Энергия топлива. Удельная теплота сгорания
«Чтобы согреть других, свеча должна сгореть»
М.Фарадей.
Цель: Изучить вопросы использования внутренней энергии топлива, выделения тепла при сгорании топлива.
Задачи урока:
образовательные:
- повторить и закрепить знания по пройденному материалу,;
- ввести понятие об энергии топлива, удельной теплоты сгорания топлива;
- продолжить развитие навыков решения расчётных задач.
развивающие:
- развивать аналитическое мышление;
- развивать умения работать с таблицами и делать выводы;
- развивать способности учащихся выдвигать гипотезы, аргументировать их, грамотно выражать свои мысли вслух;
- развивать наблюдательность и внимание.
воспитательные:
- воспитывать бережное отношение к использованию топливных ресурсов;
- воспитывать интерес к предмету через показ связи изучаемого материала с реальной жизнью;
- воспитывать навыки коммуникативного общения.
Предметные результаты:
Обучающиеся должны знать:
- удельная теплота сгорания топлива - это физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг;
- при сгорании топлива выделяется значительная энергия, которую используют в быту, промышленности, сельском хозяйстве, на электростанциях, в автомобильном транспорте;
- единицу измерения удельной теплоты сгорания топлива.
Обучающиеся должны уметь:
- объяснять процесс выделения энергии при сгорании топлива;
- пользоваться таблицей удельной теплоты сгорания топлива;
- сравнивать удельную теплоту сгорания топлива различных веществ и энергию, выделяющуюся при сгорании различных видов топлива.
Обучающиеся должны применять:
- формулу для вычисления энергии, которая выделилась при сгорании топлива.
Тип урока: урок изучения нового материала.
Оборудование: свеча, тарелка, стакан, листок растения, сухое горючее, 2 спиртовки, бензин, спирт, 2 пробирки с водой.
Ход урока
1. Оргмомент.
Приветствие учащихся, проверка готовности к уроку.
Известно, что великий ученый М. В. Ломоносов ещё в 1744 г работал над трактатом «Размышления о причине теплоты и холода». Тепловые явления играют огромную роль в окружающем нас мире, в жизни человека, растений, животных, а также в технике.
Давайте проверим, насколько хорошо вы усвоили эти знания.
2. Мотивация к учебной деятельности.
Есть ли у вас вопросы по домашнему заданию? Давайте проверим, как вы справились с ним:
- двое учащихся представляют решение домашних задач на доске.
1) Определите абсолютную влажность воздуха в кладовке объемом 10 м3, если в нем содержится водяной пар массой 0,12 кг.
2) Давление водяного пара в воздухе равно 0,96 кПа, относительная влажность воздуха 60 %. Чему равно давление насыщенного водяного пара при той же температуре?
- 1 ученик (Дима) на доске заполняет схему;
задание: подпишите около каждой стрелки название процессов и формулу для расчета количества теплоты в каждом из них
- А пока ребята работают у доски, мы с вами выполним другое задание.
Посмотрите на текст, изображенный на слайде, и найдите в нем физические ошибки, которые допустил автор (предложите правильный ответ):
1) В яркий солнечный день ребята отправились в поход. Чтобы было не так жарко, ребята оделись в темные костюмы. К вечеру стало свежо, но после купания стало теплее. Ребята налили себе горячий чай в железные кружки и с удовольствием пили его, не обжигаясь. Было очень здорово!!!
Ответ: темное больше поглощает тепла; при испарении температура тела понижается; теплопроводность металлов больше, поэтому он нагревается сильнее.
2) Проснувшись раньше обычного, Вася сразу вспомнил, что на восемь утра договорился с Толей идти на речку смотреть ледоход. Вася выбежал на улицу, Толя был уже там. «Вот погодка сегодня! – вместо приветствия восхищённо произнёс он. – Солнце какое, а температура с утра -2 градуса по Цельсию.» «Нет, -4», возразил Вася. Мальчики заспорили, потом сообразили, в чём дело. «У меня термометр на ветру, а у тебя в укромном месте, поэтому твой и показывает больше», – догадался Толя. И ребята побежали, шлёпая по лужам.
Ответ: при наличии ветра испарение происходит интенсивнее, поэтому первый термометр должен показывать температуру ниже; при температуре ниже 00С вода замерзает.
Молодцы, все ошибки нашли верно.
Давайте проверим правильность решения задач (ученики, решавшие задачи, комментируют свое решение).
А теперь давайте проверим, как Дима справился со своим заданием.
Все ли фазовые переходы Дима назвал верно? А что произойдет, если в пламя поместить деревянную палочку? (Она будет гореть)
Вы верно заметили, что происходит процесс горения.
Наверное, вы уже догадались, о чем мы сегодня с вами будем говорить (выдвигают гипотезы).
Как вы думаете, на какие вопросы мы сможем ответить в конце урока?
- понять физический смысл процесса сгорания;
- узнать, от чего зависит количество теплоты, выделяющееся при сгорании;
- выяснить применение данного процесса в жизни, в быту и т.д.
3. Новый материал.
Каждый день мы можем наблюдать, как сгорает природный газ в горелке плиты. Это и есть процесс сгорания топлива.
Опыт №1. Свеча закреплена на дне тарелки с помощью пластилина. Зажжём свечу, затем закроем её банкой. Несколько мгновений спустя пламя свечи погаснет.
Создаётся проблемная ситуация, при решение которой учащиеся делают вывод: свеча горит при наличии кислорода.
Вопросы к классу:
- Чем сопровождается процесс горения?
- Почему свеча гаснет? Каковы условия, при которых идет процесс горения?
- За счёт чего выделяется энергия?
Для этого вспомним строение вещества.
- Из чего состоит вещество? (из молекул, молекулы из атомов)
- Какими видами энергии обладает молекула? (кинетической и потенциальной)
- А можно ли молекулу разделить на атомы? (да)
Чтобы разделить молекулы на атомы, необходимо преодолеть силы притяжения атомов, а значит, совершить работу, то есть затратить энергию.
При соединении атомов в молекулу энергия, наоборот, выделяется. Такое соединение атомов в молекулы происходит и при сжигании топлива. Обычное топливо содержит углерод. Вы верно определили, что без доступа воздуха горение невозможно. При горении атомы углерода соединяются с атомами кислорода, которые содержатся в воздухе, при этом образуется молекула углекислого газа и выделяется энергия в виде тепла.
А теперь давайте проведем опыт и посмотрим одновременное горение нескольких видов топлива: бензина, сухого горючего, спирта и парафина (Опыт №2).
Что общего и чем отличается горение каждого вида топлива?
Да, при сгорании любых веществ образуются другие вещества-продукты сгорания. Например ,при сгорании дров остается зола и выделяется углекислый ,угарный и другие газы.
Но, главное предназначение топлива – давать тепло!
Давайте рассмотрим еще один опыт.
Опыт №3: (на двух одинаковых спиртовках: одна заполнена бензином, другая спиртом, нагревается одинаковое количество воды).
Вопросы по опыту:
- За счет какой энергии нагревается вода?
- А как определить количество теплоты, которое пошло на нагревание воды?
- В каком случае вода быстрее закипела?
- Какой вывод можно сделать из опыта?
- Какое топливо, спирт или бензин, выделило больше тепла при полном сгорании? (бензин больше тепла, чем спирт).
Учитель: Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг, называется удельной теплотой сгорания топлива, обозначается буквой q. Единица измерения Дж/кг.
Удельную теплоту сгорания определяют на опыте довольно сложными приборами.
Результаты опытных данных приведены в таблице учебника (стр.128) .
Давайте поработаем с этой таблицей.
Вопросы по таблице:
- Чему равна удельная теплота сгорания бензина? (44 МДж/кг)
- Что это означает? (Это значит, что при полном сгорании бензина массой 1 кг выделяется 44 МДж энергии).
- У какого вещества наименьшая удельная теплота сгорания? (дрова).
- Какое топливо при сгорании дает больше всего количества теплоты? (водород, т.к. его удельная теплота сгорания больше остальных).
- Сколько выделяется количества теплоты при сгорании 2 кг спирта? Как вы это определили?
- Что же нужно знать, чтобы рассчитать количество теплоты, выделяющееся при сгорании?
Делают вывод, что для нахождения количества теплоты нужно знать не только удельную теплоту сгорания топлива, но и его массу.
Значит, общее количество теплоты Q (Дж), выделяемое при полном сгорании m (кг) топлива, вычисляется по формуле: Q = q · m
Запишем в тетрадь.
А как найти из этой формулы массу сгораемого топлива?
Выразите из формулы удельную теплоту сгорания. (Можно вызвать ученика к доске для записи формул)
Физкультминутка
Мы устали. Давайте немного разомнемся. Выпрямите спину. Расправьте плечи. Я буду называть топливо, а вы если считаете, что оно твердое, опускаете голову вниз, если жидкое, то поднимаете руки вверх, а если газообразное — тянете руки вперед.
Уголь – твердое.
Природный газ – газообразное.
Нефть - жидкое.
Древесина – твердое.
Бензин – жидкое.
Торф – твердое.
Антрацит – твердое.
Керосин – жидкое.
Коксовальный газ – газообразное.
Молодцы! Самый внимательный и спортивный у нас… Садитесь.
Учитель: Ребята! Давайте подумаем над вопросом: «Процесс сгорания человеку друг или враг?»
Опыт №4. Повторим опыт с горящей свечей, но теперь рядом со свечей положим листок растения.
Посмотрите, что произошло с растением рядом с пламенем свечи?
Т.о. при использовании топлива не нужно забывать и про вред продуктов сгорания для живых организмов.
4. Закрепление.
Ребята, а скажите мне пожалуйста, а что для нас с вами является топливом? В человеческом организме роль горючего играет пища. Разные виды пищи, как и разные виды топлива, содержат различный запас энергии. (Показать таблицу на компьютере "Удельная теплота сгорания пищевых продуктов").
Продукт |
Удельная теплота сгорания топлива q, МДж/кг |
Хлеб пшеничный |
9,3 |
Хлеб ржаной |
8,8 |
Картофель |
3,8 |
Говядина |
7,5 |
Мясо курицы |
5,4 |
Масло сливочное |
33 |
Сметана |
15 |
Рыба |
3,5 |
Творог жирный |
9,8 |
Масло подсолнечное |
38,9 |
Виноград |
2,4 |
Шоколад |
20,6 |
Рулет шоколадный |
17,1 |
Мороженое сливочное |
75 |
Чипсы |
21,3 |
Кириешки |
16 |
Чай сладкий |
2,2 |
Какао |
2,8 |
“Кока кола” |
1,7 |
Смородина черная |
24 |
Предлагаю вам объединиться в группы (1 и 2, 3 и 4 парта) и выполнить следующие задания (по раздаточному материалу). На выполнение вам дается 5 минут, после чего обсудим полученные результаты.
Задания группам:
- 1 группа: при подготовке к урокам в течение 2 часов вы тратите 800 кДж энергии. Восстановите ли вы запас энергии, если съедите пачку чипсов 28г и выпьете стакан «Кока-колы» (200г) ?
- 2 группа: на какую высоту может подняться человек массой 70 кг, если съест бутерброд с маслом (100г пшеничного хлеба и 50г сливочного масла).
- 3 группа: достаточно ли для Вас потребление в течение дня 100 г творога, 50 г пшеничного хлеба,50 г говядины и 100 г картофеля, 200 г сладкого чая (1 стакан). Необходимое количество энергии для учащегося 8 класса составляет 1,2 МДж.
- 4 группа: с какой скоростью должен бежать спортсмен массой 60 кг, если он съест бутерброд с маслом (100г пшеничного хлеба и 50г сливочного масла).
- 5 группа: сколько шоколада может съесть подросток массой 55 кг, чтобы восполнить потраченную им энергию при чтении книги сидя? (в течение часа)
Примерные энергозатраты подростка массой 55 кг за 1 час при различных видах деятельности
Мытье посуды |
0, 59 МДж |
Подготовка к урокам |
0,4 МДж |
Чтение про себя |
0,38 МДж |
Сидение (в покое) |
0,42 МДж |
Физическая зарядка |
1-1,4 МДж |
- 6 группа: Восстановит ли спортсмен массой 70 кг запас энергии после плавания в течение 20 мин, если съест 50 г ржаного хлеба и 100 г говядины?
Примерные энергозатраты человека за 1 час при различных видах деятельности (на 1 кг массы)
Зарядка (гимнастика) |
22,6 кДж |
Баскетбол |
35,2 кДж |
Волейбол |
15,1 кДж |
Плавание |
12,6 кДж |
Ходьба |
15,1 кДж |
Бег, прыжки |
30,1 кДж |
Группы представляют решение задачи на листке ватмана, далее поочередно выходят к доске и объясняют его.
5. Рефлексия. Итог урока.
Давайте вспомним, какие задачи мы ставили перед собой в начале урока? Все ли мы достигли?
Ребята по кругу высказываются одним предложением, выбирая начало фразы из рефлексивного экрана на доске:
- сегодня я узнал…
- было интересно…
- было трудно…
- я выполнял задания…
- я понял, что…
- теперь я могу…
- я почувствовал, что…
- я приобрел…
- я научился…
- у меня получилось …
- я смог…
- я попробую…
- меня удивило…
- урок дал мне для жизни…
- мне захотелось…
1. Что нового узнали на уроке?
2. Пригодятся ли эти знания в жизни?
Выставление оценок за урок самым активным учащимся.
6. Д.з
- Параграф 10
- Задача (1 на выбор):
- 1 уровень: сколько тепла при сгорании дают 10 кг древесного угля?
- 2 уровень: при полном сгорании нефти выделилось 132 кДж энергии. Какая масса нефти сгорела?
- 3 уровень: сколько теплоты выделяется при полном сгорании 0,5 литров спирта (плотность спирта 800 кг/м3)
- Сравнительная таблица: виды топлива (достоинства и недостатки)
Оставьте свой комментарий к работе, нажав на кнопку «Написать». Расскажите, что именно вас не устраивает в работе, а если вы считаете, что работа содержит ошибки и неточности – нажмите на соответствующую галочку в форме отклика.
Внимание! Администрация сайта rosuchebnik.ru не несет ответственность за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.