Урок "Теплота згоряння палива"

Теплота згоряння палива.

Мета уроку:

Навчальна. Сформувати поняття про енергію палива; забезпечити розуміння фізичного змісту питомої теплоти палива; увести формулу кількості теплоти, що виділяється в процесі повного згоряння палива.

Розвивальна. Розвивати вміння встановлювати зв’язки нового з раніше вивченим.

Виховна. Виховувати уважність, зібраність, спостережливість.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу

Обладнання: навчальна презентація, комп’ютер.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНО-МОТИВАЦІЙНИЙ ЕТАП

Доброго дня! Мене звати Руслана Андріївна Тукусер і цей урок фізики ми проведемо разом! Увага  на екран, учні КЗ «Татарбунарський НВК «Школа-гімназія», де я працюю,  передають вам привіт, бажають успіхів на цьому уроці  і вірять, що у нас все вийде! А у нас все вийде!

І так сьогодні працюють три групи І, ІІ, ІІІ.

Правила роботи в групах:

1. Активно обмінюйтеся інформацією між собою.
2. Спільної робіть висновки
3. Спільно виробіть єдиний підхід
4. Пам'ятайте від внеску кожного учасника залежить загальний результат роботи.

У вас на столах є робочі карти уроку для кожного учня. На протязі уроку ви будете записувати в цій карти проміжні спостереження і висновки. Все зрозуміло.

Отже починаємо наш урок:

Діти, я думаю що ніхто не заперечуватиме проти того, що я скажу:

Природа -  це язик предметів і явищ, і розмовляти з природою потрібно тільки на її мові. Згодні?

Тоді для початку пропоную відновити ланцюжок етапів послідовного вивчення будь-якого природного явища. Для цього на столі у кожної групи є картки. Візьміть їх. Ваше завдання протягом 1 хвилини порадившись в групі розташувати картки в певній  правильній  послідовності.

Завдання зрозуміло, тож розпочнемо.

(групи працюють, вчитель спостерігає)

Перевіримо, що ж у нас вийшло. Отже

І етап – спостереження

ІІ етап – гіпотеза. Дуже добре а чому?

ІІІ етап – експеримент. Ви можете пояснити чому експеримент?

ІV етап – закон

V етап – застосування. Дякую всім! Дуже добре.

Отже діти, ми зробили перший крок на шляху до пізнання природи.

Ось по такому алгоритму ми будемо з вами працювати. Дякую.

Продовжуємо спілкування з природою на її мові.

Тож згадаємо яку тему ви вивчаєте зараз  на уроках фізики (Відповідь:Теплові явища) сьогодні на уроці ми продовжимо її вивчати. Увага на екран і дайте відповідь на питання:

-Що об’єднує оливки і теплову електростанцію? Так подумайте. Можете порадитись у групах.

(Можливі варіанти відповідей: оливкове масло, паливо, енергія. Всі варіанти мають право на існування. Тоді вчитель задає навідні питання.)

• Скажіть будь-ласка, а як отримують оливкове масло. (віджимають оливки)
• А чи відомо вам, що після віджиму оливок тільки 60% становить оливкове масло, а 40% становлять відходи - шкірка і кісточки. А чи можете ви тепер знайти зв’язок?
•  Так. Дійсно. Відходи від оливок переправляють на теплову електростанцію і з них виробляють тепло.
• А тепер послухайте історію. Справа в тому що один італійський фермер, який займався вирощуванням  оливок, зауважив що після  їх віджиму залишається дуже багато відходів. І ось він вирішив раціонально скористатися продуктами відходів. Він побудував маленьку теплову електростанцію, яка спалювала відходи від оливок і забезпечувала електроенергією його ферму . Потім він вирішив розширити свій бізнес. Він почав скуповувати відходи у сусідніх фермерів. Таким чином його електростанція стала забезпечувати електроенергією все місто.
• А тепер скажіть будь ласка в якості чого фермер на електростанції використовував відходи від оливок. (паливо)
• Дійсно в якості палива. А  тепер ще раз уточнимо, що ж виробляє електростанція. (енергію)
• А   можете ви припустити чим  ми з вами займатимемось на уроці? Що будемо вивчати ?
• Енергія палива. Теплота згоряння палива.
• Молодці ви навіть самі озвучили тему уроку. А які питання ми будемо сьогодні з вами розглядати. Що вас могло б сьогодні  зацікавити?
• Процес горіння палива. Що таке паливо? Умови горіння палива.  А саме головне, подивіться на наші етапи, для чого ми все це  вивчаємо?  Де нам це згодиться? Так, ми дізнаємось де це все можливо примінити.
• А зараз відкрийте ваші робочі картки і запишіть тему уроку.

 

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

 Отже об’єкт вивчення ми вибрали . А тепер увага питання:

• Що є основним джерелом енергії для забезпечення руху автомобілів, тракторів і літаків? ( Паливо. Різні види палива)
• А які види палива ви знаєте? Наведіть приклади палива. (бензин,газ, дрова, нафта, )

Паливом можуть слугувати:

• природні речовини (кам’яне вугілля, нафта, торф, дрова, природний газ);
• одержані людиною (гас, бензин, порох, деревне вугілля, етиловий спирт).

Паливо буває:

• твердим (кам’яне вугілля, торф, дрова, сухе пальне);
• рідким (нафта, гас, бензин, дизельне паливо);
• газоподібним (природний газ, пропан, бутан).

• То що ж таке паливо?Спробуйте дати визначення.
•  Запишіть будь-ласка правило  у вашу робочу карту і приклади, які ви привели.

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Види палива

• Щоб одержати енергію, паливо спалюють.
• А тепер давайте з’ясуємо,  яка сама необхідна умова згоряння палива

(середовище, де горітиме паливо, кисень)

• Тобто, якщо в нас є середовище з киснем і горить паливо , які ж продукти згоряння ми отримаємо? Що виділятиметься внаслідок згоряння палива.

(Вуглекислий газ і енергія у вигляді теплоти.)

• Наприклад, під час горіння метану (основного складника природного газу) відбувається хімічна реакція взаємодії метану та кисню, що супроводжується виділенням теплоти:

CH₄  + 2O₂ 2H₂O + CO₂ +Q

• А що в результаті згоряння буде корисним, а що ні?

(тепло-корисне, а вуглекислий газ-ні).

• Так, чудово і ми продовжуємо працювати. Згадаємо, а якими ж способами можна змінити внутрішню енергію тіла.
• Наприклад у мене холодні долоні, запропонуйте мені спосіб збільшення внутрішньої енергії долонь в умовах нашого уроку.
• (потерти долоні)
• Як з точки зору фізики називається цей процес?
• (виконання роботи)
• А ще яким можна способом.
• (подмути на них)
• А як цей процес називається?
• (без виконання роботи, способом теплообміну, або теплопередачею)
• То який же висновок ми можемо зробити?
• Існують два способи зміни внутрішньої енергії:

Виконання роботи і теплопередача

•            Теплота згоряння  палива також використовується і для виконання роботи і для теплопередачі. А зараз увага завдання: у ваших робочих картах є шість прикладів використання енергії палива. Ви протягом 1 хв. порадившись у групі повинні співставити і стрілочками розділити всі 6 прикладів на способи використання теплоти згоряння палива. Завдання зрозуміло, починаємо.

(діти працюють групами, виконують роботу і порівнюють з екраном)

• Який висновок ми можемо зробити на даному етапі
• (Теплота згоряння палива може використовуватись для виконання роботи і для теплопередачі)
• Дякую запишіть ці висновки у своїх робочих картах.

 

2. Питома теплота згоряння палива

• А зараз прийшов час серйозних рішень. Давайте згадаємо нашого фермера. Чому він вирішив , що спочатку він зможе забезпечити свою ферму електроенергію, а потім і все місто.
• (діти пропонують свої версії, він знав скільки потрібно теплоти,щоб забезпечувати електрон. свою ферму, а вже тоді припустив і довів, що зможе забезпеч. і всіх . )
• Отже дійсно фермер знав, як  все розрахувати. Значить  він знав якийсь закон, а ми поки ще не знаємо. Тому пропоную в умовах нашого уроку отримати закон , для розрахунку  кількість теплоти, яка виділяється під час згоряння палива, що ж ризикнемо?
• То ж почнімо з гіпотези : припустіть будь-ласка від яких фізичних величин може залежати кількість теплоти згоряння палива.
• Від маси, густини речовини.
• Що ж     візьмемо на озброєння цю гіпотезу.( Записую на дошці  Q від m)
• Є ще припущення від чого може залежати Q
• Від роду речовини
• Так! Молодці! Тобто кількість теплоти може залежати від виду палива. (Q від роду палива)
• А тепер скажіть, що ж вчені  роблять з припущенням,з гіпотезами?
• Перевіряють, проводять досліди, щоб підтвердити їх або ні.
• А що може бути результатом експерименту?

Можна довести закон?

Проведемо дослід

• І так дійсно вчені доводять гіпотезу: або підтверджують, або спростовують. Що ж  нас чекає на наступному етапі. Оскільки по правилам техніки безпеки вам забороняється проводить самостійно досліди з паливом, то  всі експерименти ми будемо проводити на учительському столі. У мене  будуть помічники, а клас спостерігає робить висновки, То, яку ж першу гіпотезу ми будемо перевіряти?
• Залежність  Q від m.
• Я запрошую 2 помічників. Ось наші установки. Уважно слідкуємо за експериментом. Я прошу визначити температуру води в пробірках.
• І так початкова температура води в пробірках однакова? Об’єм води однаковий. В якості палива ми використовуємо  рідкий спирт. В одній пробірці 2мл,  а в іншій 1 мл. Відкриваємо пробірки і виливаємо в чашки.  Підпалюємо і спостерігаємо. Як ви думаєте, що зараз відбуватиметься.
• Паливо згорає,  температура підвищується.
• Трішки зачекаємо і визначимо яка ж температура настала в результаті згоряння палива. 40 і 70
• Отже. Після повного згоряння палива  температура води у другій склянці виявилася вищою, ніж у першій. Який же висновок ми можемо зробити.
• Чим більша маса палива тим більше  виділяється.

Кількість теплоти, яка виділяється під час повного згоряння палива, залежить від маси палива.

• Я запрошую ще 2 помічників. Яку наступну гіпотезу ми будемо перевіряти.
• Q від роду палива.
• Використаємо наступну просту установку і капнемо однакову кількість капель бензину і спирту. Запалюємо і спостерігаємо. Зверніть увагу на продукти згоряння. Що ми бачимо першим згорів спирт, а потім бензин. Доторкніться руками і скажіть який шматок фольги нагрівся краще. Зробіть висновок.
• Більша Q  виділилась при згорянні бензину.

Кількість теплоти, яка виділяється під час повного згоряння палива, залежить від роду речовини.

Або проведемо дослід

Дві склянки заповнюємо водою однакової маси. Під однією склянкою спалюємо таблетку сухого пального, а під іншою — шматочок деревини, який дорівнює сухому пальному за масою. Після повного згоряння палива вимірюємо температуру води в склянках. Вона виявляється різною.

• Яки висновок ми можемо зробити за результатами 2 експериментів. Q залежить від маси і від  роду палива
• Запишіть як виглядає математичний запис  цієї залежності

• Q — кількість теплоти, яка виділяється в ході повного згоряння палива
• m — маса палива.
• q — це і є та сама величина яка виражає залежність від виду палива питома теплота згоряння палива;
• Хочу вас привітати з тим що нам надзвичайно повезло, адже ми за вами прийшли до висновків, які в свою чергу у 19 ст отримали Джеймс Джоуль і Роберт Максвел а також і російський вчений Михайло Ломоносов. Тому я вітаю вас з тим, що нам вдалося відкрити закон, завдяки якому ми зможемо розрахувати кількість теплоти палива.
• Яка ж цих величин вам поки ще невідома? Це питома теплота згоряння палива. І зараз ми з нею попрацюємо.
• У вас є таблиця питомої теплоти згоряння палива. Ось вона на екрані. Подивіться в яких одиницях вимірюється ця величина:     давайте попробуємо дати визначення питомої теплоти згоряння палива.

Взагалі, що означає питома? Це виділена, та що припадає на одиницю маси. Наприклад, для сухих дров . Це означає, що за повного згоряння 1 кг сухих дров виділяється 10 МДж теплової енергії.

• А тепер запишемо, що ж таке питома теплота згоряння палива:

 

Питома теплота згоряння палива — це фізична величина, яка характеризує певне паливо і чисельно дорівнює кількості теплоти, що виділяється під час повного згоряння 1 кг цього палива.

Питому теплоту палива позначають символом q

 

Питому теплоту згоряння різних видів палива визначають у лабораторних умовах і заносять до таблиць (див. табл. 6 Додатка).

• Продовжуємо працювати. Давайте згадаємо які види палива ми використовували в 2 досліді. Бензин і спирт, так? Порівняйте  їх значення і зробіть висновок. Чи дійсно ми підтвердили табличні дані.
• Бензин 46 ˃ спирт . Так підтвердили.
• А тепер таке питання : якщо бензину взяти  2кг, то яка кількість теплоти виділиться?
• ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ
• А наступним етапом я про пропоную перевірити  як ви засвоїли ваші знання. Вам потрібно заповнити таблицю значень у ваших робочих картках.
• А тепер увага на екран перевіримо. А хто попробує сформулювати до кожного завдання питання. А висновок? .

речовина	q	m	Q
Кам’яне вугілля	27	3	?
Солома	14	?	140
?	?	10	340
Дрова сухі	10	?	200

•  
• А зараз я пропоную не тільки перевірити як ви засвоїли знання а розширити їх по нашій темі. У вас на столах наукові тексти. Відкрийте їх і знайдіть будь-ласка текст своєї групи. Знайшли. Увага  завдання. За 3 хвилини ви повинні ознайомитися зі змістом тексту і скласти питання по змісту для сусідньої групи. Сусідня група повинна відповісти на питання попередньої групи і скласти питання наступній групі. То ж перевіримо, як ви зрозуміли. 1 група,що ви будете робити. Над яким текстом ви працюєте. Кому складаєте питання. 2 група  складає питання по тексту №2 і відповідає на питання тексту №1,  3 група опрацьовує і складає питання тексту №3 і відповідає на питання тексту №2, 4 група складає питання до тексту №4 задає його групі №1 і відповідає на питання тексту№3.
• А ще один момент, що нам потрібно зробити щоб встигнути все виконати за 3 хв.
• Правильно, розподілити обов’язки в групі.
• І так засікаємо час і починаємо працювати.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Які види палива ви знаєте?

2. Опишіть дослід на підтвердження того, що під час горіння різних видів палива виділяється різна кількість теплоти.

3. Яким є фізичний зміст питомої теплоти згоряння палива?

4. У яких одиницях вимірюються питома теплота згоряння палива?

5. Як обчислити кількість теплоти, що виділяється в процесі повного згоряння палива?

 

VІ. Домашнє завдання

Вивчити § 15, ст.72-75,  Вправа № 15 (2, 3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Текст № 1

 

Основні напрями подолання енергетичног кризи.

 

Нафта, природний газ і вугілля — це викопні ресурси, запаси яких є вичерпними, обмеженими. Наведені дані свідчать про те, що через декілька десятків років звичні зараз види палива опиняться на межі зникнення. Що ж робити?

На сьогодні пропонують три напрями розв'язання проблеми  майбутнъого «енергетичного голоду»:

—  економія наявних викопних ресурсів;

—  впровадження новітніх технологій з метою зменшення вико­ристання палива з вичерпних ресурсів. Поступова заміна палива з викопних pecypciв на паливо, одержуване з рослин. Зараз уже використовують два типи технологій виробництва рослинного палива: видобування замінників бензину з рослин, що містять цукор, та переробляння на дизельне паливо олії, одержуваної з деяких рослин

—  використання альтернативних джерел енергії, насамперед ядер­ної та термоядерної енергії. Викопних запасів урану — палива для атомних станцій — вистачить на кілька сотень років. Так, в Україні на атомних станціях виробляють близько половини Bcієї електроенергії.

Невичерпним джерелом може стати термоядерна енергія . Запасів важкого водню — палива для термоядерного синтезу — у Світовому океані вистачить на багато тисячолігь.

 

 

 

Текст № 2

 

Енергозбережувальні технології.

Сучасні принципи енергозбереження полягають не лише в застосуванні певних новинок, нехай і унікальних. Принциповим є завдання комплексного використання кількох технологій.

Розглянемо звичайну квартиру. Найбільша кількість енергії, що надходить до неї, - це енергія, необхідна для обігрівання. Заміна традиційних вікон на склопакети, утеплення дверей, нанесення спеціального теплозахисного покриття на зовнішні стіни будинку дозволяють зекономити значну кількість тепла, яке зазвичай втрачається на «обігрів довкілля».

Гаряча вода про­ходить по трубах від котелень декілька кілометрів. Такий довгий шлях постачання пов'язаний із великими втратами тепла. Тому котли установлюють у квартирах.

Для економії електричної енергії слід застосовувати економічні лампи та електричні прилади з невеликим споживанням енергії.  Поміркуйте, за рахунок чого ще можлива економія в домівках.

 

Текст № 3

Вплив теплоенергетики на природу. Забруднення навколишнього середовища.

Доки теплові станції не мали великої потужностї, а автомобілів було небагато, шкідливість теплових машин - пристроїв, що перетворюють енергію палива на інші види енергії,   не дуже турбувала людство.

Учені пропонуютъ різні технічні вирішення цих проблем. Як приклад наведемо кілька рішень щодо зменшення викидів бензинових двигунів:

—  «доспалювання» за допомогою спеціальних пристроїв чадного газу до менш шкідливого вуглекислого газу;

— створення екологічно чистих електромобілів. Електромобілі практично не забруднюють довкілля: в них використовують електричний двигун.

— використання гібридних автомобілів, оснащених двома двигу на­ми — електричним i бензиновим.

Для людства існує ще одна велика проблема. Парниковий ефект — підвищення температури поверхні Землі. Чому так сталося?

У верхніх шарах атмосфери накопичилася значна кількість вуглекислого газу, цей газ став «дзеркалом» для випромінювання з поверхні Землі. У результаті частина енергії затримується в атмосфері і  нагрівається.

Через парниковий ефект неминучими стануть глобальні катаклізми: танення льодовиків, піднімання рівня Світового океану, затопления портових міст та ін.