марле жидкости, следовательно, понижается её температура.
ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ.
