Теплота згоряння палива
РОЗДІЛ IV
ТЕПЛОВІ ЯВИЩА
УРОК № 10/55
Тема уроку. Теплота згоряння палива
Тип уроку: засвоєння нових знань.
Мета уроку: показати, за рахунок чого виділяється енергія з палива; ознайомити учнів з основними видами використовуваного палива; показати практичне значення знань, отриманих на уроці.
Обладнання: сухе пальне, термометр, склянки з водою.
План уроку
Етапи | Час | Прийоми і методи |
I. Перевірка домашнього завдання | 5-10 хв. | Записи |
II. Вивчення нового матеріалу | 15-20 хв. | Розповідь учителя з елементами бесіди; демонстрації |
III. Закріплення нового матеріалу | 10-15 хв. | Розв’язування задач; записи у зошиті й на дошці |
IV. Домашнє завдання | 1-2 хв. | Коментар учителя; записи на дошці й у щоденниках |
Хід уроку
I. Перевірка домашнього завдання
Один із учнів записує розв’язання однієї з домашніх задач на дошці та готується прокоментувати це розв’язання (для цього вибирається найскладніша і об’ємна задача
II. Вивчення нового матеріалу
Розповідь учителя з елементами бесіди
Енергію, необхідну для нагрівання тіл, найчастіше одержують із палива.
Питання класу: Які види палива вам відомі? (Дерево, вугілля, нафта, природний газ.)
Щоб одержати енергію, паливо спалюють. При цьому відбувається хімічна реакція вуглецю з киснем, що перебуває в повітрі. (Вуглець міститься у більшості видів палива. Для довідки: дерево складається на 50 % з вуглецю, торф – на 60 %, буре вугілля – на 70 %, кам’яне вугілля – на 80 %, антрацит – на 95 %.) Ця реакція йде з виділенням тепла. Для того щоб вона розпочалася, для кожної речовини потрібна своя температура. Наприклад, дерево запалюється при температурі 610 °С, папір – 400 °С, а бензин уже при 200 °С.
Питання класу: Як утворилися такі цінні для сучасної людини види палива, як вугілля, нафта, природний газ?
Згоряючи, вугілля віддає енергію сонця, що колись накопичилася в зеленій кроні дерев. йшли роки, дерева падали, на їх місці виростали нові, які теж падали у свою чергу. Протягом мільйонів років такі шари, перемішуючись із землею, спресувалися, перетворюючись на кам’яне вугілля. Найтвердішим і найціннішим вважається антрацит. Нафта (походить від аккадського слова “напатум” – “запалювати”) теж має тваринно-рослинне походження.
Протягом мільйонів років останки тварин і рослин перемішувалися з осадочними породами на дні озер і морів, ущільнювалися, тиск розігрівав їх. І виходила рідка масляниста речовина, яку у стародавності збирали на поверхні із тріщин у нафтоносних шарах (у Давньому Єгипті її застосовували для бальзамування). Разом з нафтою утворюється і газ (найчастіше це метан).
Питання класу: Чи однакову кількість енергії можна одержати, спалюючи різні види палива (однакової маси)? Перевіримо це на досліді.
Демонстрація 1. 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.
Висновок. Різні види палива однакової маси виділяють різну кількість теплоти при повному згорянні.
Вводиться поняття питомої теплоти згоряння палива, позначення, одиниця цієї фізичної величини. При цьому виконуються записи в зошиті й на дошці.
Питому теплоту згоряння визначають дослідним шляхом. Учні знайомляться із таблицею.
Питання класу
– Визначте питому теплоту згоряння кам’яного вугілля.
– Що означає твердження: “Питома теплота згоряння нафти дорівнює 4,4-107 Дж/кг”?
– Скільки енергії можна одержати, спалюючи 1 кг сухих дров?
– Що виділить більше енергії при повному згорянні – 1 кг кам’яного вугілля чи 1 кг деревного вугілля?
– Який вид палива (із наведених у таблиці) при повному згорянні виділяє найбільше теплової енергії? найменше?
Демонстрація 2. Повторюють демонстрацію 1, але під першою склянкою спалюють одну таблетку сухого пального, а під другою – дві. Після повного їхнього згоряння температура води в другій склянці виявляється вищою, ніж у першій.
Висновок. Кількість теплоти, що виділяється при повному згорянні палива, залежить від його маси.
Увівши відповідні позначення, записуємо цей висновок математично:
Q = qm
III. Закріплення нового матеріалу
Розв’язування задач
Задача 1. Яка кількість теплоти виділиться при повному згорянні спирту масою 100 г?
Задача 2. Скільки теплоти виділиться при повному згорянні 10 л бензину?
Задача 3. При згорянні 5 кг якогось виду палива виділилося 50 000 кДж енергії. яке паливо згоріло?
За таблицею визначаємо, що це дрова сухі.
Відповідь: дрова сухі.
III. Домашнє завдання
[1]: § 41 (п. 1, 2); впр. № 41 (задачі 1, 2).
[2]: § 25 (п. 1).
[3]: СР – задачі 30.1-30.5;
ДР – задачі 30.8-30.10; 30.13;
ВР – задачі 30.15; 30.18; 30.22.
Додаткова задача для кмітливих (розбирається в класі або задається для обмірковування додому). чому, якщо сильно дмухати на тліюче вугілля, воно розпалюється сильніше, а свічка при цій умові гаситься? (Відповідь. Для горіння кожній речовині необхідна своя температура. Тліюче вугілля в струмені холодного повітря не охолоджується нижче температури, необхідної для його горіння, а приплив кисню, навпаки, підсилює його. Свіча ж у струмені холодного повітря швидко охолоджується і, втрачаючи свою “оболонку” нагрітого повітря, гасне.)
Скарбничка цікавих фактів
O Що здивувало Марко Поло в Китаї
От як сам відомий венеціанський купець-мандрівник описує побачене у своїй книзі: “У Китаї є чорний камінь, викопують його в горах, як руду, а горить він, як дрова. Вогонь від нього сильніший, ніж від дров, і тримається всю ніч до ранку. Спалювати цей камінь набагато дешевше і дерева зберігаються при цьому…”.
Незвичайний камінь, що здивував Марко Поло,- кам’яне вугілля.
Трохи статистики
40 % енергії люди одержують з нафти, 26 % – з вугілля, 24 % – із природного газу.
O Як “спирт” став сухим
“Сухий спирт”, який продається у магазинах, насправді ніякого відношення до спиртів не має. Цю назву застосовують до найрізноманітніших речовин, які горять майже безбарвним полум’ям, не створюючи при цьому кіптяви й диму. Перше сухе пальне було отримане в 1860 році російським хіміком Л. М. Бутлеровим і одержало назву уротропін (його хімічна формула: (CH2)6N4).
O Чи можна опалювати… алюмінієм?
У Швейцарії проводять експерименти щодо використання алюмінієвого порошку як пального. Теплотворні властивості алюмінію всього на 1/3 менші, ніж у нафти, але цілком можуть конкурувати з вугіллям. Порошок з алюмінію спалюють у спеціальній установці, у струмені повітря, попередньо розігрітому. При цьому температура полум’я досягає 2300 °С.
O Не тільки горять
Вугілля і нафта не тільки цінні види палива. З вугілля одержують більше 200 корисних речовин, які використовують для виробництва лаків, мила, пластмаси, фарб. А з нафти виготовляють ліки, клей, поліетилен, жувальну гумку і навіть… жіночі колготки.
O Рядками з пісні
Взорвано, уложено, сколото
Черное надежное золото…
Так написав В. Висоцький про вугілля.
