Тема уроку. ТЕПЛОТА ЗГОРЯННЯ ПАЛИВА                                                http://pokrovka.ucoz.co.uk/_ld/0/10_004.jpg  

 Матеріали до уроку можно скачати тут: http://dfiles.ru/files/edneuyy1e  

Мета уроку:    формувати поняття про енергію палива та фізичної величини – питомої теплоти згорання палива ,  показати, за рахунок чого виділяється енергія з палива; ознайомити учнів з основними видами використовуваного палива; формувати вміння підраховувати кількість теплоти, яка виділяється при згорянні       певної маси палива; показати практичне значення знань, отриманих на уроці. Розвивати міжпредметні зв’язки, вміння учнів використовувати знання, отримані при вивченні інших предметів Сприяти виробленню вміння правильно поводити себе в побуті.

Обладнання:   комп’ютер, презентація, відео-урок «Теплота згорання палива» та відео  «Демонстрация органической теории происхождения нефти».

Тип уроку: засвоєння нових знань.

Хід уроку

І. Організаційний момент

I. Перевірка домашнього завдання

Перевірити наявність виконаного письмового завдання, потім учні звіряють свій розв’язок задачі із розв’язком, наведеним на  слайді презентації (Вправа 31 (6)

 Дано:

m₁ = 10 кг                    Q = Q₁ + Q₂

m₂ = 20 кг

t₁ = 100 ^o C                    Q₁ = c₁ m₁ (t₂ – t₁) 

t₂ = 10^oC                       Q₂ = c₂ m₂ (t₂ – t₁) 

c₁ = 460                  Q = c₁ m₁ (t₂ – t₁) + c₂ m₂ (t₂ – t₁) 

c₂ = 4200                Q = (c₁ m₁ + c₂ m₂) (t₂ – t₁) 

_{__________                  Q = (460   10 кг + 4200   20 кг) (100}^о _{– 10}^о_{) =}

_{Q-?                                = 7974000Дж 8 МДж}

_{Відповідь: 8 МДж}

ІІІ. Формування теми і мети уроку.

1. Яку фізичну величину шукали в задачі?
2. З яких частин складається шукана кількість теплоти?
3. Казану з водою надають певну кількість теплоти, а де ж вона взялась? В задачі не вказано, що вона передається від іншого тіла. Тобто відбувається інший процес, ніж теплопередача. Який? У вияснені, звідки береться теплота, яка надається тілам для підвищення температури і полягає мета уроку

II. Вивчення нового матеріалу

Перехід до слайду 3 презентації – демонстрування відеоуроку «Теплота згорання палива»

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.)

Слайд 4

Щоб одержати енергію, паливо спалюють. При цьому відбувається хімічна реакція вуглецю з киснем, що перебуває в повітрі. (Вуглець міститься у більшості видів палива.

Чому названі речовини використовують як паливо?

Є багато інших речовин, в склад яких теж входить вуглець (карбон), але вони не є паливом

Повідомлення учня

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.

У різних місцях планети використовують різне паливо: в залежності від того запаси, якого палива є в даній місцевості, від мети використання, від вартості різних видів палива. ( Це ви вивчаєте на уроках географії)

 Яке паливо використовують на Україні?

Повідомлення учня

Провідне місце серед паливних ресурсів займає кам'яне вугілля, 98% якого добувають у Донбасі, решту – в Львівсько-Волинському басейні. Донецьке вугілля залягає на глибині 500–700 метрів (максимальна – 1200 метрів), товщина шарів – 0,5–2,0 м, 25% його коксується. Львівсько-Волинський басейн зосередив 2% вугілля, яке залягає на глибині 300–700 м, товщина шарів – 0,5–1,0 м. Найбільші поклади бурого вугілля – у Дніпровському басейні (2,4 млрд. т, глибина залягання – 5–140 м, відкритий видобуток).

В структурі паливних ресурсів України домінує кам'яне і буре вугілля, запаси якого станом на 1997 р. складають 45,7 млрд. т і є цілком достатніми для забезпечення власних потреб. Основні запаси кам'яного вугілля зосереджені в Донецькому і Львівсько-Волинському басейнах; бурого вугілля – переважно в Дніпровському басейні.

Буре вугілля має значно меншу теплотворну здатність від кам'яного, високий вміст сірки, значну зольність. В основному буре вугілля використовується на місцевих електростанціях та інших підприємствах як паливо. Основними центрами буровугільної промисловості є Ватутіне на Черкащині та Олександрія в Кіровоградській області.

Буре вугілля невигідно перевозити на далекі віддалі, тому що воно має низьку теплотворну здатність, сипучість, підвищену вологість тощо.

Нафту і природний газ використовують як високоефективне паливо і цінну сировину для хімічної промисловості. На нафту в структурі видобутку палива у перерахунку на умовне паливо припадає 7,2%, на природний газ – 26,1%.

Нафту і природний газ в Україні видобувають у Передкарпатті, на Лівобережжі та в причорноморському нафтогазоносному регіоні. Провідне місце належить Лівобережжю. Тут, у Чернігівській, Сумській та Полтавській областях є родовища високоякісної нафти. Вони мають значну кількість попутного природного газу, який використовується для газифікації навколишніх міст і сіл. Є невеликі родовища нафти на півдні країни.

Найбільші родовища газу зосереджені в Харківській області, серед яких особливо відоме Шебелинське. Менше п'ятої частини видобутку природного газу України зосереджено в Прикарпатті. Це Дашава і родовища Івано-Франківської області. Доволі значні родовища природного газу на півдні країни і передусім у Криму. В останні роки зростає видобуток газу з дна Чорного моря.

В Україні відомо понад 2500 родовищ торфу, що зосереджені переважно в Поліссі. Цей ресурс є сировиною для паливної промисловості.

Як ресурси низькосортного палива або сировини для виробництва нафтопродуктів можуть розглядатися величезні запаси менілітових горючих сланців, розташовані у Карпатах, а також горючі сланці Болтиського родовища на межі Черкаської та Кіровоградської областей.

Слайд 7 – запаси палива в Україні і в світі.

 Питання класу: Як утворилися такі цінні для сучасної людини види палива, як вугілля, нафта, природний газ?

Демонстрування відео  «Демонстрация органической теории происхождения нефти» (слайд 8) з одночасною розповіддю вчителя.

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)?

Коли в кімнаті буде тепліше: коли спалити 10 кг дров чи 10 кг вугілля? Різних видів вугілля?

Коли чайник закипить швидше: на плиті, в якій горить вугілля чи на газовій?

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.на форзаці підручника (така ж на слайді)

Питання класу

• Визначте питому теплоту згоряння кам’яного вугілля.

• Що означає твердження: «Питома теплота згоряння нафти дорівнює  4500  кДж/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 бурого вугілля?

• Скільки тепла виділиться, якщо згорить не 1кг кам’яного вугілля, а 2 кг, 5 кг, 10 кг?  m кг якогось палива?

Q = qm  (слайд 12) – записати в зошити.

• Як з цієї формули знайти інші величини?

Забруднення навколишнього середовища

Повідомлення учнів

Слайд 13

1. Найбільше забруднюють атмосферне повітря підприємства, які працюють на вуглеводневому паливі: бензині, гасі, мазуті, вугіллі, природному газі, дизельному паливі та ін. Обсяг забруднення визначається в першу чергу складом, об'ємом спалювання палива та організацією процесу горіння. Основним джерелом забруднення атмосферного повітря є транспортні засоби з двигунами внутрішнього згоряння і теплові електричні станції

Основні компоненти, що викидаються в атмосферу при спалюванні різних видів палива в енергоустановках, — нетоксичний діоксид вуглецю С0₂ і водяна пара Н₂0. Але, крім них, в атмосферу викидаються дуже шкідливі речовини, такі як оксид вуглецю, оксид сірки, оксид азоту, сполуки свинцю, сажа, вуглеводні, в тому числі канцерогенний бензопірен С₂0Н₁₂, незгорілі частинки твердого палива тощо.

При спалюванні твердого палива в котлах ТЕС утворюється велика кількість попелу, діоксиду сірки, оксидів азоту. Переведення котельних установок на рідке паливо суттєво зменшує 30-лоутворення, але практично не впливає на викиди 802, оскільки мазути, що використовуються як паливо, містять понад 2 % сірки. При спалювані природного газу в димових викидах також є оксиди сірки й азоту. Необхідно відзначити, що найбільша кількість оксидів азоту утворюється при спалюванні рідкого палива.

Сучасна ТЕС потужністю 2,5 млн кВт використовує до 20 тис. т вугілля на добу і викидає щодобово в атмосферу 680 т SO₂ і SO₃, вміст сірки в паливі 1,7 % — 200 т оксидів азоту; 120— 240 т твердих частинок (попіл, пил, сажа) — при ефективності системи пиловловлювання 94—98 %.

Слайд 14

2. Потужним джерелом забруднення атмосфери є автотранспорт. Він, на відміну від промислових підприємств, належить до рухомих джерел забруднення атмосфери. Токсичними викидами двигунів внутрішнього згоряння цього транспорту є відпрацьовані й картерні гази, пари палива із карбюратора та паливного бака.

Застосування етилованого бензину, що містить сполуки свинцю, призводить до сильного забруднення атмосферного повітря. Близько 70 % свинцю, що додається до бензину з етиловою рідиною, потрапляє у вигляді сполук в атмосферу з відпрацьованими газами, з них 30 % осідає на землі відразу за вихлопною трубою автомобіля, 40 % залишається в атмосфері. Один вантажний автомобіль середньої вантажопродуктивності виділяє 2,5—3,0 кг свинцю в рік. Концентрація свинцю в повітрі залежить від вмісту свинцю в бензині.

Найбільша кількість забруднюючих речовин виділяється під час згоряння ВУГІЛЛЯ і НАФТОПРОДУКТІВ.

80% усіх видів забруднень біосфери зумовлені енергетичними процесами, до яких входять добування, переробка і використання палива.

Зменшення викидів шкідливих речовин в атмосферу можна досягти шляхом раціонального спалювання палива.

До цього питання ми повернемося при вивченні двигунів внутрішнього згорання.

III. Закріплення нового матеріалу

Запитання  (слайд 15)

1. Як можна пояснити виділення теплоти під час горіння за допомогою атомно-молекулярного вчення?
2. Що означає вираз «питома теплота згоряння палива дорівнює 12 МДж/кг» 3. Визначте за таблицею, яка речовина має найменшу теплотворну здатність.
4. Визначте за таблицею, яка речовина має найбільшу теплотворну здатність.

Розв’язування задач  (слайди 16-19)

Задача 1. Яка кількість теплоти виділиться при повному згорянні спирту масою 100 г?

Задача 2. 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. Підсумок уроку. Оцінювання знань учнів

Поміркуй (слайд 20)

1. Чому будинок вигідніше опалювати, використовуючи вугілля, природний газ або рідке паливо, ніж дерево й солому?

2. Чому питома теплота згоряння сирих дров менша питомої теплоти згоряння сухих дров тієї ж породи?

3. Чому порох невигідно використовувати як паливо, а в артилерійських знаряддях бензином його замінити не можна?

IV. Домашнє завдання (слайд 21)

1. Опрацювати   § 54 (п. 1).

2. Розв’язати задачі: Вправа 32 (1, 2)