Разработка урока физики, 8 класс, по теме "Виды топлива

Урок физического эксперимента
«Виды топлива. Удельная теплота сгорания топлива»
Цели : 1. Познакомить учащихся с различными видами топлива, показать
применение топлива в различных тепловых устройствах, ввести понятие
удельной теплоты сгорания топлива и формулу для расчета количества теплоты
при сгорании топлива любой массы. На опыте установить различие в теплоте,
выделившейся при сгорании различных видов топлива.
2. Развитие практических умений и навыков, умений работать с таблицами,
развитие познавательных интересов и самостоятельности обучающихся.
3. Воспитание внимания, трудолюбия, дисциплины.
Оборудование: коллекция видов топлива; таблица «Удельная теплота
сгорания основных видов топлива»; модели молекул кислорода и углерода на
магнитных держателях; фольга алюминиевая размером 15 х 20 мм - 2 шт. на
парту; полоска картона размером 5 х 20см — 1 шт. на парту; пипетки
медицинские 2 шт. на парту; два маленьких пузырька со спиртом и бензином на
парту, вата и спички, таблицы с графиками, таблицы тепловых двигателей.
Ход урока
I.
1)
Проверка знаний учащихся
Физический диктант
( у доски работает ученик)
1. Запишите формулу для расчета количества теплоты при плавлении;
2. закончите предложение: удельная теплота сгорания топлива , это
теплота, приходящаяся на…;
3. Запишите формулу для расчета количества теплоты при
парообразовании;
4. Какие процессы будут происходить со льдом, который принесли с
улицы, где температура -150С, в комнату, где температура 200С?
5. Запишите формулу для расчета количества теплоты при охлаждении
тела.
2) Проверка и взаимопроверка
3) «Понимаешь ли ты графики?»
1
I Вариант
По графику (рис. 1) определить:
1) Какой процесс изображает график?
2)Для какого вещества?
3)Что происходит на участке АВ?
4)Что происходит на участке СД?
II Вариант
По графику (рис. 2) определить:
1) Какой процесс изображает график?
2) Какова была температура вещества, когда начали наблюдения?
3) Через сколько минут температура перестала расти?
4) Почему на участке ВС температура вещества остается постоянной?
( 2 мин работы по вариантам и
II.
объяснение у доски)
Новая тема
Рекламная пауза
1) Минута математики поможет вам оставаться во время всего урока
бодрыми, энергичными и активными, придаст настроение и
заинтересованность в работе.
2
а = b  с  к  m
k-m =
5  10 3

2  10 2
c=
k=
3  10 7  4  10 2 =
2) Слова учителя
Уголь, нефть, и торф, и ртуть
Ведь не люди создают.
Нам природа их дала
Для чего-то создала.
Уголь нужен для печей,
А бензин для «москвичей».
Ну почему все говорят
Что эти вещества горят,
Сейчас мы выясним все смело:
В них …, вот в чем тут дело.
У ч и т е л ь . Сегодня на уроке мы ознакомимся с различными видами
топлива, выясним, почему топливо горит, и вставим в стихотворение
пропущенное слово. Итак, первый вопрос. Что такое топливо? (Вещество,
которое способно гореть и выделять при горении тепло.)
Какие виды топлива вы знаете? (Дрова, уголь, бензин, керосин, солярка и т.д.,).
(Учитель показывает коллекцию «Виды топлива».) Ребята, но почему эти
вещества горят? И почему при горении выделяется тепло? Давайте
разберемся в этом.
Известно, что молекулы любого вещества состоят из атомов. Молекулы
можно разделить на атомы. Деление молекулы называют химической
реакцией разложения. 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 при сжигании топлива. Обычное
топливо, (уголь, бензин, нефть, торф, дерево и т.д.) содержит тот самый
химический элемент, который нам необходимо отгадать. Как вы думаете, что
это за элемент. (Углерод) Вы знаете, что без доступа кислорода, воздуха, горение
невозможно. При горении атомы углерода соединяются с атомами кислорода,
которые содержатся в воздухе.
(На доске учитель показывает модели молекул кислорода и углерода
на магнитных держателях).
3
+Q
Каждый атом углерода соединяется с двумя атомами кислорода, при этом
образуется молекула углекислого газа (оксида углерода) и выделяется энергия
в виде тепла.
Представьте себе, что при расчете работы различных двигателей инженеру
надо точно знать, какое количество теплоты может выделять сжигаемое
горючее, надолго ли хватит этого горючего при работе двигателя. Опытным
путем находят, какое количество теплоты выделится при полном сгорании
одинакового количества топлива различных видов.
3)
Физический эксперимент.
Две маленьких полоски фольги, полоска картона, две медицинские
пипетки, два пузырька со спиртом и бензином, два маленьких кусочка ваты и
спички, раздаются на каждую парту.)
(Инструктаж по технике безопасности)
Ход опыта
1. Положим на картон два маленьких кусочка фольги одинакового размера.
2. Положим на полоски (кусочки) фольги два одинаковых комочка ваты
размером со спичечную головку.
3. На один кусочек ваты капнем спирт, а на другой бензин и зажжем их
одновременно.
4. Когда спирт и бензин сгорят полностью, прикоснитесь к кусочкам
фольги.
Вопросы
1. Одинаково ли нагрелись кусочки фольги? (Кусочек фольги, где сгорел
бензин, нагрелся сильнее.)
2. Какое топливо спирт или бензин, выделило больше тепла при полном
сгорании? (Бензин выделил больше тепла, чем спирт.)
3. Ребята, какое различие еще вы заметили при горении этих видов топлива?
(бензин горит с выделением большего количества сажи, т.е. вредных веществ,
загрязняя окружающую среду)
4
У ч и т е л ь . Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты
выделяется при полном сгорании топлива массой 1кг, называется удельной
теплотой сгорания топлива. Удельная теплота сгорания топлива обозначается
буквой q , а ее единица измерения 1 Дж/кг.
Обратите внимание на таблицу.
Вид топлива
1. Дрова сухие
2. Торф
3. Каменный уголь
4. Спирт
5. Древесный уголь
6. Антрацит
7. Природный газ
8. Мазут
9. Солярка
10. Нефть
11. Керосин
12. Бензин
13. Водород
Удельная теплота сгорания Дж/кг
1∙107
1,4 • 107
2,5 • 107
2,9 • 107
3,1 · 107
3,4 • 107
3,6 • 107
3,9 • 107
4,2 • 107
4,4 • 107
4,6 • 107
4,7 • 107
12∙ 107
У ч и т е л ь. Из таблицы видно, что, например, удельная теплота сгорания
керосина 4,6 • 107 Дж/кг. Это значит, что при полном сгорании 1 кг керосина
выделяется количество теплоты, равное 4,6 • 107 Дж, то есть 46 миллионов
джоулей.
В таблице против слова «торф» стоит 1,4 • 107 Дж/кг. Что это означает? (При
полном сгорании 1 кг торфа выделяется 14 000 000 Дж теплоты.)
Ну а если сжигается не 1кг торфа, а 2кг. (Тогда выделяется теплоты в
2раза больше, то есть 2,8 • 107 Дж.)
Чтобы подсчитать количество теплоты Q, выделяющееся при сгорании
топлива любой массы т, нужно удельную теплоту сгорания r умножить на
массу сгоревшего топлива:
Q = q т
4) Ребята для чего нужна энергия топлива?
(варианты ответов учащихся)
5) показ видов тепловых двигателей
6) доклад учащегося по теме «Энергия топлива»
7) Закрепление темы:
Вопросы по теме:
5
1. Почему удельная теплота сгорания сырых дров меньше удельной теплоты
сгорания сухих дров той же породы?
2. Объясните, почему при помощи одной спички древесную лучину зажечь
можно, а крупное полено нельзя.
3. Почему порох невыгодно использовать как топливо, а в артиллерийских
орудиях бензином его заменить нельзя?
4. Когда автомобиль расходует больше горючего: при движении без остановок
или с остановками?
5. Игрушка «курильщик» устроена следующим образом: в несквозное
отверстие у рта сплошной фигурки вставляется сигарета в виде
пластмассового прутика, обернутого слоем бумаги. Если этот прутик поджечь,
то дым от него идет порциями. Почему?
6. Сосновые дрова имеют большую удельную теплоту сгорания, чем
березовые. Почему же березовые дрова дороже сосновых?
Решение задач
Рассчитаем, сколько теплоты выделяется при полном сгорании 0,5 литров
спирта.
(Ученик работает у доски.)
Учитель. А сейчас выясним, сколько воды можно нагреть от 20°С до
кипения, если бы все тепло, выделенное при сгорании 840г каменного угля,
пошло только на нагрев воды.
m=
Q
;
c  t
m = 2,1▪107Дж/(4200Дж/кг*0С ▪ 800С) =62,5кг
III. Итоги урока, оценки за урок.
IV. Домашнее задание: § 43; № 187, подготовить доклады: 1) двигатель
6
внутреннего сгорания, 2) паровая или газовая турбина.
Слова учителя в конце урока
Старания и знания я получил от вас,
Мой удивительно трудолюбивый класс.
Энергия топлива
Неумолимые законы природы утверждают, что получить энергию,
пригодную для использования, можно только за счет ее
преобразований из других форм. Вечные двигатели, якобы
производящие энергию и ниоткуда ее не берущие, к сожалению,
невозможны. А структура мирового энергохозяйства к
сегодняшнему дню сложилась таким образом, что четыре из
каждых пяти произведенных киловатт получаются в принципе тем
же способом, которым пользовался первобытный человек для
согревания, то есть при сжигании топлива, или при использовании
запасенной в нем химической энергии, преобразовании ее в
электрическую на тепловых электростанциях.
Конечно, способы сжигания топлива стали намного сложнее и
совершеннее.
Новые факторы - возросшие цены на нефть, быстрое развитие
атомной энергетики, возрастание требований к защите
окружающей среды, потребовали нового подхода к энергетике.
В разработке Энергетической программы приняли участие
виднейшие ученые нашей страны, специалисты различных
министерств и ведомств. С помощью новейших математических
моделей электронно-вычислительные машины рассчитали
несколько сотен вариантов структуры будущего энергетического
баланса страны. Были найдены принципиальные решения,
определившие стратегию развития энергетики страны на грядущие
десятилетия.
Хотя в основе энергетики ближайшего будущего по-прежнему
останется теплоэнергетика на не возобновляемых ресурсах,
структура ее изменится. Должно сократиться использование нефти.
Существенно возрастет производство электроэнергии на атомных
7
электростанциях. Начнется использование пока еще не тронутых
гигантских запасов дешевых углей, например, в Кузнецком,
Канско-Ачинском, Экибастузском бассейнах. Широко будет
применяться природный газ, запасы которого в стране намного
превосходят запасы в других странах.
Энергетическая программа страны - основа нашей техники и
экономики в канун 21 века.
Но ученые заглядывают и вперед, за пределы сроков,
установленных Энергетической программой. На пороге 21 века, и
они трезво отдают себе отсчет в реальностях третьего тысячелетия.
К сожалению, запасы нефти, газа, угля отнюдь не бесконечны.
Природе, чтобы создать эти запасы, потребовались миллионы лет,
израсходованы они будут за сотни лет. Сегодня в мире стали
всерьез задумываться над тем, как не допустить хищнического
разграбления земных богатств. Ведь лишь при этом условии
запасов топлива может хватить на века. К сожалению, многие
нефтедобывающие страны живут сегодняшним днем. Они нещадно
расходуют подаренные им природой нефтяные запасы. Сейчас
многие из этих стран, особенно в районе Персидского залива,
буквально купаются в золоте, не задумываясь, что через несколько
десятков лет эти запасы иссякнут. Что же произойдет тогда -, а это
рано или поздно случится, когда месторождения нефти и газа будут
исчерпаны? Происшедшее повышение цен на нефть, необходимую
не только энергетике, но и транспорту, и химии, заставило
задуматься о других видах топлива, пригодных для замены нефти и
газа. Особенно призадумались тогда те страны, где нет
собственных запасов нефти и газа и которым приходится их
покупать.
А пока в мире все больше ученых инженеров занимаются поисками
новых, нетрадиционных источников, которые могли бы взять на
себя хотя бы часть забот по снабжению человечества энергией.
Решение этой задачи исследователи ищут на разных путях. Самым
заманчивым, конечно, является использование вечных,
возобновляемых источников энергии-энергии текущей воды и
ветра, океанских приливов и отливов, тепла земных недр, солнца.
Много внимания уделяется развитию атомной энергетики, ученые
ищут способы воспроизведения на Земле процессов, протекающих
в звездах и снабжающих их колоссальными запасами энергии.
8
Раздаточный материал
Понимаешь ли ты графики?
По графику (рис. 1) определить:
1) Какой процесс изображает график?
2 )Для какого вещества?
3 )Что происходит на участке АВ?
4 )Что происходит на участке СД?
Понимаешь ли ты графики?
По графику (рис. 2) определить:
1) Какой процесс изображает график?
2) Какова была температура вещества, когда начали наблюдения?
3) Через сколько минут температура перестала расти?
4) Почему на участке ВС температура вещества остается постоянной?
9
Таблица «Удельная теплота сгорания»
Вид топлива
1. Дрова сухие
Удельная теплота сгорания Дж/кг
1∙107
2. Торф
1,4 • 107
3. Каменный уголь
2,5 • 107
4. Спирт
2,9 • 107
5. Древесный уголь
3,1 · 107
6. Антрацит
3,4 • 107
7. Природный газ
3,6 • 107
8. Мазут
3,9 • 107
9. Солярка
4,2 • 107
10. Нефть
4,4 • 107
11. Керосин
4,6 • 107
12. Бензин
4,7 • 107
13. Водород
12∙ 107
10