Щоб ефективно спланувати усі будівельні роботи, потрібно знати, скільки часу застигає бетон. І тут є ряд тонкощів, які багато в чому визначають якість зведеної конструкції. Нижче ми докладно опишемо, як відбувається висушування розчину, і на що слід звертати увагу при організації супутніх операцій.
Теорія полімеризації цементного розчину
Щоб керувати процесом дуже важливо розуміти, як саме він відбувається. Саме тому варто заздалегідь вивчити, що є застиганням цементу ().
Насправді цей процес є багатоступінчастим. У нього входять як набір міцності, і власне висихання.
Давайте розглянемо ці стадії докладніше:
- Затвердіння бетону та інших розчинів на основі цементу починається з так званого схоплювання. При цьому речовина, що знаходиться в опалубці, вступає в первинну реакцію з водою, завдяки чому починає набувати певної структури і механічної міцності.
- Час схоплювання залежить від багатьох факторів.. Якщо взяти за зразок температуру повітря 20 0 С, то для розчину М200 процес стартує приблизно через дві години після заливання і триває близько години-півтори.
- Після схоплювання відбувається затвердіння бетону.. Тут переважна більшість цементних гранул входить у реакцію з водою (з цієї причини процес іноді називають гідратацією цементу). Оптимальними умовами для гідратації є вологість повітря близько 75% температура від 15 до 20 0 З.
- При температурі нижче 10 0 С є ризик, що матеріал так і не набере проектну міцність, тому для роботи в зимовий період потрібно застосовувати спеціальні антиморозні добавки.
- Міцність готової конструкції та швидкість затвердіння розчину взаємопов'язані. Якщо склад втрачатиме воду занадто швидко, то не весь цемент встигне прореагувати, і всередині конструкції сформуються вогнища низької щільності, які можуть стати джерелом тріщин та інших дефектів.
Зверніть увагу! Різання залізобетону алмазними колами після полімеризації часто наочно демонструє неоднорідну структуру плит, залитих та просушених з порушенням технології.
- В ідеалі до повного затвердіння розчину потрібно 28 діб. Втім, якщо до конструкції не висуваються дуже суворі вимоги щодо несучої здатності, то можна починати її експлуатувати вже через три-чотири дні після заливання.
Чинники, що впливають на застигання
Плануючи будівельні або ремонтні роботи, важливо правильно оцінити всі фактори, які впливатимуть на швидкість зневоднення розчину ().
Фахівці виділяють такі моменти:
- По-перше, найважливішу роль відіграють умови довкілля. Залежно від температури та вологості залитий фундамент може або висохнути буквально за кілька днів (і тоді не набере проектної міцності), або залишатися мокрим більше місяця.
- По-друге – щільність укладання. Чим щільніший матеріал, тим повільніше він втрачає вологу, а отже, ефективніше відбувається гідратація цементу. Для ущільнення найчастіше використовується віброобробка, але при виконанні робіт своїми руками можна обійтись і штикуванням.
Порада! Чим щільніший матеріал, тим складніше його обробляти після зміцнення. Ось чому для конструкцій, при зведенні яких застосовувалося віброущільнення, найчастіше потрібне алмазне буріння отворів у бетоні: звичайні бури дуже швидко зношуються.
- Склад матеріалу також впливає на швидкість протікання процесу. Головним чином темпи зневоднення залежать від пористості наповнювача: керамзит і шлак накопичують мікроскопічні частинки вологи, і віддають їх набагато повільніше, ніж пісок або гравій.
- Також для уповільнення сушіння та більш ефективного набору міцності широко застосовуються вологоутримуючі добавки (бентоніт, мильні розчини тощо). Звичайно, ціна конструкції при цьому зростає, зате не потрібно турбуватися про передчасне пересихання.
- Крім всього вищезгаданого інструкція рекомендує звертати увагу і на матеріал опалубки. Пористі стінки з необрізної дошки відтягують із крайових ділянок значну кількість рідини. Тому для забезпечення міцності краще використовувати опалубку з металевих щитів або укладати всередину дощатого короба поліетиленову плівку.
Самостійне заливання бетонних фундаментів і підлог повинно здійснюватися за певним алгоритмом.
Щоб утримати вологу в товщі матеріалу та сприяти максимальному набору міцності, діяти потрібно так:
- Для початку виконуємо якісну гідроізоляцію опалубки. Для цього дерев'яні стіни покриваємо поліетиленом або використовуємо спеціальні пластикові щити.
- До складу розчину вводимо модифікатори, дія яких спрямовано зменшення швидкості випаровування рідини. Також можна використовувати добавки, що дозволяють матеріалу швидше набирати міцність, але коштують вони досить дорого, тому і застосовують їх в основному в багатоповерховому будівництві.
- Потім заливаємо бетон, ретельно його ущільнюючи. Для цієї мети найкраще використовувати спеціальний віброінструмент. Якщо ж такого пристосування немає - обробляємо масу, що заливається, лопатою або металевим прутом, видаляючи бульбашки повітря.
- Поверхню розчину після схоплювання накриваємо поліетиленовою плівкою. Робиться це для того, щоб знизити втрату вологи в перші кілька діб після укладання.
Зверніть увагу! Восени поліетилен також захищає цемент, що знаходиться на відкритому повітрі, від опадів, що розмивають поверхневий шар.
- Приблизно через 7-10 днів можна демонтувати опалубку. Після демонтажу уважно оглядаємо стіни конструкції: якщо вони вологі, то можна залишити їх відкритими, а сухі краще теж накрити поліетиленом.
- Після цього раз на два-три дні знімаємо плівку і перевіряємо поверхню бетону. З появою великої кількості пилу, тріщин або відшарування матеріалу зволожуємо застиглий розчин із шланга і знову покриваємо поліетиленом.
- На двадцятий день знімаємо плівку та продовжуємо сушіння в природному режимі.
- Після того, як з моменту заливання пройде 28 діб, можна розпочинати наступний етап робіт. При цьому, якщо ми все зробили правильно, навантажувати конструкцію можна "на повну" - міцність її буде максимальною!
Висновок
Знаючи, скільки часу застигає бетонний фундамент, ми зможемо правильно організувати решту будівельних робіт. Однак прискорювати цей процес не можна, оскільки необхідні експлуатаційні характеристики цемент набуває лише тоді, коли твердне протягом достатнього часу ().
Докладнішу інформацію з цього питання викладено на відео у цій статті.
Багатьом будівельникам-початківцям знайома неминуча поява дефектів на поверхні бетону: дрібні тріщини, сколи, швидкий вихід з ладу покриття. Причина не лише у недотриманні правил бетонування, або у створенні цементного розчину з неправильним співвідношенням компонентів, частіше проблема криється у відсутності догляду за бетоном на етапі застигання.
Час схоплювання цементного розчину залежить від численних факторів: температури, вологості, вітру, впливу прямих сонячних променів і т. п. Важливо на етапі застигання зволожувати бетон, це дозволить набути максимальної міцності та цілісності покриття.
Час схоплювання цементного розчину залежить від численних факторів
Загальні відомості
Залежно від того, за якої температури застигає цемент, відрізняється і період затвердіння. Найкраща температура – 20°С. В ідеальних умовах процес займає 28 діб. У спекотних регіонах або в холодні періоди року забезпечити цю температуру складно чи неможливо.
Взимку бетонування потрібне з низки причин:
- закладання фундаменту під будівлю, яка розташовується на грунтах, що обсипаються. У теплий період року неможливо виконати будівництво;
- Взимку виробники роблять знижки на цемент. Іноді заощадити на матеріалі можна справді непогано, але зберігання до настання тепла є небажаним рішенням, адже якість цементу знизиться. Заливання бетоном внутрішніх поверхонь будівель і навіть зовнішні роботи взимку цілком доречні за наявності знижок;
- приватні роботи з бетонування;
- взимку більше вільного часу та простіше взяти відпустку.
Недоліком роботи в холодну пору є складність копання траншеї та необхідність обладнання місця обігріву для робітників. З урахуванням додаткових витрат економія настає який завжди.
Особливості заливки бетону за низьких температур
Час застигання цементного розчину залежить від температури. При низькій температурі час значно збільшується. У будівельній сфері прийнято називати погоду холодною за зниження рівня термометра в середньому до позначки 4°С. Щоб успішно використовувати цемент у холоди, важливо вжити захисних заходів для запобігання замерзанню розчину.
Особливості заливки бетону за низьких температур Схоплювання бетону в умовах низьких температур протікає інакше, найбільше значення на підсумковий результат надає температура води. Чим тепліша рідина, тим швидше протікає процес. В ідеалі для зими варто забезпечити показник термометра на рівні 7-15 °. Навіть за умов підігріву води навколишній холод уповільнює швидкість гідратації цементного розчину. Придбання міцності та схоплювання займає більше часу.
Для розрахунку скільки застигає цемент важливо врахувати закономірність, що зниження температури на 10° призводить до зниження швидкості затвердіння вдвічі. Важливо проводити розрахунки, оскільки передчасне зняття опалубки або експлуатація бетону може призвести до руйнування матеріалу. Якщо навколишня температура опуститься до -4°З відсутні добавки, утеплювачі або підігрів, розчин кристалізується, а процес гідратації цементу зупиниться. Кінцевий виріб втратить 50% міцності. Час застигання збільшиться у 6-8 разів.
Незважаючи на те, що слід визначати, скільки часу застигає бетон, і доводиться контролювати процес твердіння, є зворотний бік – можливість покращити якість результату. Зниження температури збільшує міцність бетону, але тільки до критичної позначки -4°С, хоча процедура вимагає більше часу.
Чинники, що впливають на застигання
На етапі планування робіт із цементом важливим фактором, що впливає на кінцевий результат, є швидкість зневоднення бетону. На процес гідратації впливають численні фактори, точніше визначити, скільки застигає цементний розчин можна з урахуванням факторів:
- довкілля. Враховують вологість та температуру повітря. При високій сухості та жарі бетон застигне всього за 2-3 дні, але очікувану міцність він не встигне придбати. В іншому випадку він залишиться мокрим протягом 40 днів або більше;
Чинники, що впливають на застигання бетону - щільність заливання. У міру ущільнення цементу знижується швидкість віддачі вологи, це покращує процедуру гідратації, але дещо зменшує швидкість. Ущільнювати матеріал краще за допомогою віброплити, але підійде і проколювання розчину вручну. Якщо склад щільний, його складно обробляти після застигання. На етапі фінішного оздоблення або прокладання комунікацій в ущільненому бетоні доводиться використовувати алмазне буріння, так як переможні свердла швидко піддаються зносу;
- склад розчину. Чинник досить важливий, адже рівень пористості наповнювача впливає на темпи зневоднення. Повільніше застигає розчин з керамзитом і шлаком, у наповнювачі накопичується волога, а віддають її повільно. З гравієм або піском склад висихає швидше;
- наявність добавок. Знизити або прискорити етапи затвердіння розчину допомагають спеціальні добавки з вологоутримуючими властивостями: розчин мила, бетон, протиморозні присадки. Придбання подібних компонентів збільшує суму робіт, але багато присадок спрощують роботу зі складом і збільшують якість результату;
- матеріал опалубки. Час застигання цементу залежить від схильності вбирати або зберігати вологу опалубкою. Вплив на швидкість затвердіння мають пористі стінки: нешліфовані дошки, пластик з наскрізними отворами або нещільним монтажем. Найкращий спосіб виконати будівельні роботи вчасно та зі збереженням технічних характеристик бетону – застосовувати щити з металу або поверх дощатої опалубки встановлювати поліетиленову плівку.
На те, скільки застигає цементний розчин, також впливає тип основи. Суха земля швидко вбирає вологу. При затвердінні бетону на сонці час затвердіння збільшується в рази, щоб запобігти отриманню низької міцності матеріалу, слід постійно зволожувати поверхню і затінювати ділянку.
Штучне збільшення швидкості застигання
Час затвердіння цементного розчину в холодну пору сильно збільшується, але терміни все одно залишаються обмеженими. Щоб прискорити процедуру, розроблено різноманітні методики.
BITUMAST Протиморозна добавка в бетон У сучасному будівництві час висихання можна прискорити за допомогою:
- внесення присадок;
- електропідігрів;
- підвищення необхідних пропорцій цементу.
Використання модифікаторів
Найпростіший спосіб виконати роботи вчасно навіть узимку – застосовувати модифікатори. При внесенні певної пропорції настає скорочення термінів гідратації, при використанні деяких присадок відбувається твердіння навіть -30°С.
Умовно добавки, що впливають швидкість затвердіння, поділяються на кілька груп:
- тип З – прискорювачі висихання;
- тип Е - водозамінні добавки з прискореним застиганням.
Калькулятор застигання фундаменту та відгуки показують максимальну ефективність при внесенні розчину хлориду калію. Матеріал розходиться економно, оскільки його масова частка становить до 2%.
Якщо використовувати суміші затвердіння бетону типу С, варто подбати про підігрів, оскільки вони не захищають від замерзання.
Пластифікатори та добавки для бетону Рекомендується подбати про прокладання комунікації в фундаменті або стяжці заздалегідь, інакше буде потрібно буріння отворів. Пророблення комунікаційних отворів після застигання призведе до необхідності у спеціальному інструменті та . Процедура досить трудомістка та знижує міцність конструкції.
Підігрів бетону
Переважно для підігріву складу застосовують спеціальний кабель, який перетворює електричний струм на тепло. Методика забезпечує найприродніший шлях застигання. Важливим фактором є необхідність дотримання інструкції з монтажу дроту. Спосіб захищає від кристалізації рідини, також є інструменти (фен, зварювальний апарат) і теплоізоляція для захисту від замерзання.
Збільшення дозування цементу
Підвищення концентрації цементу застосовується виключно за невеликого зменшення температури. Збільшення дозування важливо виконувати у невеликій кількості, інакше якість та довговічність значно знизяться.
Бетон - багатофункціональний склад, з якого можна звести будь-які конструкції. У сучасному будівництві використовуються різні склади цементу і способи його обробки:
- першим етапом будівництва будівлі є складання схеми та розрахунок навантаження. Міцність залежить від різних характеристик. Важливо дотриматися всіх правил кладки для отримання розрахункової міцності;
- у приватному будівництві поширені. Вони покращують теплоізоляційні властивості, знижують навантаження на фундамент, дозволяють легко та швидко укладати стіни. Їх можна виготовляти самостійно. формуються за аналогічним алгоритмом з блоками;
- у вологих приміщеннях є необхідність додаткового захисту бетону. Використовується спеціальна, оскільки стандартні суміші не покривають бетонну стіну повністю;
- однією з найбільш затребуваних і найчастіших процедур роботи з розчином є стяжка. Пропорції цементу та піску для стяжки відрізняються залежно від поставленого завдання.
Висновок
Бетонування в умовах спеки або холоду вимагає вживання особливих заходів. Якщо створити ідеальні умови для гідратації бетону, він набуде високої міцності, буде здатний витримувати значні несучі навантаження і набуде стійкості до руйнування. Головне завдання будівельника – запобігти замерзанню або передчасному висиханню розчину.
Переважна більшість самодіяльних будівельників вважають з не зовсім зрозумілих причин, що після закінчення укладання в опалубку або завершенням робіт з вирівнювання стяжки процес бетонування закінченим. Тим часом, час схоплювання бетону значно більший, ніж час на його укладання. Бетонна суміш – живий організм, у якому після закінчення укладальних робіт відбуваються складні та протяжні за часом фізико-хімічні процеси, пов'язані з перетворенням розчину на надійну основу будівельних конструкцій.
Перш ніж виробляти розпалубку і насолоджуватися результатами докладених зусиль, потрібно створити максимально комфортні умови для дозрівання та оптимальної гідратації бетону, без якої неможливе досягнення необхідної маркової міцності моноліту. Будівельні норми та правила містять вивірені дані, що наведені в таблицях часу схоплювання бетону.
| Температура бетону, | Термін затвердіння бетону, доба | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 14 | 28 | |
| Міцність бетону, % | |||||||||
| 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 | - | - | - | - | - | - |
Догляд за бетоном після заливання: основні цілі та методи
Процеси, пов'язані з проведенням заходів, що передують розпалубці, містять кілька технологічних прийомів. Мета виконання таких заходів одна – створення залізобетонної конструкції, що максимально відповідає за своїми фізико-технічними властивостями параметрами, які закладені в проект. Основним заходом, безумовно, є догляд за покладеною бетонною сумішшю.
Догляд полягає у виконанні комплексу заходів, які покликані створити умови, оптимально відповідні фізико-хімічним перетворенням, що відбуваються в суміші, під час набору міцності бетону. Неухильне дотримання вимог технологією догляду дозволяє:
- звести до мінімальних значень усадкові явища у бетонному складі пластичного походження;
- забезпечити міцнісні та тимчасові значення бетонної споруди у параметрах, передбачених проектом;
- оберігати бетонну суміш від температурних дисфункцій;
- перешкоджати прелімінарному затвердінню укладеної бетонної суміші;
- оберігати споруду від різного походження впливів механічного чи хімічного генезу.
Процедури догляду за свіжооблаштованою залізобетонною конструкцією слід розпочинати безпосередньо після закінчення укладання суміші і продовжуватись доти, доки їй не буде досягнуто 70 % міцності, передбаченої проектом. Це передбачається вимогами, викладеними у пункті 2.66 СНіПу 3.03.01. Розпалубку можна провести і в більш ранні терміни, якщо це обґрунтовано параметричними обставинами, що склалися.
Після закінчення укладання бетонної суміші слід провести огляд опалубної конструкції. Мета такого огляду – з'ясування збереження геометричних параметрів, виявлення протікання рідкої складової суміші та механічних пошкоджень елементів опалубки. З урахуванням того, скільки часу застигає бетон, точніше сказати – з урахуванням часу його схоплювання, дефекти, що виявилися, необхідно усунути. Середній час, за який може схопитися свіжовкладена бетонна суміш, становить близько 2-х годин, залежно від температурних параметрів та марки портландцементу. Конструкцію необхідно оберігати від будь-якого механічного впливу у вигляді ударів, струсу, вібраційних проявів стільки, скільки часу сохне бетон.
Стадії набору міцності бетонної конструкції
Бетонна суміш будь-якого складу має властивість схоплюватися і отримувати необхідні характеристики міцності при проходженні двох стадій. Дотримання оптимального співвідношення часових, температурних параметрів та значень наведеної вологості має визначальне значення для отримання монолітної конструкції із запланованими властивостями.
Стадійні характеристики процесу полягають у:
- схоплювання бетонного складу. Час попереднього схоплювання не велике і становить приблизно 24 години при середній температурі +20 С. Початкові процеси схоплювання відбуваються протягом перших двох годин після замішування суміші водою. Остаточне схоплювання відбувається, як правило, протягом 3-4 годин. Застосування спеціалізованих полімерних добавок дозволяє за певних умов період початкового схоплювання суміші скоротити до декількох десятків хвилин, але доцільність такого екстремального методу буває виправданою здебільшого при потоковому виробництві залізобетонних елементів промислових конструкцій;
- затвердіння бетону. Бетон набирає міцність, коли в його масі протікає процес гідратації, тобто видалення води з бетонної суміші. Частина води при проходженні цього процесу видаляється при її випаровуванні, інша частина зв'язується на молекулярному рівні зі складовими суміш хімічними сполуками. Гідратація може відбуватися при неухильному дотриманні температурно-вологісного режиму затвердіння. Порушення умов призводить до збоїв у проходженні фізико-хімічних процесів гідратації та, відповідно, до погіршення якості залізобетонної конструкції.
Залежність часу набору міцності від марки бетонної суміші
Логічно зрозуміло, що застосування приготування бетонних складів різних марок портландцементу призводить до зміни часу твердіння бетону. Чим вище марка портландцементу, тим менший час для набору міцності потрібно суміші. Але при використанні будь-якої марки, чи це марка 300 або 400, не слід прикладати до залізобетонної конструкції значні механічного характеру навантаження раніше, ніж через 28 днів. Хоча час схоплювання бетону за таблицями, наведеними в будівельних правилах, може бути і меншим. Особливо це стосується бетонів, приготовлених із застосуванням портландцементу марки 400.
| Марка цементу | Час твердіння різних марок бетону | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| за 14 діб | за 28 діб | |||||||
| 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 |
Проектування, будівництво та остаточне облаштування будь-яких будівель із застосуванням залізобетонних компонентів потребує уважного ставлення до всіх стадій будівництва. Але від ретельності виготовлення бетонних складових, особливо фундаментів, значною мірою залежить довговічність та надійність усієї споруди. Дотримання термінів, за який час схоплюються бетонні суміші та склади, можна з упевненістю назвати основою успіху у будь-якому будівельному процесі.
Цілі та завдання уроку: вдосконалення навичок уміння графічного розв'язання задач, повторення основних фізичних понять на цю тему; розвиток усного та писемного мовлення, логічного мислення; активізації пізнавальної діяльності через зміст та ступінь складності завдань; формування інтересу до теми.
План уроку.
Хід уроку
Необхідне обладнання та матеріали: комп'ютер, проектор, екран, дошка, програма Ms Power Point, у кожного учня : термометр лабораторний, пробірка з парафіном, пробіркоутримувач, склянка з холодною та гарячою водою, калориметр.
Управління:
Запуск презентації "клавіша F5", зупинка – "клавіша Esc".
Зміни всіх слайдів організовані по клацанню лівою кнопкою миші (або кнопкою "стрілка вправо").
Повернення до попереднього слайду "стрілка вліво".
I. Повторення вивченого матеріалу.
1. Які агрегатні стани речовини ви знаєте? (Слайд 1)
2. Чим визначається той чи інший агрегатний стан речовини? (Слайд 2)
3. Наведіть приклади знаходження речовини у різних агрегатних станах у природі. (Слайд 3)
4. Яке практичне значення мають явища переходу речовини з одного агрегатного стану до іншого? (Слайд 4)
5. Який процес відповідає переходу речовини з рідкого стану до твердого? (Слайд 5)
6. Який процес відповідає переходу речовини із твердого стану в рідину? (Слайд 6)
7. Що таке сублімація? Наведіть приклади. (Слайд 7)
8. Як змінюється швидкість молекул речовини під час переходу з рідкого стану до твердого?
ІІ. Вивчення нового матеріалу
На уроці ми вивчимо процес плавлення та кристалізації кристалічної речовини – парафіну, побудуємо графік даних процесів.
У ході виконання фізичного експерименту з'ясуємо, як змінюється температура парафіну при нагріванні та охолодженні.
Виконувати експеримент ви за описами до роботи.
Перед виконанням роботи нагадаю вам правила з техніки безпеки:
Під час виконання лабораторної роботи будьте уважні та обережні.
Техніка безпеки.
1. У калориметрах знаходиться вода 60 ° С, будьте обережні.
2. При роботі зі скляними приладами будьте обережні.
3. Якщо випадково розбили прилад, то повідомте вчителю, не забирайте уламки самостійно.
ІІІ. Фронтальний фізичний досвід.
На столах учнів знаходяться аркуші з описом роботи (Додаток 2), якими вони виконують експеримент, будують графік процесу роблять висновки. (Слайди 5).
IV. Закріплення вивченого матеріалу.
Підбиття підсумків фронтального експерименту.
Висновки:
При нагріванні парафіну в твердому стані до температури 50°С температура збільшується.
У процесі плавлення температура залишається незмінною.
Коли весь парафін розплавився, при подальшому нагріванні температура збільшується.
При охолодженні рідкого парафіну температура зменшується.
У процесі кристалізації температура залишається незмінною.
Коли весь парафін затвердіє, при охолодженні температура зменшується.
Структурна схема: "Плавлення та затвердіння кристалічних тіл"
(Слайд 12) Робота за схемою.
| явища | Наукові факти | Гіпотеза | Ідеальний об'єкт | Величини | Закони | Застосування |
| Під час плавлення кристалічного тіла температура не змінюється. При затвердінні кристалічного тіла температура не змінюється |
При плавленні кристалічного тіла кінетична енергія атомів збільшується, кристалічні ґрати руйнуються. При затвердінні кінетична енергія зменшується відбувається побудова кристалічних ґрат. |
Тверде тіло - тіло, атоми якого є матеріальними точками, розташовані впорядковано (кристалічні грати), взаємодіють між собою силами взаємного тяжіння та відштовхування. | Q- кількість теплоти Питома теплота плавлення |
Q = m – поглинається Q = m – виділяється |
1. Для розрахунку кількості теплоти 2. Для застосування у техніці, металургії. 3. теплові процеси у природі (танення льодовиків, замерзання річок взимку, тощо. буд. 4. Напишіть приклади. |
Температура, за якої відбувається перехід твердої речовини в рідкий стан, називається температурою плавлення.
Процес кристалізації буде йти також за постійної температури. Вона називається температурою кристалізації. При цьому температура плавлення дорівнює температурі кристалізації.
Таким чином, плавлення та кристалізація - два симетричні процеси. У першому випадку речовина поглинає енергію ззовні, а в другому – віддає у навколишнє середовище.
Різні температури плавлення визначають галузі застосування різних твердих тіл у побуті, техніці. З тугоплавких металів виготовляють жароміцні конструкції в літаках та ракетах, атомних реакторах та електротехніці.
Закріплення знань та підготовка до самостійної роботи.
1. На малюнку зображено графік нагрівання та плавлення кристалічного тіла. (Слайд)
2. До кожної з нижче перерахованих ситуацій підберіть графік, який найбільш вірно відображає процеси, що відбуваються з речовиною:
а) мідь нагрівають та плавлять;
б) цинк нагрівають до 400°З;
в) стеарин, що плавиться, нагрівають до 100°С;
г) залізо, взяте за 1539°С, нагрівають до 1600°С;
д) олово нагрівають від 100 до 232°З;
е) алюміній нагрівають від 500 до 700°З.
Відповіді: 1-б; 2-а; 3-в; 4 в; 5-б; 6-г;
На графіку відображено спостереження за зміною температури двох
кристалічних речовин. Дайте відповідь на питання:
а) У які моменти часу розпочалося спостереження за кожною речовиною? Скільки часу воно тривало?
б) Яка речовина почала плавитися раніше? Яка речовина розплавилася раніше?
в) Вкажи температуру плавлення кожної речовини. Назви речовини, графіки нагрівання та плавлення яких зображені.
4. Чи можна в алюмінієвій ложці розплавити залізо?
5.. Чи можна користуватися ртутним термометром на полюсі холоду, де було зафіксовано найнижчу температуру - 88 градусів Цельсія?
6. Температура згоряння порохових газів близько 3500 градусів за Цельсієм. Чому ствол рушниці не плавиться при пострілі?
Відповіді: Не можна, тому що температура плавлення заліза набагато вища, ніж температура плавлення алюмінію.
5. Не можна, тому що ртуть за такої температури замерзне, і термометр вийде з ладу.
6.Для нагрівання та плавлення речовини потрібен час, і короткочасність згоряння пороху не дозволяє стовбуру рушниці нагрітися до температури плавлення.
4. Самостійна робота. (Додаток 3).
Варіант 1
На малюнку 1,а зображено графік нагрівання та плавлення кристалічного тіла.
I. Яка температура тіла була при першому спостереженні?
1. 300 ° С; 2. 600 ° С; 3. 100 ° С; 4. 50 ° С; 5. 550 °С.
ІІ. Який процес на графіку характеризує відрізок АБ?
ІІІ. Який процес на графіку характеризує відрізок БВ?
1. Нагрівання. 2. Охолодження. 3. Плавлення. 4. Затвердіння.
IV. За якої температури почався процес плавлення?
1. 50 ° С; 2. 100 ° С; 3. 600 ° С; 4. 1200 ° С; 5. 1000 °С.
V. Який час тіло плавилося?
1. 8 хв; 2. 4 хв; 3. 12 хв; 4. 16 хв; 5. 7 хв.
VI. Чи змінювалася температура тіла під час плавлення?
VII. Який процес на графіку характеризує відрізок ВГ?
1. Нагрівання. 2. Охолодження. 3. Плавлення. 4. Затвердіння.
VIII. Яку температуру мало тіло останнє спостереження?
1. 50 ° С; 2. 500 ° С; 3. 550 ° С; 4. 40 ° С; 5. 1100 °С.
Варіант 2
На малюнку 101,6 зображено графік охолодження та затвердіння кристалічного тіла.
I. Яку температуру мало тіло під час першого спостереження?
1. 400 ° С; 2. 110 ° С; 3. 100 ° С; 4. 50 ° С; 5. 440 °С.
ІІ. Який процес на графіку характеризує відрізок АБ?
1. Нагрівання. 2. Охолодження. 3. Плавлення. 4. Затвердіння.
ІІІ. Який процес на графіку характеризує відрізок БВ?
1. Нагрівання. 2. Охолодження. 3. Плавлення. 4. Затвердіння.
IV. При якій температурі розпочався процес затвердіння?
1. 80 ° С; 2. 350 ° С; 3. 320 ° С; 4. 450 ° С; 5. 1000 °С.
V. Який час тверділо тіло?
1. 8 хв; 2. 4 хв; 3. 12 хв;-4. 16 хв; 5. 7 хв.
VI. Чи змінювалася температура тіла під час затвердіння?
1. Збільшувалася. 2. Зменшувалась. 3. Чи не змінювалася.
VII. Який процес на графіку характеризує відрізок ВГ?
1. Нагрівання. 2. Охолодження. 3. Плавлення. 4. Затвердіння.
VIII. Яку температуру мало тіло на момент останнього спостереження?
1. 10 ° С; 2. 500 ° С; 3. 350 ° С; 4. 40 ° С; 5. 1100 °С.
Підбиття підсумків самостійної роботи.
1 варіант
I-4, II-1, III-3, IV-5, V-2, VI-3, VII-1, VIII-5.
2 варіант
I-2, II-2, III-4, IV-1, V-2, VI-3, VII-2, VIII-4.
Додатковий матеріал: Перегляд відео: "плавлення льоду при t<0C?"
Повідомлення учнів про застосування плавлення та кристалізації у промисловості.
Домашнє завдання.
14 підручники; питання та завдання до параграфу.
Завдання та вправи.
Збірник завдань В. І. Лукашика, Є. В. Іванової, № 1055-1057
Список літератури:
- Перишкін А.В. Фізика 8 клас. - М: Дрофа.2009.
- Кабардін О. Ф. Кабардіна С. І. Орлов В. А. Завдання для підсумкового контролю знань учнів з фізики 7-11. - М: Просвітництво 1995.
- Лукашик В. І. Іванова Є. В. Збірник завдань із фізики. 7-9. - М: Просвітництво 2005.
- Буров В. А. Кабанов С. Ф. Свиридов В. І. Фронтальні експериментальні завдання з фізики.
- Постніков А. В. Перевірка знань учнів з фізики 6-7. - М: Просвітництво 1986.
- Кабардін О. Ф., Шефер Н. І. Визначення температури затвердіння та питомої теплоти кристалізації парафіну. Фізика у школі №5 1993.
- Відеокасета "Шкільний фізичний експеримент"
- Зображення з сайтів.
Тема уроку: «Питома теплота плавлення. Графіки плавлення та
твердіння кристалічних тіл.
Цілі уроку:
Формувати вміння коштувати графік залежності температури кристалічного тіла від часу нагрівання;
Запровадити поняття питомої теплоти плавлення;
Ввести формулу розрахунку кількості теплоти, необхідного для плавлення кристалічного тіла масою т, взятої при температурі плавлення.
Формувати вміння порівнювати, зіставляти, узагальнювати матеріал.
Акуратність у складанні графіків, працьовитість, вміння доводити розпочату справу до кінця.
Епіграф до уроку:
"Без сумніву, все наше знання починається з досвіду"
Кант (Німецький філософ 1724 – 1804 р.)
"Не соромно не знати, соромно не вчитися"
(Російське народне прислів'я)
Хід уроку:
І. Організаційний момент. Постановка теми та цілей уроку.
ІІ. Основна частина уроку.
1. Актуалізація знань:
Біля дошки 2 особи:
Вставити пропущені слова у визначення.
«Молекули в кристалах розташовані…, вони рухаються…, утримуючись у певних місцях силами молекулярного тяжіння. При нагріванні тіл середня швидкість руху молекул..., а коливання молекул..., сили, що їх утримують,..., речовина переходить із твердого стану в рідкий, цей процес називається...».
«Молекули в розплавленій речовині розташовані…, вони рухаються… і… утримуються у певних місцях силами молекулярного тяжіння. При охолодженні тіла середня швидкість руху молекул …, розмах коливань … , а сили, що утримують їх …, речовина переходить із рідкого стану у твердий, цей процес називається …».
Решта класу працює за картками міні-тест ()
Використовуючи табличні значення у збірнику задач Лукашика.
Варіант №1
1. Свинець плавиться за нормальної температури 327 0С. Що можна говорити про температуру затвердіння свинцю?
А) Вона дорівнює 327 °С.
В) Вона вище температури
плавлення.
2. За якої температури ртуть набуває кристалічної будови?
А) 4200С; Б) – 390С;
3. У землі на глибині 100 км. температура близько 10000С. Який із металів: Цинк, олово чи залізо – знаходиться там у нерозплавленому стані.
а) цинк. б) Олово. В) Залізо
4. Газ, що виходить із сопла реактивного літака, має температуру 500 – 7000С. Чи можна сопло виготовляти з?
А можна. Б) Не можна.
Плавлення та затвердіння кристалічних тіл.
Варіант №2
1. При плавленні кристалічної речовини його температура …
В) зменшується.
2. При якій температурі цинк може бути у твердому та рідкому стані?
А) 4200С; Б) – 390С;
В) 1300 – 15000С; Г) 00С; Д) 3270С.
3. Який із металів: цинк, олово чи залізо – розплавиться за температури плавлення міді?
а) цинк. б) Олово. В) Залізо
4. Температура зовнішньої поверхні ракети під час польоту підвищується до 1500 – 20000С. Які метали придатні для виготовлення зовнішньої обшивки ракет?
А) Сталь. б). Осмій. В) Вольфрам
Г) Срібло. Д) Мідь.
Плавлення та затвердіння кристалічних тіл.
Варіант №3
1. Алюміній твердне при температурі 6600С. Що можна сказати про температуру плавлення алюмінію?
А) Вона дорівнює 660 °С.
Б) Вона нижча за температуру плавлення.
В) Вона вище температури
плавлення.
2. За якої температури руйнується кристалічна будова сталі?
А) 4200С; Б) – 390С;
В) 1300 – 15000С; Г) 00С; Д) 3270С.
3. На поверхні Місяця вночі температура опускається до -1700С. Чи можна вимірювати таку температуру ртутним та спиртовим термометрами?
А) Не можна.
Б) Можна спиртовим термометром.
В) Можна ртутним термометром.
Г) Можна як ртутним, і спиртовим термометрами.
4. Який метал, перебуваючи у розплавленому стані, може заморозити воду?
А) Сталь. б) цинк. В) Вольфрам.
Г) Срібло. Д) Ртуть.
Плавлення та затвердіння кристалічних тіл.
Варіант №4
1. При кристалізації (затвердінні) розплавленої речовини його температура …
а) не зміниться. б) збільшується.
В) зменшується.
2. Найнижча температура повітря -88,30С було зареєстровано 1960 р. в Антарктиді на науковій станції «Схід». Яким термометром можна користуватися тут Землі?
А) Ртутним. Б) Спиртовим
В) Можна як ртутним, і спиртовим термометрами.
г) Не можна користуватися ні ртутним, ні спиртовим термометрами.
3. Чи можна в алюмінієвій каструлі розплавляти мідь?
А можна. Б) Не можна.
4. У якого металу кристалічні грати руйнуються за найвищої температури?
А) У сталі. Б) У міді. В) У вольфраму.
Г) У платини Д) У осмію.
2. Перевірка написаного на дошці. Виправлення помилок.
3. Вивчення нового матеріалу.
а) Демонстрація фільму. «Плавлення та кристалізація твердого тіла»
б) Побудова графіка зміни агрегатного стану тіла. (2 слайд)
в) докладний аналіз графіка з розбором кожного відрізка графіка вивчення всіх фізичних процесів, що відбуваються на тому чи іншому проміжку графіка. (3 слайд)
плавлення?
А) 50 0С Б) 1000С В) 6000С Г) 12000С
0 3 6 9 хв.
Г) 16 хв. Д) 7 хв.
Варіант №2 0С
відрізок АБ? 1000
Г) Затвердіння. Б В
відрізок БВ?
А) Нагрівання. Б) Охолодження. В) Плавлення. 500
Г) Затвердіння Г
3. При якій температурі розпочався процес
затвердіння?
А) 80 °С. Б) 350 0С; В) 3200С
Г) 450 0С Д) 1000 0С
4. Який час тверділо тіло? 0 5 10 хв.
А) 8 хв. Б) 4 хв. В) 12 хв.
Г) 16 хв. Д) 7 хв.
А) Збільшувалася. Б) Зменшувалась. В) Чи не змінювалася.
6. Який процес на графіку характеризує відрізок ВГ?
А) Нагрівання. Б) Охолодження. В) Плавлення. Г) Затвердіння.
Графік плавлення та затвердіння кристалічних тіл.
Варіант №3 0С
1. Який процес на графіку характеризує 600 Г
відрізок АБ?
А) Нагрівання. Б) Охолодження. В) Плавлення.
Г) Затвердіння. Б В
2. Який процес на графіку характеризує
відрізок БВ?
А) Нагрівання. Б) Охолодження. В) Плавлення. 300
Г) Затвердіння.
3. При якій температурі розпочався процес
плавлення?
А) 80 0С Б) 3500С В) 3200С Г) 4500С
4. Який час тіло плавилося? А
А) 8 хв. Б) 4 хв. В) 12 хв. 0 6 12 18 хв.
Г) 16 хв. Д) 7 хв.
5. Чи змінювалася температура під час плавлення?
А) Збільшувалася. Б) Зменшувалась. В) Чи не змінювалася.
6. Який процес на графіку характеризує відрізок ВГ?
А) Нагрівання. Б) Охолодження. В) Плавлення. Г) Затвердіння.
Графік плавлення та затвердіння кристалічних тіл.
Варіант №4 0С
1. Який процес на графіку характеризує А
відрізок АБ? 400
А) Нагрівання. Б) Охолодження. В) Плавлення.
Г) Затвердіння. Б В
2. . Який процес на графіку характеризує
відрізок БВ?
А) Нагрівання. Б) Охолодження. В) Плавлення. 200
Г) Затвердіння
3. При якій температурі розпочався процес
затвердіння?
А) 80 °С. Б) 350 0С В) 3200С Г
Г) 450 0С Д) 1000 0С
4. Який час тверділо тіло? 0 10 20 хв.
А) 8 хв. Б) 4 хв. В) 12 хв.
Г) 16 хв. Д) 7 хв.
5. Чи змінювалася температура під час затвердіння?
А) Збільшувалася. Б) Зменшувалась. В) Чи не змінювалася.
6. Який процес на графіку характеризує відрізок ВГ?
А) Нагрівання. Б) Охолодження. В) Плавлення. Г) Затвердіння.
ІІІ. Підсумок уроку.
ІV. Домашнє завдання (диференційовано) 5 слайд
V. Виставлення оцінок за урок.
