Підготувала вчитель фізики вищої категорії

                                                             НВК «Іванівський ЗНЗ І-ІІІ ст.. –ДНЗ»

                                                             с. Іванівка  Підволочиського р-н

                                                                          Тернопільської  обл.   

                                                                      Лагудза Ольга Ярославівна.

 

Тема. Згоряння палива. Розрахунок кількості теплоти внаслідок  згоряння палива.

Мета:показати, за рахунок чого дістають енергію  для нагрівання тіл та забезпечення руху різних видів транспорту; ознайомити учнів з основними видами палива ;  ввести поняття питомої теплоти згоряння палива , записати формулу для визначення кількості теплоти ,яка виділяється під час згоряння палива; визначити шляхи   і методи   збереження та  економії природних ресурсів, розглянувши негативні сторони такого фізичного явища, як горіння палива , що несе за собою забруднення навколишнього середовища.     

  Розвиваюча:  Розвивати вміння самостійно  робити висновки ; практично застосовувати знання раніше вивченого матеріалу на уроках хімії,екології та фізики; сприяти розвитку інтересу до фізики.

   Виховна: виховувати почуття відповідальності  за  збереження природних ресурсів. Сприяти виробленню  вміння раціонально використовувати паливо, дотримуватись правил техніки безпеки при проведенні дослідів.

    Тип уроку. Урок засвоєння нових знань.

  Обладнання:  телевізор, ноутбук, слайди, на кожну парту таблиця «ПИТОМА ТЕПЛОТА ЗГОРЯННЯ ПАЛИВА», калькулятори, свічка, стакан, сірники,       4 внутрішні посудини від калориметра, 4 термометри, 2 таблетки сухого  палива ,дрібна суха деревина, 4 штативи з тримачами.

                                                          ПЛАН УРОКУ.    

І.Мотивація навчальної діяльності, актуалізація опорних знань.

1)Організаційний момент.

2)Актуалізація навчальної діяльності учнів.

ІІ. Повідомлення теми і мети уроку .

ІІІ. Засвоєння нового навчального матеріалу.

IV. Практичне засвоєння нового матеріалу.  Розв’язування  задач економічного змісту.

V. Робота із слайдом №7.

Усвідомлення необхідності економити паливо.

1.Формулювання учнями правил збереження природного палива.

VI. Підсумок  уроку. Виставлення оцінок.

VII. Домашнє  завдання.

                                                        Хід уроку.

 І.Мотивація навчальної діяльності.

1.Організаційний момент.

2.Актуалізація навчальної діяльності.

   Вчитель. На попередніх уроках ми розглядали , як розрахувати кількість теплоти потрібну для нагрівання тіла, плавлення, пароутворення. Виникає питання – звідки ж взяти цю енергію?

Учні. Потрібно спалити паливо.

     Вчитель.    А що ж таке горіння? Які його наслідки? Як обчислити кількість теплоти, яка виділяється під час згоряння палива?

  На сьогоднішньому уроці ми дамо відповідь на ці та інші питання.

     ІІ. Повідомлення теми і  мети  уроку .

 

Мета сьогоднішнього нашого уроку – докладніше ознайомитися з видами палива, з’ясувати  механізм   горіння палива, дати екологічну та економічну оцінку широкого використання людством природних органічних палив, експериментально встановити від чого залежить кількість теплоти, яка виділяється під час  згоряння палива. Запишемо тему уроку: « Згоряння палива. Розрахунок кількості теплоти внаслідок згоряння палива».

(Записую тему на дошці, учні – в зошитах).

 

                                 ПЛАН  ВИВЧЕННЯ  ТЕМИ.

1.Види палива.  Горіння палива.

2.Наслідки забруднення атмосфери та методи їх усунення.

3. Питома теплота згоряння палива. Формула кількості теплоти.

ІІІ. Засвоєння учнями нового навчального матеріалу.

      Вчитель. Пригадаймо, які види палива вам відомі і для чого  потрібне паливо?

Послухаємо  звіт про роботу над міні-проектом групу  хіміків.  

Слайд 1.Види палива

Основним  джерелом енергії  для забезпечення  руху  більшості видів транспорту є  різні види палива: а)тверде паливо: вугілля, дрова, торф;

б)рідке паливо:бензин, мазут, газ,дизельне паливо,спирт;

в)газоподібне паливо: метан, пропан,ацетилен.

Розрізняють: а)природне паливо:нафта, вугілля, природний газ, торф, деревина,антрацит;

б)штучне паливо:кокс, порох, етиловий спирт, бензин, гас, солярка.

Вчитель. З’ясуємо , що є необхідною умовою горіння ? (Нагадую учням про дотримання правил техніки безпеки).

Дослід 1.Учень запалює свічку і накриває її склянкою. Через кілька секунд свічка гасне. Чому?

Висновок: Для того, щоб відбувалося горіння, потрібне повітря (кисень).

Вчитель. Який  хімічний елемент входить до складу палива і що  ж утворюється під час згоряння палива?

       Відповідь  на це питання  попросимо дати групу хіміків.

Слайд №2. 

Паливо-природний акумулятор сонячної  енергії. До складу палива входить велика кількість Карбону. Деревина-50%, торф – 60%, вугілля від 70 до 80%, антрацит – 95%. Під час горіння

молекули Карбону сполучаються з молекулами  Оксигену, який міститься у повітрі.

Кожна молекула Карбону  взаємодіє з двома молекулами Оксигену , утворюючи при цьому молекулу вуглекислого газу.

    Під час повного згоряння 1 моля Карбону  утворюється  вуглекислий газ і виділяється енергія:

                                             С+О2=СО2 + 402 кДж.

    Під час горіння зміна внутрішньої  енергії  речовини відбувається не шляхом теплообміну чи виконання роботи тілом чи над тілом, а в результаті  термохімічних реакцій  за участю палива.  При цьому енергія руху молекул продуктів згоряння, а отже і їхня температура, буде більшою, ніж  у  молекул палива.

    Горіння палива – це процес  сполучення молекул палива з молекулами  Оксигену , який супроводжується виділенням певної кількості теплоти і утворенням нових речовин.

Робота з таблицею №6 ст. 58 підручника . Наголошую, щоб учні звернули особливу увагу на продукти, які виділяються під час згоряння різних видів палива і скільки повітря потребує спалювання 1 кг різного виду палива.

Після того надаю слово групі  екологів.

Слайд№3. Вплив продуктів згоряння палива на екологію планети.

На всіх стадіях свого розвитку людина була тісно пов’язана з навколишнім світом. Але відтоді як з’явилося  високо індустріальне  суспільство, небезпечне  втручання людини в природу різко посилилося і загрожує стати глобальною небезпекою для людства.

      Діяльність людини залишає негативний слід на нашій планеті – Земля.

     Основними  джерелами забруднення є теплові електростанції, металургійні й хімічні підприємства, котельні установки,що споживають понад  70% твердого та рідкого палива, яке видобувають щороку.  Найбільша кількість шкідливих речовин  виділяється за згоряння вугілля і нафтопродуктів.

    Продуктами  згоряння палива є зола, сажа, кіптява, вуглекислий та чадний газ.    Потрапляючи в атмосферу, ці продукти змінюють її склад і негативно впливають на природні процеси. Близько 80% усіх видів забруднення атмосфери зумовлені енергетичними процесами, до яких входять добування, переробка та використання палива.

     Вчитель. Які екологічні проблеми виникають  через  дані енергетичні процеси?

Екологи. Слайд №4. 

Окиси сірки й азоту ,що викидаються в атмосферу внаслідок роботи теплових електростанцій і автомобільних двигунів , сполучаються з атмосферною вологою й утворюють дрібні крапельки сірчаної та азотної кислот, які переносяться вітрами у вигляді кислотного туману й випадають на землю кислотними дощами.

    Поглинання енергії Сонця, що відбувається за рахунок підсилення запиленості атмосфери оксидом карбону, призводить до потепління на Землі.  

    Вчитель. Як бачимо, продукти згоряння палива є досить шкідливими. Але від згоряння палива ми дістаємо  й тепло. Від чого ж залежить кількість теплоти, яку дістаємо від згоряння палива?

Проведемо досліди.(Дослід  №2 і №3 робимо одночасно , це економить час ).

Дослід 2.Внутрішні посудини від калориметра наповнені  однаковою кількістю води, початкова температура  якої однакова. Учень під однією запалює половину  таблетки  сухого палива, а під другою-четвертину.  За допомогою термометрів вимірює температуру води в посудинах після того як згорить паливо.  Учень  веде спостереження за показами термометрів.  Повідомляє, що у першій посудині  температура води вища, ніж у другій.

Дослід 3.  Учень бере однакові маси сухого спирту  і подрібнених сухих дров (заздалегідь зважено, щоб зекономити час). Запалює під посудинами з однаковою кількістю води однакової температури спирт і деревину і  стежить за показами термометрів. Після згоряння палива покази термометрів суттєво різні. В посудині, під якою згоряв спирт, температура вища.

  З допомогою класу робимо висновок: що кількість теплоти залежить від маси і роду палива.

Вчитель.

Отже, чим більше виділяється тепла  за згоряння  палива, тим краще паливо. При цьому маси різних видів палива мають бути однакові. Щоб порівнювати, який вид палива під час його повного згоряння виділяє більше теплоти, введемо фізичну величину – питому теплоту згоряння палива.

     Даю визначення питомої теплоти згоряння палива:

Кількість теплоти, яка виділяється під час повного згоряння  1кг палива, називають питомою теплотою згоряння палива.

       Питому теплоту згоряння палива позначають буквою q. Одиницею вимірювання питомої теплоти згоряння палива в СІ є Дж/кг.

      Питома теплота згоряння палива – це фізична величина, що є енергетичною характеристикою різних видів палива.

  За значенням  питомої теплоти згоряння палива можна визначити кількість теплоти,  яка виділяється за згоряння  1кг палива.

Вчитель. Робота з  таблицею «  Питома теплота згоряння палива» . ( Таблиці на партах). Чому дорівнює питома теплота згоряння  торфу?

( 14 М Дж/кг)

Пояснюю, що на практиці використовують  кратну величину -  один  мегаджоуль на кілограм.

                                     1МДж /кг = 1000000 Дж/ кг

 

Вчитель. Що це означає?

(При повному згорянні 1кг торфу виділяється 14 М Дж теплоти).

    Вчитель. А скільки теплоти виділиться при повному згорянні 2кг торфу?

( У 2 рази більше, тобто 28 М Дж теплоти).

       Вчитель. То як можна визначити  кількості  теплоти, яка виділяється під час згоряння будь-якої  маси палива?

      Разом з учнями робимо висновок:

 щоб визначити кількість теплоти  Q , яка виділяється внаслідок повного згоряння даної маси певного виду палива, треба питому теплоту згоряння цього виду палива q помножити на масу палива m.

    Запишемо формулу для обчислення кількості теплоти:

 

                                            Q=q m 

 

З цієї формули визначимо:

а)питому  теплоту згоряння палива

                                            q=Q/m;  

 

б) масу палива

                                         m=Q/q.

 

         Вчитель. Скажіть, які з відомих органічних палив найбільш широко використовуються?

( Кам’яне   вугілля, нафтопродукти, природний газ).

      Вчитель. Подивіться в таблиці і скажіть: від згоряння якого ,названого вами палива , виділиться більше тепла?

  (Природного газу).

    Група екологів підготувала нам дані про рівень забрудненості атмосфери найбільш уживаними видами палива.

Слайд №5.

Якщо рівень забруднення атмосфери  при використанні вугілля прийняти за 100%, то  спалювання мазуту дає 60% , а природний газ – 20%.

    Вчитель. Отже, який вид палива найдоцільніше використовувати в тепловій енергетиці й опалювальних системах?

   Учні роблять висновок, що природний газ найменше забруднює повітря і саме його найдоцільніше використовувати.

       Підсумок вчителя. В  Україні природний газ є основним видом палива, і недарма  за оцінками спеціалістів зарубіжних країн, повітряний басейн нашої країни є одним з найчистіших. Але все ж таки потрібний контроль за станом повітря  і очищенням  його від шкідливих домішок. Зменшення викидів шкідливих речовин в атмосферу  можна досягти шляхом раціонального спалювання палива. Якщо в топку котла  подавати мінімальну кількість кисню, необхідного для горіння, і одночасно повертати частину диму, то кількість оксиду нітрогену, який викидається в атмосферу, значно зменшиться. Ця ідея реалізована в новій конструкції  газомазутних  котлів. Постачання нового обладнання на ТЕС зменшує викиди в атмосферу як оксидів нітрогену,так і частинок сажі.

IV. Практичне засвоєння учнями нового матеріалу. 

Розв’язування   задач економічного змісту  на основі фактичного матеріалу.

Задачу розбиваю на частини і допомагаю учням практично засвоїти матеріал.

Розв’яжемо задачу, яка допоможе знайти способи збереження палива в побуті. Задачу розв’яжемо блоками.

Слайд №6.

а). Яка кількість теплоти необхідна для нагрівання однієї склянки води (200 г) до кипіння і повного чайника (3 л) ?

б). Скільки газу потрібно затратити в першому і другому випадках?

в). Підрахувати марні витрати газу за результатами п. б).

г). Розрахувати економію газу в гривнях для однієї людини, для 950 жителів нашого села; вважати, що густина газу р=0,8 кг/ м³; вартість споживання  1 м³=8,5 грн.

  На дошці учень записує розв’язок задачі п. а) і б).

Роблю висновок: аналізуючи знайдені відповіді, звернімо увагу на те, що не кожен із нас економно витрачає паливо. Нагріваючи повний чайник води, а використовуючи лише частину, ми спалюємо марно паливо. Обчислимо марні витрати газу п. в) за раніше знайденими результатами.

 

Учень біля дошки виконує задачу п. в). і дає відповідь, якою могла б бути економія газу у м³.

Вчитель. А зараз обчислимо економію палива у гривнях. Учень біля дошки виконує  п. г).  задачі.

V. Робота із слайдом №7. Усвідомлення необхідності економити газ.

Природний газ – цінне паливо. Спалюючи  1 м³  газу можна:

- спекти 20 кг хліба;

- приготувати сніданок, обід і вечерю для сім’ї із 4-х чоловік;

- опалювати квартиру середньої площі протягом шести годин;

- нагріти 100 л води кімнатної температури до кипіння.

Вчитель. Кожна людина, яка використовує цей дарунок природи з метою збереження для майбутнього покоління, повинна економно і раціонально використовувати газ.

- А що це означає?

1. Самостійне формулювання учнями правил збереження природного газу.

1). Утеплювати вікна і двері в осінньо-зимовий період.

2) Без потреби не допускати тривалої роботи газових конфорок.

3) Не нагрівати і не кип’ятити воду в більшій  кількості, ніж потрібно.

4) Використовувати посуд мінімального об’єму, розташувавши його над центром конфорки.

5) Закривати посуд кришкою. Це  зекономить 15% газу.

6) Велику конфорку використовувати в необхідних випадках. Регулювати газ до мінімального розміру факела після закипання води.

7) Берегти тепло в квартирах. Не включати без потреби опалювальні прилади.

8)Не використовувати  газові плити для опалення приміщень в холодні дні – це не тільки нераціонально, але й небезпечно для життя. Можна отруїтися чадним газом.

9)Економно використовувати гарячу воду. Прати білизну в оптимальній кількості гарячої води.

10) Не наповнювати ванну гарячою водою в більшій кількості , ніж необхідно.

11) Потрібно пам’ятати! Економне використання газу підвищує надійність газопостачання  і економить гроші ваших батьків.

VI. Підсумок уроку. Інтерактивна гра «Мікрофон».

1. Що нового ви дізналися на уроці?
2. Що вас здивувало?
3. Які шляхи економії палива?
4. Чим ви поділитесь з друзями та рідними?
5. Чи приніс для вас користь даний урок?

Вчитель.  Дорогі діти! Через декілька років ви закінчите школу і перед вами постане питання: ким бути? Я сподіваюся, що сьогоднішній урок стане для вас першим кроком у пізнанні такої прекрасної професії як еколог. Без екологічних знань не можливе майбутнє планети – Земля. Лише разом  ми можемо врятувати довкілля, Кожен із нас, і всі разом ми зможемо підтримувати чистоту нашої Матінки-природи.

 Виставляю оцінки за урок.

VII. Домашнє завдання.

 Прочитати

§12, розв’язати №95-99 (усно); №100-виконує початковий і середній рівень; №103, 104-достатній; №106-високий.