Горіння. Питома теплота згоряння палива. Практичне використання знань про згоряння палива.

Про матеріал

Розробка уроку на використання формули визначення кількості теплоти, що виділяється при згорянні палива. Практичне використання знань з даної теми.

Перегляд файлу

Тема: «Горение. Теплота сгорания. Удельная теплота сгорания топлива»

Тип урока: урок закрепления знаний.

Цели:

1. Дидактические – создать условия для усвоения нового материала по данной теме, используя элементы проблемного обучения и такие мотивационные приемы, как «занимательность», «практичность теории».

2. Образовательные – сформировать понятие об энергии топлива, рассмотреть физические основы горения веществ, обеспечить понимание физического смысла удельной теплоты сгорания топлива, закрепить знание формулы для расчета количества теплоты, выделяемого при сгорании топлива

3. Развивающие – развивать познавательный интерес, умение выделять главное, существенное в изучаемом материале, сравнивать, обобщать, логически излагать свои мысли; развивать самостоятельность и волю школьников, используя для этого творческие, экспериментальные задания; развивать эмоции учащихся, создавая на уроке ситуации занимательности; формировать потребность в дополнительном, послеучебном познавательном труде; способствовать обогащению словарного запаса, прививать культуру умственного труда;

4. Воспитательные – приучать детей к аккуратному ведению записей в тетради, к доброжелательному общению, взаимопомощи, к самоконтролю; воспитывать чувство гражданской ответственности, формировать познавательный интерес к физике. способствовать формированию навыков самообразования, экономногорасходования времени, видения необходимости охраны атмосферы от загрязнения, бережного отношения к использованию топливных ресурсов Украины, воспитывать интерес к предмету через показ связи изучаемого материала с реальной жизнью.

Планируемые результаты:

Личностные: формировать познавательный интерес, умение ясно, точно, грамотно излагать свои мысли в устной форме, готовность и способность обучающихся к саморазвитию и самообразованию.

Предметные: учащиеся получат возможность понять физическую суть энергии топлива, рассмотреть физические основы горения веществ, понять физическую суть удельной теплоты сгорания топлива, находить количество теплоты при сгорании топлива.

Метапредметные: развивать умение анализировать, сравнивать, обобщать, делать выводы.

Содержатель-ные линии обучения:

Экологическая безопасность и постоянное развитие:

Учащиеся станут критически оценивать результаты человеческой деятельности в природной среде, начнут осознавать важность щадящего природопользования;
Учащиеся смогут использовать знания, полученные на уроке, для решения проблем окружающей среды;
Будут готовы эффективно сотрудничать с другими над реализацией экологических проектов, решать проблемы окружающей среды, привлекая членов семьи и более широкое сообщество до природоохранных мероприятий.

Гражданская ответственность:

Учащиеся станут анализировать и критически оценивать происходящее в государстве на основе статистических данных социально-экономических, демографических, экологических и других явлений и процессов в Украине и мире;
Учащиеся смогут работать в команде, принимать взвешенные решения, которые будут способствовать решению научно-технологических, экономических, социальных или иных проблем современного общества.

Здоровье и безопасность:

Учащиеся начнут соблюдать правила безопасности жизнедеятельности во время выполнения учебных экспериментов, в чрезвычайных ситуациях природного или техногенного характера;
Учащиеся смогут оценивать положительный потенциал и риски использования достижений физики, техники и технологий для благосостояния человека и безопасности общества и окружающей среды;
Будут готовы эффективно сотрудничать с другими над реализацией экологических проектов, решать проблемы окружающей среды, привлекая членов семьи и более широкое сообщество до природоохранных мероприятий.

Предприимчивость и финансовая грамотность:

Учащиеся начнут стремиться достичь определенного социального статуса в обществе, сделать вклад в экономическое процветание государства;
Учащиеся смогут презентовать собственные идеи и инициативы;
Будут готовы ориентироваться в широком круге услуг и товаров на основе четких критериев, делать потребительский выбор, противостоять манипуляциям, используемых в рекламном и информационном пространстве.

Ключевые компетентно-сти:

Общение на государственном и родном языке:

Умения:

воспринимать объяснения учителя, понимать информацию из учебника и других источников на родном языке;
устно и письменно объяснять физические понятия, факты, явления, законы, теории;
обсуждать проблемы природоведческого содержания, участвовать в дискуссии.

Отношение:

осознание необходимости свободного владения государственным языком для грамотного высказывания собственного мнения, личностного развития, осуществления учебной и профессиональной деятельности;
стремление к самосовершенствованию, обогащение, пополнение и систематического употребления украинской естественно-научной терминологической лексики.

Учебные ресурсы:

учебные тексты, таблицы, карты.

Математическая компетентность:

Умения:

понимать и использовать математические методы для анализа и описания физических моделей реальных явлений и процессов.

Отношение:

осознание важности математического аппарата для описания и решения физических проблем и задач.

Учебные ресурсы:

задания на выполнение расчетов, алгебраических преобразований.

Основные компетентности в естественных науках и технологиях:

Умения:

использовать знания по физике для решения задач, связанных с реальными объектами природы и техники.

Отношение:

ответственность за экономное использование природных ресурсов;
готовность к решению проблем, связанных с состоянием окружающей среды.

Учебные ресурсы:

физические задачи, ситуативные упражнения по исследованию состояния окружающей среды, щадящего использования природных ресурсов.

Информационно-цифровая компетентность:

Умения:

использовать современные цифровые технологии и устройства для изучения физических явлений, для обработки результатов экспериментов, моделирования физических явлений и процессов.

Отношение:

ценностные ориентиры во владении навыками работы с информацией, современной цифровой техникой.

Учебные ресурсы:

образовательные цифровые ресурсы.

Умение учиться на протяжении жизни:

Умения:

планировать, организовывать, осуществлять, анализировать и корректировать собственную учебно-познавательную деятельность.

Отношение:

положительное эмоциональное восприятие собственного развития, получение удовольствия от интеллектуальной деятельности.

Учебные ресурсы:

дидактические средства.

Инициативность и предприимчивость:

Умения:

прогнозировать влияние физики на развитие технологий, новых направлений предпринимательства;
экономно и эффективно использовать современную технику, материальные ресурсы.

Отношение:

стремление достичь определенного социального статуса, сделать вклад к экономическому процветанию государства.

Учебные ресурсы:

примеры успешных бизнес-проектов в области новейших технологий (космическая техника).

Социальная и гражданская компетентности:

Умения:

активно работать в группах, распределять роли, оценивать собственный вклад и других, принимать взвешенные решения, которые будут способствовать решению исследуемой проблемы или задачи, важных для данного образовательного среды, ученического коллектива.

Отношение:

осознание себя гражданином Украины;
гражданская ответственность за состояние развития местного сообщества, страны;
толерантное отношение к точке зрения другого лица.

Осведомленность и самовыражения в сфере культуры:

Умения:

использовать знания из физики во время реализации собственных творческих идей.

Отношение:

понимание гармоничного взаимодействия человека и природы.

Экологическая грамотность и здоровая жизнь:

Умения:

применять приобретенные знания и навыки для сохранения собственного здоровья и здоровья других;
соблюдать правила безопасности жизнедеятельности во время выполнения учебных экспериментов, в чрезвычайных ситуациях природного или техногенного характера;
определять причинно-следственные связи влияния современного производства, жизнедеятельности человека на окружающую среду;
анализировать проблемы окружающей среды, определять способы их решения, участвовать в практической реализации этих проектов;.

Отношение:

готовность принимать участие в природоохранных мероприятиях.

Учебные ресурсы:

учебные проекты экологического направления.

Методы обучения:

Частично-поисковый, исследовательский, наглядный, поисковый, взаимообмен информацией, словесный.

Межпредмет-ные связи:

Экология, география, химия, математика.

План урока

Орг. момент.

АОЗ – "Американский футбол"

ПРЗ - Давайте представим себя депутатами городского совета, которые приняли решение помочь топливом пенсионерам и малообеспеченным людям, проживающим в частных домах и не имеющих централизованного отопления. Топливо предполагается оплачивать из бюджета города. Соответственно нам нужно найти максимальное соответствие между ценой и качеством.

Итак, для поддержания температуры на уровне 20⁰С на площади 1 м² в помещении с потолком высотой до 1 метра необходимо Q ₁=360кДж энергии в час.

Сколько энергии необходимо для обогрева всего дома площадью 50 м² в течении часа?

Q ₂=360кДж * 50=1800 кДж

Для поддержания тепла в течении суток топливо должно гореть в среднем 8 часов в сутки.

Сколько энергии необходимо для отопления дома в течении 8 часов?

Q ₃=1800кДж * 8=14 400 кДж

Среди доступных видов топлива мы можем рассматривать дрова, каменный уголь и природный газ. Нам необходимо сравнить цены на эти виды топлива.

Дрова

Определяем удельную теплоту сгорания дров – q=10 МДж/кг.

Рассчитайте массу дров, необходимых для получения 14 400 кДж энергии.

m= Q ₃/ q ; m=14 400 кДж/(10 МДж/кг)=1,44 кг

В ноябре 2019г в Днепре цена 1 кг дров в среднем 2 гр. за килограмм.

Рассчитайте стоимость дров, необходимых для отопления дома в течении суток.

С=2гр*1,44=2,88 гр.

Итог: m=1,44 кг; С=2,88 гр.

Каменный уголь

Определяем удельную теплоту сгорания угля – q=27 МДж/кг.

Рассчитайте массу угля, необходимого для получения 14 400 кДж энергии.

m= Q ₃/ q ; m=14 400 кДж/(27 МДж/кг)=0,533 кг

В ноябре 2019г в Днепре цена 1 кг угля в среднем 5 гр. за килограмм.

Рассчитайте стоимость угля, необходимого для отопления дома в течении суток.

С=5гр*0,533=2,7 гр.

Итог: m=0,533 кг; С=2,7 гр

Природный газ

Определяем удельную теплоту сгорания природного газа – q=44 МДж/кг.

Рассчитайте массу газа, необходимого для получения 14 400 кДж энергии.

m= Q ₃/ q ; m=14 400 кДж/(44 МДж/кг)=0,327 кг

В ноябре 2019г в Днепре цена 1 м³ газа 6,9 гр.

Рассчитайте стоимость газа, необходимого для отопления дома в течении суток (плотность газа 0,8 кг/м³).

С₀=6,9/0,8=8,6 гр за кг.

С=8,6 гр * 0,327=2,8 гр.

Итог: m=0,327 кг; С=2,8 гр

Как видим, дешевле всего закупать каменный уголь. Кроме цены играет роль и масса топлива, так как от массы зависит стоимость перевозки топлива, и с этой точки зрения уголь также экономически более выгодный. Транспортировка природного газа возможна только по газопроводу, что тоже создаёт проблемы при транспортировке.

Ещё одним источником энергии является энергия электрического тока. Эту тему мы будем изучать во втором семестре.

Посмотрите на карту Украины с указанием расположения полезных ископаемых.

Какие ископаемые относятся к горючим?

Нефть, газ, уголь, торф, горючие сланцы.

В каких областях расположено наибольшее количество горючих ископаемых?

Ивано-Франковская, Львовская, Ровенская, Волынская, Полтавская, Черниговская, Сумская, Харьковская, Луганская, Донецкая, Днепропетровская, Кировоградская, Чёрное Море.

(Нефтегазоносные бассейны: Приднепровский бассейн, Львовско-Волынский бассейн, Донецко-Днепровский, Прикарпатский, Причерноморско-Крымский)

В Черкасской области есть залежи урана (ещё одно альтернативное топливо, его использование мы будем изучать в разделе ядерной физики в 9 и 11 классах)

Процесс горения топлива человечество использует в разных областях деятельности:

тепловые двигатели (сгорание топлива);

тепловые электростанции (сгорание топлива и выработка электроэнергии);

обогрев жилища, приготовление пищи и др.

в промышленности (работа доменных печей) и т. д.

Поэтому, говоря о сгорании топлива, нельзя не сказать о проблемах, которые встают перед человечеством в этой связи. О каких проблемах идет речь? Конечно же, о проблемах экологии, охраны окружающей среды.

Ежегодно при сгорании топлива в воздух попадают сотни миллионов тонн различных вредных веществ: сажа, оксиды углерода, азота, серы: Вы можете сказать, что углекислый газ полезен, потому что растения поглощают его из окружающей среды и в процессе фотосинтеза выделяют кислород. Это действительно так. Но только в умеренных количествах. За последние 30 лет количество углекислого газа повысилось на 15–20%. . В больших городах и вблизи крупных энергетических предприятий накапливается углекислый газ. порождающий парниковый эффект.

К 2020 г. содержание углекислого газа должно еще удвоиться. Углекислый газ препятствует естественному охлаждению Земли, что приводит к повышению средней температуры на 2–3 °С. Это может привести к бурному таянию льдов и повышению уровня Мирового океана на 50-70 м. Увеличение содержания углекислого газа губительно сказывается на всем живом, в том числе на человеке, вызывая различные болезни.

К чему же ведёт интенсивное использование топлива?

— Истощению природных ресурсов, загрязнению окружающей среды.

Какой же вывод из этой ситуации?

— Производить очистку воздуха, ставить фильтры. Беречь лес, увеличивать лесные массивы.

Закрепление

Что такое топливо?

Чем отличается одни виды топлива от другого?

По какой формуле рассчитывается количество теплоты при сгорании топлива?

Какие требования необходимо предъявить к топливу?

Итак, сформулируйте основные требования, предъявляемые к топливу:

1) большая теплота сгорания,
2) отсутствие вредных продуктов сгорания,
3) низкая температура воспламенения.
4) распространенность в природе,
5) сравнительная простота добычи и транспортировки

Копилка интересных фактов

Немного статистики:

— 40 % энергии люди получают из нефти, 26 % — из угля, 24 % — из природного газа.

— можно ли отапливать ... алюминием?

В Швейцарии проводят эксперименты по использованию алюминиевого порошка в качестве топлива. Теплотворные свойства алюминия всего на 1/3 меньше, чем в нефти, но вполне могут конкурировать с углем. Порошок из алюминия сжигают в специальной установке, в струе воздуха, предварительно разогретом. При этом температура пламени достигает 2300 °С.

— Не только горят:

Уголь и нефть не только ценные виды топлива. Из угля получают более 200 полезных веществ, которые используют для производства лаков, мыла, пластмассы, красок. А из нефти изготавливают лекарства, клей, полиэтилен, жевательную резинку и даже... женские колготки.

Подведение итогов урока

Домашнее задание § 15, решить Упр. 15 (2, 3, 6, 7)

Рефлексия

Стена гласности. Впечатления учащихся по уроку.

Технология «Светофор». Выходя из класса, учашиеся оставляют соответст-вующую геометриче-скую фигуру.