Теплота згорання палива. ККД нагрівача

Теплота згорання палива. ККД нагрівача

Знання складається із дрібних крихт щоденного досвіду.                           

Д. І. Писарєв

Мета.

Освітня: ввести поняття «горіння», «питома теплота згоряння палива»; дати учням знання про джерела тепла; навчити учнів обчислювати кількість теплоти, виділену при згорянні довільної маси палива;

Розвиваюча: розвивати логічне мислення і спостережливості учнів; продовжити формування навичок роботи з таблицями даних;

Виховна: виховання наукового світогляду учнів; свідомого розуміння ролі палива в екології суспільства.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Хід уроку.

І Організаційний етап уроку

Добрий день! Сьогодні до нас на урок завітали гості, давайте повернемось, привітаємось та  посміхнемось до гостей. Сідаємо!

Епіграфом нашого уроку буде висловлювання Дмитра Івановича Писарєва: Знання складається із дрібних крихт щоденного досвіду.

•         Як ви розумієте ці слова?

Отже кожного уроку ми з вами дізнаємося про нову частинку фізичного розуміння навколишнього світу.

Тож налаштуємося на співпрацю, подаруємо один одному усмішку, а я бажаю кожному з вас, щоб на уроці ви були:

УВАЖНИМИ, СПОКІЙНИМИ. ПРАЦЕЛЮБНИМИ ТА ІНІЦІАТИВНИМИ.

ІІ Актуалізація опорних знань

А зараз щоб краще засвоїти матеріал нової теми згадаємо деякі вивчені питання провівши «фізичний футбол»

Вправа фізичний футбол

1.     Які розрізняють види енергії?
2.     Що таке внутрішня енергія?
3.     Якими способами можна змінити внутрішню енергію?
4.     Що називається кількістю теплоти?
5.     У яких одиницях в системі СІ вимірюється кількість теплоти? 
6.     Які способи передачі теплоти вам відомі?      
7.     Про який спосіб передачі теплоти ми з вами говорили на попередніх уроках?
8.     Що називається питомою теплоємністю?      
9.     Що означає число 2100 Дж/кг°С 
10. Записати формулу для знаходження кількості теплоти під час нагрівання.

ІІІ Мотивація навчальної діяльності

Ми часто потребуємо збільшити температуру якогось тіла, наприклад щоб у кімнаті стало тепліше, слід збільшити температуру води у батереях опалення, щоб приготувати їжу - температуру води у каструлі.

•         Яким чином ми збільшуємо температуру найчастіше?

(Використовуємо електроенергію; енергію, що виділяється при згоранні палива, тобто отримуємо теплову енергію спалюючи різні речовини)

Сьогодні вранці, перед тим як піти до школи ви снідали.

•         Скільки треба спалити природного газу щоб закип’ятити стакан води для чаю?
•         Як розрахувати це значення?

В кінці нашого уроку ми зможемо разом дати відповідь на це питання.

ІV. Повідомлення теми, мети уроку

Сьогодні ми зупинимося на енергії, що виділяється при згоранні палива.

І  розглянемо тему: «Теплота згоряння палива. ККД нагрівача».

(записи в зошит: дата, тема уроку) 

• Які результати ми очікуємо від уроку?(що повинні дізнатися і навчитися?)

Очікувані результати:

• Дізнатися про види палива та внаслідок чого виділяється тепло при його згоранні
• Визначити які фізичні величини характеризують процес виділення енергії при згоранні палива
• Навчитися обчислювати кількість теплоти, виділену при згоранні палива
• Як впливає горіння палива на навколишнє середовище

V. Вивчення нового матеріалу

Відомо, що людина ще з давніх-давен використовує енергію вогню для обігрівання власного тіла й житла, приготування їжі тощо.

•         Що використовується для процесів нагріваня тіла, житла? (дрова, газ, вугілля)
•         Як називається хімічний процес в результаті якого ми отримуємо енергію? (горіння)
•         Які фізичні та хімічні процеси відбуваються під час горіння? (виділяється тепло і світло та відбувається окиснення речовини, що горить)

Врахувавши наші висновки, сформулюємо визначення процесу горіння.

Отже, горіння – це хімічна реакція під час якої відбувається окиснення речовин з виділенням теплоти і світла.

•         Як називаються речовини, що горять? (паливо- горючі речовини)
•         Що ми отримуємо при згоранні, застосувавши паливо? (енергію)

Сформулюйте визначення палива!

Паливо – це горючі речовини, що застосовуються для отримання енергії при згоранні.

•         Як можна класифікувати паливо в залежності від агрегатного стану? Заповніть схему

Види палива.

Тверде    Рідке    Газоподібне

(вугілля, дрова, торф)  (бензин, спирт, гас, (метан, пропан, етилен,

      мазут)   ацетилен)

У різних місцях планети використовують різне паливо.

•         Яке паливо використовують в Україні?

Повідомлення учня(додаток 1)

Розглянемо елементний склад основних видів палива.

• Який основний горючий елемент входить у склад палива і є домінуючим?

Висновок: в паливі міститься карбон.

Під час горіння відбувається окиснення карбону.

Атоми карбону з’єднуються з двома (або одним) атомами кисню. При цьому утворюється молекула оксиду карбону – вуглекислого газу і виділяється енергія.

С+О₂→СО₂+Q

Зверніть увагу, що різні види палива мають різну кількість вуглецю.

•         Як ви вважаєте чи однакова кількість теплоти виділяється при згоранні однакової кількості різних видів палива?
•         Від чого залежить виділення теплоти? (від процентного вмісту карбону та маси самої речовини, що спалюється)

Однакова кількість різного палива при згоранні виділяє різну кількість тепла, що  залежить від вмісту вуглецю в ньому.

Фізична величина, що показує, яка кількість теплоти виділяється при повному згорянні палива масою 1 кг, називається питомою теплотою згоряння палива.

Її позначають буквою q (читається “ку”); її одиниця – 1 Дж/кг .

Кількість теплоти, що виділяється внаслідок згоряння палива, обчислюється за формулою:

Q=q*m 

Значення питомої теплоти згоряння різних видів палива наводиться у відповідних таблицях.

Робота з підручником.

•         Відкрийте підручник на с. 204   . Розглянемо таблицю, дайте відповіді на запитання:

1.     Що означає цифра 12000 для сухих дров?  
2.     Яке паливо здатне виділити найменшу кількість теплоти?
3.     Яке паливо здатне виділити найбільшу кількість теплоти?

На жаль, не все тепло, що виділяєтьсяся при згорянні пали­ва, ми можемо використати корисно. Частина енергії передається навколишньому середовищу. Тому введемо поняття ККД нагрівальної установки. Величина, що показує, яку частину становить корисно використовувана теплота  Q_кор від всієї, що виділилася при згорянні палива, Q_з називається ККД нагрівника.

Якщо не вживати спеціальних заходів щодо запобігання «ви­киду тепла» в навколишній простір, ККД нагрівника буде дуже низьким.

У техніці для підвищення ККД нагрівник і тіло, яке він на­гріває, поміщають у спеціальну оболонку - це зменшує теплові витрати.

Розв’язування проблеми.

Повернемося до задачі, яку ми записали на початку уроку і складемо коротку умову.

Скільки треба спалити природного газу щоб закип’ятити стакан води для чаю?

Яку масу гасу треба спалити, щоб кількості теплоти, яка виділилася, вистачило на нагрівання води масою 200 г від 20 °C до кипіння? Тепловими втратами знехтувати

m_г-?    СІ   Q_B=cm_B(t₂-t₁)

m_в=2 кг    m_в=0,2 г  Q_д=qm_г

t₁=20 ⁰С       Q_B= Q_д

t₂=100⁰С       cm_B(t₂-t₁)= qm_г

q=44    q=44*10⁶   m_г=

c=4200      m_г==0,0015 (кг)

відповідь: 0,0015 кг

Згадаємо процес горіння.

•         Який газ утворюється в результаті горіння палива крім виділення енергії? (вуглекислий газ)
•         Чи впливають на екологічну ситуацію довкілля викиди в атмосферу при згоранні палива?

Найбільша кількість забруднюючих речовин виділяється під час згоряння ВУГІЛЛЯ і НАФТОПРОДУКТІВ.

80% усіх видів забруднень біосфери зумовлені енергетичними процесами, до яких входять добування, переробка і використання палива.

•         Які екологічні проблеми виникають при спалюванні палива? (кислотні дощі, парниковий ефект, забруднення навколишнього середовища) (заслухати повідомлення учнів)

«Парниковий ефект» (додаток 2)

•         Які ви знаєте шляхи боротьби з парниковим ефектом?

«Можливі шляхи подолання екологічних проблем» (додаток 3)

VI. Закріплення нового матеріалу

бесіда

Підведемо підсумки уроку та згадаємо про які основні поняття ми сьогодні дізналися

Вставте пропущені слова

1.     Горючі речовини, що застосовуються для отримання енергії при згоранні називаються (паливом)
2.     Хімічна реакція під час якої відбувається окиснення речовин з виділенням теплоти і світла називається (горінням)
3.     При згоранні палива атоми з’єднуються в молекули і (виділяється) енергія
4.     Однакова кількість різного палива при згоранні виділяє різну кількість тепла, що  залежить від кількості (вуглецю) в ньому
5.     Фізична величина, що показує, яка кількість теплоти виділяється при повному згорянні палива масою 1 кг, називається (питомою теплотою згорання).
6.     Питома теплота згорання розраховується за формулою .
7.     Одиницями вимірювання питомої теплоти згорання є

8. Що виділить більше енергії при повному згоранні – 1 кг кам’яного вугілля чи 1 кг сухих дров?
9.     Чому будинок вигідніше опалювати, використовуючи вугілля, природний газ або рідке паливо, ніж дерево й солому?

VII. Підсумки уроку

Інтерактивна вправа «незакінчене речення»

Закінчіть речення

•       Сьогодні на уроці я дізнався…
•       Сьогодні на уроці я навчився…
•       Сьогодні на уроці мені сподобалося…

VIII. Домашнє завдання. 

Опрацювати §25п1

10. Яка кількість теплоти виділиться при повному згорянні спирту масою 200 г?

Прийом «Шкільна пошта»

На адресу кабінету фізики принесли декілька листів з додатковим для вас завданням:

11. Чому, якщо сильно дмухати на тліюче вугілля, воно розпалюється, а свічка при цій умові гаситься?

Оцінювання