Теплота згоряння палива.

Ніщо не може горіти ще раз, якщо вже згоріло.

Мета.

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

Розвиваюча. Розвивати логічне та алгоритмічне мислення.

Виховна. Виховувати культуру наукового мислення та культуру оформлення розв’язків розрахункових задач.

Тип уроку. Комбінований.

Дидактичні матеріали:

• Підручник. Фізика 8 клас, Бар'яхтар В. Г. Довгий С. О., видавництво "Ранок"  
• Відео. Біотопливо. Відновлювана енергія. Альтернативні джерела енергії (Час показу 38:20 хв)
• Демонстрація. Експозиція різних видів палива.
• Демонстрація. Якісна відмінність різних видів палива (терези лабораторні - 2 шт., колба з водою - 2 шт, спиртівка, свчіка, важки - 2 набори, штатив з лапкою та муфтою - 2 шт., сірники, термометр - 2 шт.)
• Відео. Теплота згоряння палива (Час показу 4:17 хв)

План

1. Організаційний момент. Актуалізація опорних знань.
2. Теплота згоряння палива.
3. Вчимося розв’язувати задачі.
4. Запитання до уроку.
5. Домашнє завдання.
6. Перевір себе.
7. Для допитливих.

Хід уроку

1. Організаційний момент. Актуалізація опорних знань.

Перевірка домашнього завдання.

Самостійна робота: “Пароутворення та конденсація”

2. Теплота згоряння палива.

Процес горіння.

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

Процес горіння відбувається при наявності повітря.

Під час спалювання палива виділяється енергія, за рахунок якої виконується робота.

Під час повного згоряння вуглецю утворюється вуглекислий газ і виділяється енергія:

Горіння пов’язане з руйнуванням одних молекул і утворенням інших.

Енергія руху молекул продуктів згорання є більшою, ніж у молекул палива.

Відео. Біотопливо. Відновлювана енергія. Альтернативні джерела енергії.

Енергія палива. 

Питома теплота згоряння палива q - це кількість теплоти, яка виділяється під час повного згоряння 1 кг палива ([q]=Дж/кг).

Кількість теплоти, яка виділяється внаслідок повного згоряння даної маси палива: Q=m*q.

Відео. Теплота згоряння палива

3. Вчимося розв’язувати задачі.

Задача 21.1. Скільки антрациту треба спалити, щоб отримати 60 МДж тепла? (В. 2 кг)

Задача 21.2. При повному згорянні 2 кг горючої речовини виділилося 54 МДж тепла. Якою є питома теплота згоряння цієї речовини? Що це за речовина? (В. 27 МДж/кг - спирт або кам’яне вугілля)

Задача 21.3. Змішали 5 кг бензину і 5 кг спирту. На скільки менше виділиться тепла при згорянні цієї суміші, ніж при згорянні 10 кг чистого бензину? (В. 95 МДж)

4. Запитання до уроку.

Запитання 21.1. Що таке горіння палива?

Запитання 21.2. Що таке питома теплота згоряння палива?

Запитання 21.3. Питома теплота згоряння кам’яного вугілля приблизно у два рази більша, ніж питома теплота згоряння торфу. Що це означає?

Запитання 21.4. Скільки енергії виділяється у разі повного згоряння 1 кг гасу?

Запитання 21.5. У якому випадку можна отримати більшу кількість теплоти: спаливши 1 кг пороху чи 1 кг бензину?

5. Домашнє завдання.

Підручник: §15.

Задача 21.4. Яка кількість теплоти виділяється при повному згорянні 2,5 кг деревного вугілля? (В. 85 МДж)

Задача 21.5. Суміш, яка складається з 3 кг бензину та 2 кг спирту, повністю згоряє. Скільки тепла при цьому виділяється? (В. 192 МДж)

Усне опитування по запитаннях до уроку.

6. Перевір себе.

Тестові завдання:

Запитання 21.1.Т. Вибери дві речовини, одна з яких обов’язково є у складі головки сірника, а друга - на коробці-терці.

        А. Магній.

        Б. Свинець.

        В. Сірка.

        Г. Фосфор.

        Д. Графіт.

Запитання 21.2.Т. Паливо - це горючі речовини або їх суміші, які використовують, щоб отримати теплову енергію. Скільки речовин (сумішей) не є паливом: крейда, вугілля, спирт, пісок, бензин, мазут, гас?

        А. 3

        Б. 5

        В. 4

        Г. 2

        Д. всі

Задачі середнього рівня складності:

Задача 21.1.С. Яка кількість теплоти виділяється при повному згорянні 450 г гасу?

Задача 21.2.С. Скільки тепла можна отримати, повністю спаливши 15,5 кг дров?

Задача 21.3.С. Скільки тепла можна отримати, повністю спаливши 950 г бензину?

Задача 21.4.С. Яка кількість теплоти виділиться у разі повного згоряння суміші з 2,5 кг бензину й 0,5 кг спирту?

Задачі достатнього рівня складності:

Задача 21.1.Д. Унаслідок згоряння природного газу виділилося 17,6 МДж теплоти. Скільки газу було спалено?

Задача 21.2.Д. Внаслідок повного згоряння 600 г деякого палива виділяється 16,2 МДж теплоти. Яка питома теплота згоряння палива? Яке це може бути паливо?

Задача 21.3.Д. При повному згорянні деякої кількості гасу було отримано 23 МДж теплоти. Якою є маса гасу, що згорів?

7. Для допитливих.

Розширюємо кругозір. Особливості горіння дров різних порід деревини:

• Дрова з бука, берези, ясена, ліщини важко розтоплювати, але вони можуть горіти сирими, тому що мають невелику вологість, причому дрова з усіх цих порід дерев, крім бука, легко розколюються;
• Вільха і осика згорають без утворення сажі, більше того - вони випалюють її з димаря;
• Березові дрова гарні для тепла, але при нестачі повітря в топці, горять димно і утворюють дьоготь (березову смолу), який осідає на стінках труби;
• Пні та коріння дають хитромудрий малюнок вогню;
• Гілки ялівцю, вишні і яблуні дають приємний аромат;
• Соснові дрова горять жарче ялинових через більший вміст смоли. При горінні смоляних дров, різкому підвищенні температури з тріском лопаються маленькі порожнини в деревині, в яких накопичується смола, і в усі боки розлітаються іскри;
• Кращої тепловіддачею володіють дубові дрова, єдиний їхній недолік - вони погано розколюються, так само як і дрова з граба;
• Дрова з груші та яблуні легко розколюються і добре горять, видаючи приємний запах;
• Дрова з порід середньої твердості, як правило, легко колоти;
• Довго тліюче вугілля дають дрова з кедра;
• Дрова з вишні і в'яза при горінні димлять;
• Дрова з платана легко розтоплюються, але важко колються;
• Менше підходять для топлення дрова хвойних порід, тому що вони сприяють утворенню смолистих відкладень в трубі і мають низьку теплотворну здатність. Соснові і ялинові дрова легко колоти і розтоплювати, але вони димлять і іскрять;
• До порід дерев з м'якою деревиною відносять також тополю, вільху, осику, липу. Дрова цих порід добре горять, дрова з тополі сильно іскрять і дуже швидко горять;
• Бук - дрова цієї породи вважають класичними камінними дровами, так як у бука красива картина полум'я і хороший розвиток спеки при майже повній відсутності іскор. До всього перерахованого слід додати - букові дрова мають дуже високий показник теплотворної здатності. Запах палаючих букових дров теж оцінений високо - тому і для копчення продуктів в основному застосовуються букові дрова. Дрова з бука універсальні у застосуванні. Виходячи з перерахованого, вартість букових дров висока. <<Детальніше>>

Розширюємо кругозір. Звичайне полум’я. Звичайне полум'я, яке ми спостерігаємо під час горіння свічки, полум'я запальнички або сірника, являє собою потік розпечених газів, витягнутий вертикально за рахунок сили Архімеда (гарячі гази прагнуть підніматися вгору). У верхній частині полум'я має найвищу температуру за рахунок  надлишку кисню і нестачі палива, тому поміщені в цю зону речовини інтенсивно окислюються.

Колір полум'я залежить від декількох факторів. Найважливіші: температура, наявність у полум'ї мікрочастинок та іонів, що визначають емісійний спектр.