Теплота згорання палива. Енергозбереження паливних ресурсів. Забруднення атмосфери - наслідок згорання палива.

Урок

з фізики в 8 класі

Тема:  Теплота згорання палива.   Енергозбереження паливних ресурсів. Забруднення атмосфери  - наслідок згорання палива.

Мета:  Вивчити поняття теплоти згорання палива. З’ясувати з учнями основні способи і шляхи збереження та економії  природних ресурсів, розглянувши на практиці негативні сторони фізичного явища – горіння палива, що несе за собою забруднення навколишнього середовища.

             Розвивати у дітей вміння самостійно робити висновки, застосовувати на практиці здобуті знання з хімії, географії, біології.

             Формувати ідею про можливість збереження природних ресурсів, сприяти виробленню вміння правильно поводити себе у побуті.

Тип уроку: комбінований.

Обладнання: Таблиця « Питома згорання палива», плакати, ІКТ.

Хід уроку

1. Мотивація навчальної діяльності.

1. Організаційний момент.
2. Активізація навчальної діяльності учнів.

Вчитель: Шановні учні, на попередніх уроках ми з вами вивчали процес горіння палива. Давайте згадаємо:

• Що таке горіння? ( Це тип хімічної реакції окислення, яка супроводжується інтенсивним виділенням теплової енергії).
• Чому люди найчастіше споживають саме цю енергію? Для чого? Для яких потреб? (На виробництвах, в побуті).

2.   Повідомлення теми й мети уроку.

 Метою і завданнями нашого уроку сьогодні є питання з’ясовування механізму горіння палива, питання екологічної та економічної оцінки великого використання людством природних органічних палив та розробити способи і методи збереження паливних ресурсів в побуті.

3.   Засвоєння учнями навчального матеріалу.

Вчитель: Тепловий ефект процесу горіння пояснюється виділенням енергії під час нової молекули. Так, в результаті взаємодії природного газу, що на 90% складається з метану СН₄  з молекулами кисню О₂ утворюються молекули оксиду карбону СО₂ і води Н₂О, а також виділяється певна кількість енергії. Наприклад, для повного згорання 1м³ природного газу необхідно 2 м³ кисню, або 10 м³ повітря. Крім оксиду карбону , до складу продуктів згорання входять сполуки сульфуру, нітрогену та інших хімічних сполук.

Запитання до класу:

• Що таке атмосфера? (Повітряна оболонка землі)
• Потрапляючи в атмосферу, хімічні елементи змінюють її склад і негативно впливають на природні процеси. Близько 80% усіх видів забруднення біосфери зумовлені енергетичними процесами, до яких входить добування , переробка та використання палива.

Вчитель: Які екологічні проблеми виникають в наш час в зв’язку з даними явищами?

Учень:  Фундаментальні зміни в енергетиці не відбудуться без відповідних змін у соціальній, економічній і духовній сферах нашого життя. Збереження енергії є не лише проблемою вартості тепла, води, електрики. В першу чергу це є проблемою нашого майбутнього. Неефективне використання електричної енергії є головною причиною існуючих на Землі екологічних проблем. Поліпшення способів енергоспоживання дозволить зробити важливий крок до кращого на нашій планеті.

    Існують такі проблеми неефективного використання енергоресурсів.

Учень 2:  1. Збільшення температури на планеті.

        Підвищення рівня вуглекислого газу в атмосфері у середині 21 століття призведе до збільшення середньої температури приблизно на 6 градусів за Цельсієм. Основною причиною є горіння природного палива, під час якого виділяється вуглекислий газ.

Учень 3:  2. Кислотні дощі.

       Сірчистий ангідрид SО₂ і окиси азоту NО₂   , що виділяється під час згорання  природного палива, змішуючись із туманом, водою чи снігом перетворюється на отруйні для природи речовини, які викликають обвуглювання гілок і листків, що призводить до знищення лісів.

Учень 4:  3. Ядерні відходи.

        Людство нікуди не дінеться від проблеми зберігання радіоактивних відходів. Виходячи з періоду напіврозпаду радіоактивних елементів, потрібні століття, щоб речовини з ядерного реактору стали безпечними. На жаль , на сьогодні немає навіть матеріалів . здатних так довго зберігати ядерні відходи. Тобто людство не є в змозі 100% захиститися від загрози підвищення радіаційного фону.

Вчитель: Такими є глобальні наслідки неефективного використання енергії, яка добувається  за рахунок традиційних джерел: вугілля, нафти, газу, торфу, ядерного палива. Тому, основними завданнями людства є не збільшення видобутку палива, а ефективне його використання як на підприємствах, так і у побуті

Запитання до класу:

• Яке органічне паливо найбільше використовується людиною у побуті? (Кам’яне вугілля, нафтопродукти, природний газ. Але енергетичний ефект від їх спалювання буде різним.)
• Що таке питома згорання палива? (Кількість тепла ,яка утворюється під час повного згорання 1 кг палива).
• Чому дорівнює питома теплота згорання вугілля? ( 30*10⁶ Дж/кг).
• Що це означає? ( При повному згоранні 1 кг кам’яного вугілля утвориться 30* 10⁶ Дж енергії)
• Чому дорівнює питома згорання нафти? ( 44*10⁶ Дж/кг)
• Яка питома теплота згорання природного газу? ( 44*10⁶ Дж/кг)
• Користуючись наведеними прикладами, визначте, який вид палива має найбільшу теплотворну здатність? (Природний газ.)

Вчитель: Так, це природний газ. Він має не тільки більшу теплотворну здатність, але і знижує рівень забрудненості атмосфери в 5 разів.

4.   Розв’язування задач економічного змісту.

Задача на збереження палива в побуті.

  - Яка кількість теплоти необхідна для нагрівання :

1) Однієї склянки води (200 г ) до кипіння;

2) Повного чайника (3 л)? Скільки газу потрібно для цього?

Дано:

  m₁ = 200 г                              Q = c m (t₂-t₃)

  V₂ = 3 л                                 Q₁ = 4200Дж / кг ·К ·0,2кг (100⁰С – 20⁰С )=

                                                                              =  67200  (Дж)

  t₁  = 20⁰С                                 m₂ = р · V₂

  t₂  = 100⁰С                               Q₂ = 4200 Дж / кг  К · 3кг  (100 ⁰С– 20⁰С) =    

                                                       = 1008000 Дж                               

  p  =  1000 кг/м³                       Q = q · m₁

  c  = 4200 Д /кг· К                     m₁= Q₁  / q = 67200 /44· 10⁶ = 0,0015 кг

  q  =44 ·10⁶ Дж /кг                    m₂ = Q₂ / q = 1008000 / 44 · 10⁶ = 0,0229 кг

 ___________________

Q₁ -   ?         Q₂  -  ?

m₁ -   ?         m₂ -  ?

Висновок: Не завжди кожен із нас економно витрачає паливо. Якщо, збираючись до школи, нагріваємо повний чайник, а використовуємо лише частину, то деяка кількість палива витрачається марно. Тобто:

                        m = m₂ – m₁ = 0, 0229 кг– 0,0015 кг = 0, 0214 кг

Відповідь:    0,0214 кг -  втрати палива.

Розраховуємо економію палива в грошових одиницях ( гривнях) для однієї людини, для класу, для населення України.

Задача 2.

Дано:                                              m = p ·V

р = 0,8 кг/м³                                   V = m / p

вартість 1 м³ газу = 0,732 грн.      V₁=0, 0214 / 08 = 00268 (м³)

клас 30 учнів                                 економія = V₁ · вартість

населення України  = 46800000   економія₁ = 0,0268  · 0,732 = 0,0197(грн.)

 ________________________  економія ₃₀ = 30  · 0,0197 = 0,5910 (грн.)

економія _{1людини}                        економія _{України} =0,5910 · 46800000=2765880(грн.)

економія _{30 людей}

економія _{українців}

Відповідь:   економія для однієї людини = 0,0197 (грн.)

                     Економія для 30 чоловік (класу) = 0,5910 (грн.)

                     Економія для населення України = 2765880 (грн.).

Виступи учнів:

1. З метою енергозбереження палива можна використовувати:
   • флуоресцентні лампи , які споживають у 4 рази менше енергії;
   • утеплювання квартир за допомогою сучасних систем теплоізоляції;
   • використовувати побутові прилади з таймером;
   • розробляти електромобілі на сонячних батареях та хімічних акумуляторах.
2. До 10 % традиційних паливно-енергетичних ресурсів можуть привести альтернативні джерела енергії:
   • відходи вугілля;
   • біотехнології, утилізація відходів;
   • горючі сланці;
   • гідроенергія;
   • геотермальна енергія;
   • вітроенергія;
   • сонячна енергія.

      3. Показ учнівських презентацій:

              -     Перспективи використання вітрової енергії.

              -     Невичерпне джерело енергії – Сонце.

5.Розробка з учнями правил збереження різних видів палива:

- утеплювати вікна, двері;

          - підтримувати нормальний тепловий режим;

          - не допустити тривалої роботи побутових електроприладів;

          - економити газ, воду, світло.

 6. Домашнє завдання

Група А – № 2-5( збірник по енергозбереженню)

Група Б – № 7-9