Энергия сгорания топлива. Удельная теплота сгорания топлива.

Тема: Энергия сгорания топлива. Удельная теплота сгорания топлива.

Цель :  сформировать понятие об энергии топлива, рассмотреть основы горения веществ и последствия сгорания топлива, обеспечить понимание учащимися сути удельной теплоты сгорания топлива, активизировать познавательную деятельность учащихся.
 
Задачи:
Образовательная:
Выяснить сущность процесса горения с точки зрения молекулярной теории, физическую сущность удельной теплоты сгорания топлива, применения данного явления в народном хозяйстве. 
Развивающая:
Содействие развитию мышления учащихся, навыков решения задач по применению формулы ;   развивать способность учащихся логического мышления для решения познавательных задач, развивать способности учащихся выдвигать гипотезы, аргументировать их, грамотно выражать свои мысли вслух, анализировать наблюдаемые процессы и ситуации, связанные с охраной окружающей среды; воспитание разумного отношения к окружающей среде.
Воспитательная:
В целях воспитания бережного отношения к природе, рассмотреть вопросы экологии, связанные с процессом сгорания топлива;
 Методы обучения:  частично   поисковый, наглядно – иллюстративный.
Методы познания: наблюдение, сравнение, анализ 
Формы организации учебной деятельности:  групповая,   индивидуальная.
Оборудование    Коллекция топлива.  Весы, мензурка , разновес.   Мультимедийный проектор.  Компьютер  

 Тип урока: изучения нового материала.

Демонстрации: образцы различных видов топлива, горение свечи.

План изучения нового материала
1)Выделение энергии при сгорании топлива.
2)Удельная теплота сгорания топлива. Расчет количества теплоты при сгорании топлива.
3)Экологические последствия сгорания топлива.


                                                        ХОД УРОКА

1. На демонстрационном столе разложена коллекция видов топлива.

Учитель. Обратите внимание на демонстрационный стол и попробуйте сформулировать тему урока. Я помогу вам загадками. Разгадайте загадки разных народов:
●Чему на свете нет ни меры, ни веса, ни цены? (русская)
●Что даешь — съедает, от воды умирает (армянская)
●Что за озеро, в которое бросают дрова? (корякская)
О чем эти загадки? Какова разгадка?

Ученики. Огонь.
Учитель. Что является «едой» для огня?
Ученики :Топливо.

Учитель. А что такое топливо? Где используется  топливо?
Ответы учащихся.

Учитель. Топливо - это горючие вещества, применяемые с целью получения энергии при их сгорании. При сгорании топлива выделяется значительная энергия.
Топливо — группа горючих веществ, основу которой составляет углерод.                                          

Состав топлива : углерод (50-97%), водород (10% и выше), сера (до 8%), азот (1,5-2% ), кислород(42-43 % ), влага.

                                                               Классификация топлива                        

ПО ПРОИСХОЖДЕНИЮ              ПО АГРЕГАТНОМУ СОСТОЯНИЮ             ПО  ПРИМЕНЕНИЮ                                 

Природное(Нефть,                      Твердое (уголь, торф, древесина)           В быту, в промышленности.

уголь, газ, торф,                              Жидкое (моторное топливо),                 в сельском хозяйстве,

древесина.)                                     Газообразное (природный газ)             в автомобильном

Искусственное(кокс,                                                                                         транспорте, ТЭЦ и т.д.

моторное топливо:

 бензин, солярка,

керосин ит.д.)   

2. Демонстрация .  Горение свечи.
Учитель. Что наблюдаем? 
Ученики. Парафин тает, превращаясь в жидкость и испаряясь, и горит.
Взять пустой стакан  и накрыть ею горящую свечу. Пламя начнет уменьшаться, и через некоторое время свеча погаснет.
Учитель. Какое условие горения нарушается?
Ученик. Для горения свечи нужен кислород. Доступ извне мы закрыли, а собственного кислорода в «атмосфере» стакана  оказалось мало. Горение — это реакция веществ с кислородом, который является частью воздуха.
Учитель. Итак, при горении происходит соединение элементов с кислородом и образование новых веществ, новых молекул.
В процессе горения угля атомы углерода соединяются с двумя атомами кислорода, образуя углекислый газ. : С+О₂=СО₂+Q .

Учитель: Использование топлива основано как раз на явлении выделения энергии при соединении атомов. Все виды топлива обладают внутренней энергией, которая в них накапливалась многие годы под воздействием солнечного излучения. Важно уметь рассчитывать энергию, которая выделяется при сгорании. Как определить, какое количество теплоты выделяется при сгорании топлива? Для этого в лабораторных условиях нужно определить, какое количество теплоты выделяется при сгорании 1 кг любого топлива. Эту величину называют удельной теплотой сгорания топлива, и обозначают q. 

Записываем в тетрадях.
Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг, называется удельной теплотой сгорания топлива. 
.


Работа с таблицей (фронтальный опрос)
Учитель. Одинаковая ли энергия выделяется при полном сгорании угля, газа, бензина. ?
Ответы учащихся.

Учитель: При сгорании какого топлива выделяется больше всего энергии?

Учащиеся : Водород

Учитель: Верно. Водород самое экономичное топливо, при его сгорании не выделяются ядовитые вещества. Японская автономная фирма “Мазда” в первой половине 1990 г. сконструировала и испытала первый в мире автомобиль с водородным двигателем. Он может преодолевать без дозаправки 230 км и развивать скорость до 170 км/час. Он снабжен роторным двигателем мощностью в 300 л.с. В 1996 году немецкий автомобильный концерн “Даймлер – Бенц” выпустил автомобиль на водородных топливных элементах. 

Учитель: Можно ли нагреть ведро воды с помощью свечи?
Ответы учащихся.

Учитель: Объясните почему?

Учитель: Что значит, что у сухих дров ?

Учащиеся: Это значит, что при сгорании 1 кг дров выделяется энергии, т. е. q.

Учитель: А при сгорании 2 кг дров сколько энергии выделяется?

Учащиеся:  В 2 раза больше.

Учитель: А при сгорании m кг, например, дров, сколько выделится энергии?

Обучающиеся: 

Учитель: Схема для запоминания расчета количества теплоты:



3. Физкультминутка

Очень физику мы любим!
Шеей влево, вправо крутим.
Воздух – это атмосфера,
Если правда, хлопай смело.
В атмосфере есть азот,
Делай вправо поворот.
Так же есть и кислород,
Делай влево поворот,
Воздух обладает массой
Мы похлопаем всем классом.
Чем выше вверх, тем воздух реже,
Друг другу улыбнулись нежно!

4.Решение задачи.Упр.5(2)

5.Работа в группах (8 мин)    Каждой группе даётся практическое задание.

1группе даётся кусок торфа. Нужно рассчитать количество теплоты, которое выделится при его сгорании.
2группе даётся сосновый брусок. Нужно рассчитать количество теплоты, которое выделится при его сгорании.
3 группе даётся бензин  неизвестного объёма. Нужно рассчитать количество теплоты, которое выделится при его сгорании.

Учащиеся выдвигают гипотезы, что нужно знать, чтобы выполнить задание,  каие приборы использовать, приходят к общему решению. (1 группа. Найти массу с помощью весов для твердого топлива.  2 группа. Найти объем, измеряя длину , ширину и высоту бруска, рассчитать массу по формуле m=ρ·ν.  3 группа. Найти объём с помощью мензурки и рассчитать массу по формуле m=ρ·ν. Затем, найдя q используя таблицу, рассчитать количество теплоты )
6.Учитель: Итак, ребята, казалось бы, мы с вами рассмотрели все вопросы, связанные со сгоранием топлива. Но мы не можем поставить на этом точку. Потому что, говоря о сгорании топлива, нельзя не сказать о проблемах, которые встают перед человечеством в этой связи. О каких проблемах идет речь? Конечно же, о проблемах экологии, охраны окружающей среды. 
Ежегодно при сгорании топлива в воздух попадают сотни миллионов тонн различных вредных веществ: сажа, оксиды углерода, азота, серы… Вы можете сказать, что углекислый газ полезен, потому что растения поглощают его из окружающей среды и в процессе фотосинтеза выделяют кислород. Это действительно так. Но только в умеренных количествах. За последние 30 лет количество углекислого газа повысилось на 15-20%. 
К 2020 г содержание углекислого газа должно еще удвоиться. Углекислый газ препятствует естественному охлаждению Земли, что приводит к повышению средней температуры на 2-3 °С. Это может привести к бурному таянию льдов и повышению уровня Мирового океана на 50-70м. Увеличение содержания углекислого газа губительно сказывается на всем живом, в том числе на человеке, вызывая различные болезни.

Выход:

1.  Очистка воздуха, установка фильтров

2.   Беречь лес, увеличивать лесные массивы      


7. Домашнее задание:  § 10. Упр.5(1,3)