Конспект уроку на тему "Теплота згоряння палива"

Тип матеріалу: 
Предмет: 
Навчальний рівень: 

Н.І. Сіра, Павлиська ЗОШ № 2, смт. Павлиш, Онуфріївський р-н, Кіровоградська обл.

Цілі: показати, за рахунок чого виділяється енергія з палива, ознайомити учнів із різними видами палива; продемонструвати практичне значення знань, отриманих на уроці; розвивати обчислювальні навички та вміння розв'язувати задачі; показати зв'язок фізики з життям; розвивати пам'ять та вміння учнів робити логічні висновки; виховувати бережливе ставлення до енергоресурсів, наполегливість, дисциплінованість.

Тип уроку: комбінований.

Обладнання: сухе пальне, термометр, склянка з водою, терези, набір важків, порожня склянка, довідкові таблиці.

ХІД УРОКУ

I. ОРГАНІАЦІЙНИЙ ЕТАП

Налаштування учнів на творчу роботу на уроці.

II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

На закритій частині дошки написано розв'язок домашньої задачі. Учні перевіряють правильність розв'язання, коментують його етапи (вправа 31, № 9).

III. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ УЧНІВ

1. Що таке кількість теплоти? Позначення, одиниці вимірювання.

2. Як визначити кількість теплоти, що поглинається (виділяється) під час нагрівання (охолодження) тіла?

3. Що таке ККД? Одиниці його вимірювання.

IV. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Мотивація навчальної діяльності

Учитель. Людина ще з давніх-давен використовувала вогонь для обігрівання власного тіла й житла, приготування їжі тощо. Спосіб отримання енергії внаслідок згоряння палива найчастіше икористовує й сучасна людина. Отже, сьогодні на уроці ми розглянемо дуже важливу тему, тому що вона тісно пов'язана зі щоденним життям та побутом.

Отже, енергію одержують із палива.

2. Пояснення вчителя

1. Які види палива ви знаєте?

У підручнику (на с. 173) вказано, які види палива існують. Прочитайте і запам'ятайте.

2. За рахунок чого енергія виділяється з палива?

Учитель. Як ви знаєте, виділення теплоти відбувається під час спалювання палива. При цьому відбувається хімічна реакція вуглецю з киснем, наявним у повітрі. Вуглець міститься в більшості видів палива. Наприклад, деревина на 50 % складається з вуглецю, торф — на 60 %, вугілля — на 70-95 % залежно від виду. Ця реакція супроводжується виділенням певної кількості теплоти. Щоб реакція горіння палива розпочалася, необхідно нагріти речовину до певної температури. Наприклад, дерево починає горіти за температури 610 °С, папір — за 400 ° С, а бензин — за 200 °С. Отже, у процесі горіння палива відбувається перетворення одного виду внутрішньої енергії на інший: хімічна енергія палива перетворюється на енергію теплового руху продуктів згоряння.

• Чи знаєте ви, як утворилися такі види палива, як вугілля, нафта, природний газ?

Енергія Сонця накопичується в зеленій кроні дерев. З роками дерева, старіючи, падали, замість них виростали нові, які з часом також відмирали. Протягом мільйонів років дерева перемішувалися із землею, пресувались і перетворилися на кам'яне вугілля. Найміцнішим і найтвердішим є антрацит.

Нафта, як не дивно, теж має рослинно-тваринне походження. Протягом мільйонів років рештки тварин, дерев та інших рослин перемішувалися з мулом на дні морів та океанів, ущільнювалися — і під тиском виривалася на поверхню масляниста речовина. У давні часи її просто збирали на поверхні з тріщин, під якими були джерела нафти. У Давньому Єгипті цю речовину використовували для бальзамування. Разом із нафтою обов'язково утворюється газ (найчастіше це метан).

• Чи однакова кількість енергії виробляється під час згоряння різного палива?

Перевіримо це дослідним шляхом:

1. Нагріємо воду однакової маси різними способами. Для нагрівання першої склянки з водою використаємо шматочок сухого спирту, а для другої — такий самий за масою шматочок сухого дерева. Після повного згоряння палива виміряємо температуру води. Чому температура води змінилася? Чому вона є різною? Записуємо в зошит висновок.

Різні види палива однакової маси виділяють різну кількість теплоти за повного згоряння.

2. Різні види палива мають різний вміст вуглецю. Тому під час згоряння однакової маси палива різних видів виділяється різна енергія. Паливо спалюють у спеціальних пристроях, а енергію, яка при цьому виділяється, визначають дослідним шляхом.

Фізичну величину, що показує, яка кількість теплоти виділяється за повного згоряння палива массою 1 кг, називають питомою теплотою згоряння палива.

Питому теплоту згоряння палива позначають буквою q, її одиниця вимірювання — Дж/кг. Значення питомої теплоти згоряння різних видів палива наведено в таблиці на форзаці. Користуючись таблицею, скажіть, який вид палива має найбільшу питому теплоту згоряння? Який це вид палива? Яке тверде паливо має найбільшу (найменшу) питому теплоту згоряння? Визначте питому теплоту згоряння водню. Що означає число, вказане в таблиці? Порівпяємо його з питомою теплотою згоряння кам'яного вугілля й нафти. Отже, водень є майже у 4 рази енергетично ефективнішим

паливом, ніж кам'яне вугілля, і втричі — ніж нафта. Конструктори багатьох країн працюють над проектами двигунів на водневому паливі. Його використання вигідне не лише економічно. Унаслідок згоряння водню утворюється чиста вода, а не шкідливі для організму людини вуглекислий і чадний гази.

3. Для того щоб обчислити кількість теплоти, яка виділяється під час згоряння довільної кількості палива, потрібно помножити питому теплоту

згоряння палива на його масу: Q=qm. Застосовуючи цю формулу, можна розрахувати потребу в паливі певного виду: .

Для передання тепла застосовують нагрівники, за допомогою яких можна використати теплоту згоряння палива: газові пальники, спиртівки, печі. Кількість теплоти, яка виділяється під час згоряння палива, частково йде на нагрівання тіл, а решта нагріває сам пальник і випромінюється в довкілля. Тому ввели фізичну величину, яка визначає частину кількості теплоти Qк, що пішла на нагрівання, від повної кількості теплоти Q, отриманої під час згоряння палива. Це ККД — величина, знайома вам із 7 класу. Пригадаємо, у яких одиницях прийнято визначати ККД. Знайдіть у підручнику визначення ККД і запишіть у зошит.

.

4. Для того, щоб підвищити ККД нагрівника, потрібно збільшувати корисну енергію й зменшувати втрати теплоти не за призначенням. Пригадайте, які засоби газового опалення ви використовуєте вдома. Чи всі вони однаково ефективні?

V. ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

Творче завдання

На уроках як нагрівник ми використовуємо сухий спирт. Але  у ваших таблицях немає питомої теплоти згоряння цього виду палива. Тож подумаймо, як можна визначити його експериментальним шляхом. Пропоновані засоби: вода, таблетка сухого спирту, мензурка, терези, важки, внутрішня посудина від калориметра. (Учні пропонують, як можна визначити питому теплоту згоряння сухого спирту.)

1. Теоретичне обґрунтування

Q1=cm1(t2-t1);

Q2=qm2;

Q1=Q2;

cm1(t2-t1)=qm2;

,

де m1 – маса води, m2 – маса сухого спирту, t1, t2 – початкова та кінцева температура води, с – питома теплоємність води.

2. Проведення досліду та обчислення шуканої величини

3. Висновки

VI. ПІДСУМКИ УРОКУ

• Що нового ви дізналися сьогодні на уроці?

• Чи є ці знання важливими для вас?

• Чому водень є найбільш «привабливим» видом палива?

• Чи потрібно заощаджувати енергію, що виділяється під час згоряння палива? Як?

• Яким чином можна заощадити паливо?

VII. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

Опрацювати § 54 (підручник Є. В. Коршака) і знайти відповіді на запитання, подані після нього. Розв'язати задачі № 1 і 2. Вправа 32, № 3, 4 (для учнів із високим рівнем знань).

 

Фізика в школах України. – 2013. – № 2.

До публікації на сайті Освітнього порталу "Академія" приймаються нові авторські конспекти уроків; методичні розробки; сценарії виховних заходів; зразки шкільних творів та переказів, які відповідають новій навчальній програмі.

Популярний ВНЗ