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.
Теория полимеризации цементного раствора
Чтобы руководить процессом, очень важно понимать, как именно он происходит. Именно поэтому стоит заранее изучить, что представляет собой застывание цемента ().
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 20 0 С, 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 20 0 С.
- При температуре ниже 10 0 С есть риск, что материал так и не наберет проектную прочность, вот почему для работы в зимний период нужно применять специальные антиморозные добавки .
- 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.
- 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.
Факторы, влияющие на застывание
Планируя строительные или ремонтные работы, важно верно оценить все факторы, которые будут влиять на скорость обезвоживания раствора ().
Специалисты выделяют следующие моменты:
- 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.
- 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.
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.
- 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!
Вывод
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 ().
Более подробная информация по данному вопросу изложена на видео в этой статье.
Многим начинающим строителям знакомо неизбежное появление дефектов на поверхности бетона: мелкие трещины, сколы, быстрый выход из строя покрытия. Причина не только в несоблюдении правил бетонирования, или в создании цементного раствора с неправильным соотношением компонентов, чаще проблема кроется в отсутствии ухода за бетоном на этапе застывания.
Время схватывания цементного раствора зависит от многочисленных факторов: температуры, влажности, ветра, воздействия прямых солнечных лучей и т. п. Важно на этапе застывания увлажнять бетон, это позволит приобрести максимальную прочность и целостность покрытия.
Время схватывания цементного раствора зависит от многочисленных факторов
Общие сведения
В зависимости от того, при какой температуре застывает цемент, отличается и период затвердевания. Наилучшая температура - 20°С. В идеальных условиях процесс занимает 28 суток. В жарких регионах или в холодные периоды года обеспечить данную температуру сложно или невозможно.
Зимой бетонирование требуется по ряду причин:
- закладывание фундамента под здание, которое располагается на осыпающихся грунтах. В тёплый период года невозможно выполнить строительство;
- зимой производители делают скидки на цемент. Порой сэкономить на материале можно действительно неплохо, но хранение до наступления тепла является нежелательным решением, ведь качество цемента снизится. Заливание бетоном внутренних поверхностей зданий и даже наружные работы зимой вполне уместны при наличии скидок;
- частные работы по бетонированию;
- зимой больше свободного времени и проще взять отпуск.
Недостатком работы в холодное время является сложность копания траншеи и необходимость оборудования места обогрева для рабочих. С учётом дополнительных затрат экономия наступает не всегда.
Особенности заливки бетона при низких температурах
Время застывания цементного раствора зависит от температуры. При низкой температуре время существенно увеличивается. В строительной сфере принято называть погоду холодной при снижении уровня термометра в среднем до отметки 4°С. Чтобы успешно использовать цемент в холода, важно предпринять защитные меры для предотвращения замерзания раствора.
Особенности заливки бетона при низких температурах Схватывание бетона в условиях низких температур протекает несколько иначе, наибольшее значение на итоговый результат оказывает температура воды. Чем теплее жидкость, тем быстрее протекает процесс. В идеале для зимы стоит обеспечить показатель термометра на уровне 7-15°. Даже в условиях подогрева воды окружающий холод замедляет скорость гидратации цементного раствора. Приобретение прочности и схватывание занимает больше времени.
Для расчёта сколько застывает цемент важно учесть закономерность, что падение температуры на 10° приводит к снижению скорости отвердения в 2 раза. Важно проводить расчёты, так как преждевременное снятие опалубки или эксплуатация бетона может привести к разрушению материала. Если окружающая температура опустится до -4°С и отсутствуют добавки, утеплители или подогрев, раствор кристаллизуется, а процесс гидратации цемента остановится. Конечное изделие утратит 50% прочности. Время застывания увеличится в 6-8 раз.
Несмотря на то, что следует определять, сколько времени застывает бетон, и приходится контролировать процесс твердения, есть обратная сторона – возможность улучшить качество результата. Снижение температуры увеличивает прочность бетона, но только до критической отметки -4°С, хотя процедура и требует больше времени.
Факторы, влияющие на застывание
На этапе планирования работ с цементом важным фактором, влияющим на конечный результат, является скорость обезвоживания бетона. На процесс гидратации влияют многочисленные факторы, точнее определить сколько застывает цементный раствор можно с учётом факторов:
- окружающая среда. Учитывают влажность и температуру воздуха. При высокой сухости и жаре бетон застынет всего за 2-3 дня, но ожидаемую прочность он не успеет приобрести. В противном случае он останется мокрым на протяжении 40 дней или больше;
Факторы, влияющие на застывание бетона - плотность заливки. По мере уплотнения цемента снижается скорость отдачи влаги, это улучшает процедуру гидратации, но несколько уменьшает скорость. Уплотнять материал лучше с помощью виброплиты, но подойдёт и прокалывание раствора вручную. Если состав плотный, его будет сложно обрабатывать после застывания. На этапе финишной отделки или прокладывания коммуникаций в уплотнённом бетоне приходится использовать алмазное бурение, так как победитовые свёрла быстро подвергаются износу;
- состав раствора. Фактор достаточно важен, ведь уровень пористости наполнителя влияет на темпы обезвоживания. Медленнее застывает раствор с керамзитом и шлаком, в наполнителе скапливается влага, а отдают её медленно. С гравием или песком состав высыхает быстрее;
- наличие добавок. Снизить или ускорить этапы затвердевания раствора помогают специальные добавки с влагоудерживающими свойствами: раствор мыла, бетонит, противоморозные присадки. Приобретение подобных компонентов увеличивает сумму работ, но многие присадки упрощают работу с составом и увеличивают качество результата;
- материал опалубки. Время застывания цемента зависит от склонности впитывать или сохранять влагу опалубкой. Влияние на скорость затвердения оказывают пористые стенки: нешлифованные доски, пластик со сквозными отверстиями или неплотным монтажом. Лучший способ выполнить строительные работы в срок и с сохранением технических характеристик бетона – применять щиты из металла или поверх дощатой опалубки устанавливать полиэтиленовую плёнку.
На то, сколько застывает цементный раствор, также оказывает влияние тип основания. Сухая земля быстро впитывает влагу. При затвердении бетона на солнце время затвердения увеличивается в разы, чтобы предотвратить получение низкой прочности материала следует постоянно увлажнять поверхность и затенять участок.
Искусственное увеличение скорости застывания
Время затвердевания цементного раствора в холодное время сильно увеличивается, но сроки все равно остаются ограниченными. Чтобы ускорить процедуру, разработаны различные методики.
BITUMAST Противоморозная добавка в бетон В современном строительстве время высыхания можно ускорить с помощью:
- внесение присадок;
- электроподогрев;
- повышение необходимых пропорций цемента.
Использование модификаторов
Самый простой способ выполнить работы в срок даже зимой – применять модификаторы. При внесении определенной пропорции наступает сокращение сроков гидратации, при использовании некоторых присадок происходит твердение даже в -30°С.
Условно добавки, влияющие на скорость затвердения, разделяются на несколько групп:
- тип С – ускорители высыхания;
- тип Е – водозамещающие добавки с ускоренным застыванием.
Калькулятор застывания фундамента и отзывы показывают максимальную эффективность при внесении в раствор хлорида калия. Материал расходится экономно, так как его массовая доля составляет до 2%.
Если применять смеси отвердения бетона типа С, стоит позаботиться о подогреве, так как они не защищают от замерзания.
Пластификаторы и добавки для бетона Рекомендуется позаботиться о прокладке коммуникации в фундаменте или стяжке заранее, иначе потребуется бурение отверстий. Проделывание коммуникационных отверстий после застывания приведёт к необходимости в специальном инструменте и . Процедура достаточно трудоёмкая и снижает прочность конструкции.
Подогрев бетона
Преимущественно для подогрева состава применяют особый кабель, который преобразует электрический ток в тепло. Методика обеспечивает наиболее естественный путь застывания. Важным фактором является необходимость следования инструкции по монтажу провода. Способ защищает от кристаллизации жидкости, также существуют инструменты (фен, сварочный аппарат) и теплоизоляция для защиты от замерзания.
Увеличение дозировки цемента
Повышение концентрации цемента применяется исключительно при небольшом уменьшении температуры. Увеличение дозировки важно выполнять в небольшом количестве, иначе качество и долговечность значительно снизятся.
Бетон – многофункциональный состав, из которого можно возвести любые конструкции. В современном строительстве используются самые разные составы цемента и способы его обработки:
- первым этапом строительства здания является составление схемы и расчёт нагрузки. Прочность и зависит от различных характеристик. Важно соблюсти все правила кладки для получения расчётной прочности;
- в частном строительстве распространены . Они улучшают теплоизоляционные свойства, снижают нагрузку на фундамент, позволяют легко и быстро укладывать стены. Их можно изготавливать самостоятельно. формируются по аналогичному алгоритму с блоками;
- во влажных помещениях есть необходимость в дополнительной защите бетона. Используется специальная , так как стандартные смеси не покрывают бетонную стену полностью;
- одной из самых востребованных и частых процедур работы с раствором является стяжка. Пропорции цемента и песка для стяжки отличаются в зависимости от поставленной задачи.
Вывод
Бетонирование в условиях жары или холода требует принятия особых мер. Если создать идеальные условия для гидратации бетона, он приобретёт высокую прочность, будет способен выдерживать значительные несущие нагрузки и приобретёт устойчивость к разрушению. Главная задача строителя – предотвратить замерзание или преждевременное высыхание раствора.
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.
| Температура бетона, С | Срок твердения бетона, сутки | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 14 | 28 | |
| Прочность бетона, % | |||||||||
| 0 | 20 | 26 | 31 | 35 | 39 | 43 | 46 | 61 | 77 |
| 10 | 27 | 35 | 42 | 48 | 51 | 55 | 59 | 75 | 91 |
| 15 | 30 | 39 | 45 | 52 | 55 | 60 | 64 | 81 | 100 |
| 20 | 34 | 43 | 50 | 56 | 60 | 65 | 69 | 87 | - |
| 30 | 39 | 51 | 57 | 64 | 68 | 73 | 76 | 95 | - |
| 40 | 48 | 57 | 64 | 70 | 75 | 80 | 85 | - | - |
| 50 | 49 | 62 | 70 | 78 | 84 | 90 | 95 | - | - |
| 60 | 54 | 68 | 78 | 86 | 92 | 98 | - | - | - |
| 70 | 60 | 73 | 84 | 96 | - | - | - | - | - |
| 80 | 65 | 80 | 92 | - | - | - | - | - | - |
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.
| Марка цемента | Время твердения различных марок бетона | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| за 14 суток | за 28 суток | |||||||
| 100 | 150 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 400 | |
| 300 | 0.65 | 0.6 | 0.75 | 0.65 | 0.55 | 0.5 | 0.4 | - |
| 400 | 0.75 | 0.65 | 0.85 | 0.75 | 0.63 | 0.56 | 0.5 | 0.4 |
| 500 | 0.85 | 0.75 | - | 0.85 | 0.71 | 0.64 | 0.6 | 0.46 |
| 600 | 0.9 | 0.8 | - | 0.95 | 0.75 | 0.68 | 0.63 | 0.5 |
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.
Цели и задачи урока: совершенствование навыков умения графического решения задач, повторение основных физических понятий по данной теме; развитие устной и письменной речи, логического мышления; активизации познавательной деятельности через содержание и степень сложности задач; формирование интереса к теме.
План урока.
Ход урока
Необходимые оборудование и материалы: компьютер, проектор, экран, доска, программа Ms Power Point, у каждого ученика: термометр лабораторный, пробирка с парафином, пробиркодержатель, стакан с холодной и горячей водой, калориметр.
Управление:
Запуск презентации "клавиша F5", остановка - "клавиша Esc".
Смены всех слайдов организованы по щелчку левой кнопкой мыши (или по клавише "стрелка вправо").
Возврат к предыдущему слайду "стрелка влево".
I. Повторение изученного материала.
1. Какие агрегатные состояния вещества вы знаете? (Слайд 1)
2. Чем определяется то или иное агрегатное состояние вещества? (Слайд 2)
3. Приведите примеры нахождения вещества в различных агрегатных состояниях в природе. (Слайд 3)
4. Какое практическое значение имеют явления перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое? (Слайд 4)
5. Какой процесс соответствует переходу вещества из жидкого состояния в твёрдое? (Слайд 5)
6. Какой процесс соответствует переходу вещества из твердого состояния в жидкость? (Слайд 6)
7. Что такое сублимация? Приведите примеры. (Слайд 7)
8. Как изменяется скорость молекул вещества при переходе из жидкого состояния в твердое?
II. Изучение нового материала
На уроке мы изучим процесс плавления и кристаллизации кристаллического вещества - парафина, построим график данных процессов.
В ходе выполнения физического эксперимента выясним, как изменяется температура парафина при нагревании и охлаждении.
Выполнять эксперимент вы будете по описаниям к работе.
Перед выполнением работы напомню вам правила по технике безопасности:
При выполнении лабораторной работы будьте внимательны и осторожны.
Техника безопасности.
1. В калориметрах находится вода 60?С, будьте аккуратны.
2. При работе со стеклянными приборами соблюдайте осторожность.
3. Если случайно разбили прибор, то сообщите учителю, не убирайте осколки самостоятельно.
III. Фронтальный физический эксперимент.
На столах учащихся находятся листы с описанием работы (Приложение 2), по которым они выполняют эксперимент, строят график процесса и делают выводы. (Слайды 5).
IV. Закрепление изученного материала.
Подведение итогов фронтального эксперимента.
Выводы:
При нагревании парафина в твёрдом состоянии до температуры 50?С, температура увеличивается.
В процессе плавления температура остаётся постоянной.
Когда весь парафин расплавился, то при дальнейшем нагревании температура увеличивается.
При охлаждении жидкого парафина температура уменьшается.
В процессе кристаллизации температура остаётся постоянной.
Когда весь парафин отвердеет, при дальнейшем охлаждении температура уменьшается.
Структурная схема: "Плавление и отвердевание кристаллических тел"
(Слайд 12) Работа по схеме.
| Явления | Научные факты | Гипотеза | Идеальный объект | Величины | Законы | Применение |
| При плавлении кристаллического тела
температура не изменяется. При отвердевании кристаллического тела температура не изменяется |
При плавлении кристаллического тела
кинетическая энергия атомов увеличивается,
кристаллическая решётка разрушается. При отвердевании кинетическая энергия уменьшается происходит построение кристаллической решётки. |
Твёрдое тело - тело, атомы которого являются материальными точками, расположенные упорядоченно (кристаллическая решётка), взаимодействуют между собой силами взаимного притяжения и отталкивания. | Q- количество теплоты
Удельная теплота плавления |
Q = m - поглощается Q = m - выделяется |
1. Для расчёта количества теплоты 2. Для применения в технике, металлургии. 3. тепловые процессы в природе (таяние ледников, замерзание рек зимой, и т. д. 4. Напишите свои примеры. |
Температура, при которой происходит переход твердого вещества в жидкое состояние, называется температурой плавления.
Процесс кристаллизации будет идти также при постоянной температуре. Она называется температурой кристаллизации. При этом температура плавления равна температуре кристаллизации.
Таким образом, плавление и кристаллизация - два симметричных процесса. В первом случае вещество поглощает энергию извне, а во втором - отдает в окружающую среду.
Различные температуры плавления определяют области применения различных твердых тел в быту, технике. Из тугоплавких металлов изготавливают жаропрочные конструкции в самолетах и ракетах, атомных реакторах и электротехнике.
Закрепление знаний и подготовка к самостоятельной работе.
1. На рисунке изображен график нагревания и плавления кристаллического тела. (Слайд)
2. К каждой из ниже перечисленных ситуаций подберите график, который наиболее верно отражает происходящие с веществом процессы:
а) медь нагревают и плавят;
б) цинк нагревают до 400°С;
в) плавящийся стеарин нагревают до 100°С;
г) железо, взятое при 1539°С, нагревают до 1600°С;
д) олово нагревают от 100 до 232°С;
е) алюминий нагревают от 500 до 700°С.
Ответы: 1-б; 2-а; 3-в; 4-в; 5-б; 6-г;
На графике отражены наблюдения за изменением температуры двух
кристаллических веществ. Ответьте на вопросы:
а) В какие моменты времени началось наблюдение за каждым веществом? Сколько времени оно длилось?
б) Какое вещество начало плавиться раньше? Какое вещество расплавилось раньше?
в) Укажи температуру плавления каждого вещества. Назови вещества, графики нагревания, и плавления которых изображены.
4. Можно ли в алюминиевой ложке расплавить железо?
5.. Можно ли пользоваться ртутным термометром на полюсе холода, где была зафиксирована самая низкая температура - 88 градусов Цельсия?
6. Температура сгорания пороховых газов порядка 3500 градусов Цельсия. Почему ствол ружья не плавится при выстреле?
Ответы: Нельзя, так как температура плавления железа гораздо выше, чем температура плавления алюминия.
5.Нельзя, так как ртуть при такой температуре замерзнет, и термометр выйдет из строя.
6.Для нагревания и плавления вещества требуется время, и кратковременность сгорания пороха не позволяет стволу ружья нагреться до температуры плавления.
4. Самостоятельная работа. (Приложение 3).
Вариант 1
На рисунке 1,а изображен график нагревания и плавления кристаллического тела.
I. Какая температура тела была при первом наблюдении?
1. 300 °С; 2. 600 °С; 3. 100 °С; 4. 50 °С; 5. 550 °С.
II. Какой процесс на графике характеризует отрезок АБ?
III. Какой процесс на графике характеризует отрезок БВ?
1. Нагревание. 2. Охлаждение. 3. Плавление. 4. Отвердевание.
IV. При какой температуре начался процесс плавления?
1. 50 °С; 2. 100 °С; 3. 600 °С; 4. 1200 °С; 5. 1000 °С.
V. Какое время тело плавилось?
1. 8 мин; 2. 4 мин; 3. 12 мин; 4. 16 мин; 5. 7 мин.
VI. Изменялась ли температура тела во время плавления?
VII. Какой процесс на графике характеризует отрезок ВГ?
1. Нагревание. 2. Охлаждение. 3. Плавление. 4. Отвердевание.
VIII. Какую температуру имело тело в последнее наблюдение?
1. 50 °С; 2. 500 °С; 3. 550 °С; 4. 40 °С; 5. 1100 °С.
Вариант 2
На рисунке 101,6 изображен график охлаждения и отвердевания кристаллического тела.
I. Какую температуру имело тело при первом наблюдении?
1. 400 °С; 2. 110°С; 3. 100 °С; 4. 50 °С; 5. 440 °С.
II. Какой процесс на графике характеризует отрезок АБ?
1. Нагревание. 2. Охлаждение. 3. Плавление. 4. Отвердевание.
III. Какой процесс на графике характеризует отрезок БВ?
1. Нагревание. 2. Охлаждение. 3. Плавление. 4. Отвердевание.
IV. При какой температуре начался процесс отвердевания?
1. 80 °С; 2. 350 °С; 3. 320 °С; 4. 450 °С; 5. 1000 °С.
V. Какое время отвердевало тело?
1. 8 мин; 2. 4 мин; 3. 12 мин;-4. 16 мин; 5. 7 мин.
VI. Изменялась ли температура тела во время отвердевания?
1. Увеличивалась. 2. Уменьшалась. 3. Не изменялась.
VII. Какой процесс на графике характеризует отрезок ВГ?
1. Нагревание. 2. Охлаждение. 3. Плавление. 4. Отвердевание.
VIII. Какую температуру имело тело в момент последнего наблюдения?
1. 10 °С; 2. 500 °С; 3. 350 °С; 4. 40 °С; 5. 1100 °С.
Подведение итогов самостоятельной работы.
1 вариант
I-4, II-1, III-3, IV-5, V-2, VI-3,VII-1, VIII-5.
2 вариант
I-2, II-2, III-4, IV-1, V-2, VI-3,VII-2, VIII-4.
Дополнительный материал: Просмотр видеоролика: "плавление льда при t<0C?"
Сообщения учащихся о применении плавления и кристаллизации в промышленности.
Домашнее задание.
14 учебника; вопросы и задания к параграфу.
Задачи и упражнения.
Сборник задач В. И. Лукашика, Е. В. Ивановой, № 1055-1057
Список литературы:
- Пёрышкин А.В. Физика 8 класс. - М.: Дрофа.2009.
- Кабардин О. Ф. Кабардина С. И. Орлов В. А. Задания для итогового контроля знаний учащихся по физике 7-11. - М.: Просвещение 1995.
- Лукашик В. И. Иванова Е. В. Сборник задач по физике. 7-9. - М.: Просвещение 2005.
- Буров В. А. Кабанов С. Ф. Свиридов В. И. Фронтальные экспериментальные задания по физике.
- Постников А. В. Проверка знаний учащихся по физике 6-7. - М.: Просвещение 1986.
- Кабардин О. Ф., Шефер Н. И. Определение температуры отвердевания и удельной теплоты кристаллизации парафина. Физика в школе №5 1993.
- Видеокассета "Школьный физический эксперимент"
- Картинки с сайтов.
Тема урока: «Удельная теплота плавления. Графики плавления и
отвердевания кристаллических тел.»
Цели урока:
Формировать умение стоить график зависимости температуры кристаллического тела от времени нагревания;
Ввести понятие удельной теплоты плавления;
Ввести формулу для расчета количества теплоты, необходимого для плавления кристаллического тела массой т, взятой при температуре плавления.
Формировать умение сравнивать, сопоставлять, обобщать материал.
Аккуратность в составлении графиков, трудолюбие, умение доводить начатое дело до конца.
Эпиграф к уроку:
«Без сомнения, всё наше знание начинается с опыта»
Кант (Немецкий философ 1724 – 1804 г г.)
«Не стыдно не знать, стыдно не учиться»
(Русская народная пословица)
Ход урока:
І. Организационный момент. Постановка темы и целей урока.
ІІ. Основная часть урока.
1. Актуализация знаний:
У доски 2 человека:
Вставить пропущенные слова в определение.
«Молекулы в кристаллах расположены …, они движутся …., удерживаясь в определенных местах силами молекулярного притяжения. При нагревании тел средняя скорость движения молекул …, а колебания молекул …, силы, их удерживающие, …, вещество переходит из твердого состояния в жидкое, этот процесс называется… ».
«Молекулы в расплавленном веществе расположены …, они движутся … и … удерживаются в определенных местах силами молекулярного притяжения. При охлаждении тела средняя скорость движения молекул …, размах колебаний … , а силы, удерживающие их …, вещество переходит из жидкого состояния в твердое, этот процесс называется …».
Остальной класс работает по карточкам мини - тест ()
Используя табличные значения в сборнике задач Лукашика.
Вариант №1
1. Свинец плавится при температуре 327 0С. Что можно казать о температуре отвердевания свинца?
А) Она равна 327 0С.
В) Она выше температуры
плавления.
2. При какой температуре ртуть приобретает кристаллическое строение?
А) 4200С; Б) - 390С;
3. В земле на глубине 100 км температура около 10000С. Какой из металлов: Цинк, олово или железо – находится там в нерасплавленном состоянии.
А) цинк. Б) Олово. В) Железо
4. Газ выходящий из сопла реактивного самолета, имеет температуру 500 – 7000С. Можно ли сопло изготовлять из ?
А) Можно. Б) Нельзя.
Плавление и отвердевание кристаллических тел.
Вариант №2
1. При плавлении кристаллического вещества его температура …
В) уменьшается.
2. При какой температуре цинк может быть в твердом и жидком состоянии?
А) 4200С; Б) - 390С;
В) 1300 - 15000С; Г) 00С; Д) 3270С.
3. Какой из металлов: цинк, олово или железо – расплавится при температуре плавления меди?
А) цинк. Б) Олово. В) Железо
4. Температура наружной поверхности ракеты во время полета повышается до 1500 - 20000С. Какие металлы пригодны для изготовления наружной обшивки ракет?
А) Сталь. Б). Осмий. В) Вольфрам
Г) Серебро. Д) Медь.
Плавление и отвердевание кристаллических тел.
Вариант №3
1. Алюминий отвердевает при температуре 6600С. Что можно сказать о температуре плавления алюминия?
А) Она равна 660 0С.
Б) Она ниже температуры плавления.
В) Она выше температуры
плавления.
2. При какой температуре разрушается кристаллическое строение стали?
А) 4200С; Б) - 390С;
В) 1300 - 15000С; Г) 00С; Д) 3270С.
3. На пове6рхности Луны ночью температура опускается до -1700С. Можно ли измерять такую температуру ртутным и спиртовым термометрами?
А) Нельзя.
Б) Можно спиртовым термометром.
В) Можно ртутным термометром.
Г) Можно как ртутным, так и спиртовым термометрами.
4. Какой металл, находясь в расплавленном состоянии может заморозить воду?
А) Сталь. Б) цинк. В) Вольфрам.
Г) Серебро. Д) Ртуть.
Плавление и отвердевание кристаллических тел.
Вариант №4
1. При кристаллизации (отвердевании) расплавленного вещества его температура …
А) не изменится. Б) увеличивается.
В) уменьшается.
2. Наиболее низкая температура воздуха -88,30С была зарегистрирована в 1960 г. В Антарктиде на научной станции «Восток». Каким термометром можно пользоваться в этом месте Земли?
А) Ртутным. Б) Спиртовым
В) Можно как ртутным, так и спиртовым термометрами.
Г) Нельзя пользоваться ни ртутным, ни спиртовым термометрами.
3. Можно ли в алюминиевой кастрюле расплавлять медь?
А) Можно. Б) Нельзя.
4. У какого металла кристаллическая решетка разрушается при самой высокой температуре?
А) У стали. Б) У меди. В) У вольфрама.
Г) У платины Д) У осмия.
2. Проверка написанного у доски. Исправление ошибок.
3. Изучение нового материала.
а) Демонстрация фильма. «Плавление и кристаллизация твердого тела»
б)Построение графика изменения агрегатного состояния тела. (2 слайд)
в) подробный анализ графика с разбором каждого отрезка графика изучение всех физических процессов происходящих на том или ином промежутке графика. (3 слайд)
плавления?
А) 50 0С Б) 1000С В) 6000С Г) 12000С
0 3 6 9 мин.
Г) 16 мин. Д) 7 мин.
Вариант №2 0С
отрезок АБ? 1000
Г) Отвердевание. Б В
отрезок БВ?
А) Нагревание. Б) Охлаждение. В) Плавление. 500
Г) Отвердевание Г
3. При какой температуре начался процесс
отвердевания?
А) 80 0С. Б) 350 0С В) 3200С
Г) 450 0С Д) 1000 0С
4. Какое время отвердевало тело? 0 5 10 мин.
А) 8 мин. Б) 4 мин. В) 12 мин.
Г) 16 мин. Д) 7 мин.
А) Увеличивалась. Б) Уменьшалась. В) Не изменялась.
6. Какой процесс на графике характеризует отрезок ВГ?
А) Нагревание. Б) Охлаждение. В) Плавление. Г) Отвердевание.
График плавления и отвердевания кристаллических тел.
Вариант №3 0С
1.Какой процесс на графике характеризует 600 Г
отрезок АБ?
А) Нагревание. Б) Охлаждение. В) Плавление.
Г) Отвердевание. Б В
2. Какой процесс на графике характеризует
отрезок БВ?
А) Нагревание. Б) Охлаждение. В) Плавление. 300
Г) Отвердевание.
3. При какой температуре начался процесс
плавления?
А) 80 0С Б) 3500С В) 3200С Г) 4500С
4. Какое время тело плавилось? А
А) 8 мин. Б) 4 мин. В) 12 мин. 0 6 12 18 мин.
Г) 16 мин. Д) 7 мин.
5. Изменялась ли температура во время плавления?
А) Увеличивалась. Б) Уменьшалась. В) Не изменялась.
6. Какой процесс на графике характеризует отрезок ВГ?
А) Нагревание. Б) Охлаждение. В) Плавление. Г) Отвердевание.
График плавления и отвердевания кристаллических тел.
Вариант №4 0С
1. Какой процесс на графике характеризует А
отрезок АБ? 400
А) Нагревание. Б) Охлаждение. В) Плавление.
Г) Отвердевание. Б В
2. . Какой процесс на графике характеризует
отрезок БВ?
А) Нагревание. Б) Охлаждение. В) Плавление. 200
Г) Отвердевание
3. При какой температуре начался процесс
отвердевания?
А) 80 0С. Б) 350 0С В) 3200С Г
Г) 450 0С Д) 1000 0С
4. Какое время отвердевало тело? 0 10 20 мин.
А) 8 мин. Б) 4 мин. В) 12 мин.
Г) 16 мин. Д) 7 мин.
5. Изменялась ли температура во время отвердевания?
А) Увеличивалась. Б) Уменьшалась. В) Не изменялась.
6. Какой процесс на графике характеризует отрезок ВГ?
А) Нагревание. Б) Охлаждение. В) Плавление. Г) Отвердевание.
ІІІ. Итог урока.
ІV. Домашнее задание (Дифференцированно) 5 слайд
V. Выставление оценок за урок.
