теплота згоряння палива

1. Конспект уроку для 8 класу: «Теплота згоряння палива.
Коефіцієнт корисної дії»
Мета: ознайомити учнів з поняттями теплоти та коефіцієнта корисної
дії, джерелами тепла, процесом горіння; сформувати вміння
підраховувати кількість теплоти, яка виділяється при згорянні певної
маси палива; виховувати екологічне мислення та бережливе ставлення до
земних надр.
Тип уроку: Урок засвоєння нових знань.
Обладнання: мультимедійний проектор, таблиця з питомою теплотою
згоряння палива, картки зеленого та червоного кольору, терези, сухий спирт.
Завдання уроку. Ознайомити:
- з поняттям фізичної величини – питомою теплотою
згоряння палива;
- з роллю палива в економіці нашої держави та за кордоном;
- з забрудненням навколишнього середовища при згорянні
палива.
Формування компетенцій на уроці:
-Інформаційна;
-Самоосвіти та саморозвитку;
-Полікультурна.
Епіграф до уроку
Уранці, коли пробуджуєшся, спитай себе: «Що я маю зробити?»
Увечері, перше ніж заснути: «Що я зробив?»
Піфагор
Хід уроку
І Організаційний момент.
«Доброго дня, шановні учні. Сьогодні ми з вами будемо міркувати,
аналізувати та вчитися. Але перед цим згадаємо основні поняття попередніх
тем, що вивчали».
1

2. ІІ Актуалізація опорних знань. Вчитель роздає зелені та червоні
картки. Оголошуються умови вправи «Світлофор» (якщо після почутого
питання учень готовий відповідати, то показує зелену картку, а якщо ні -
червону).
1.Що таке температура?
2. Питома теплоємність речовини – це…?
3. Одиницею вимірювання кількості теплоти в системі СІ є?
4. Внутрішня енергія –це…?
5. Теплообмін – це…?
ІІІ Мотивація навчальної діяльності. З давніх-часів люди, щоб
нагрітися та приготувати страву використовували вогонь. Часи змінюються і
потреби людей вимагають кращого. Для того, щоб обігріти будинок і
затратити мінімальні зусилля для підтримки тепла - необхідно відповідне
паливо. Його отримують з надр землі, вирубки лісів тощо. Сьогодні ми
зупинимося на видах палива та енергії, що виділяється при його згорянні. Чи
однаково вона виділяється при згоранні різних видів палива? Як знайти її
значення? Поговоримо про забруднення навколишнього середовища.
IV. Повідомлення теми і мети уроку.
Отже, тема сьогоднішнього уроку: Теплота згоряння палива.
ККД нагрівника. (слайд 1)
V. Вивчення нового матеріалу. Здавна людство для збільшення
температури використовувало енергію, яка виділяється під час хімічної
реакції горіння палива. Хімічна реакція, під час якої відбувається окиснення з
виділенням теплоти, називається горінням. Різні речовини під час горіння
виділяють різну кількість теплоти.
Теплота (кількість тепла) — це фізична величина, що відповідає
енергії, перенесення якої між двома тілами (різними ділянками тіла)
здійснюється за рахунок різниці температур без виконання механічної роботи
і не зв'язана з перенесенням речовини від одного тіла до іншого.
2

3. 1. Види палива. У залежності від способів добування паливо ділять на
природне і штучне. Існуючі види палива за агрегатним станом поділяють на:
тверді, рідкі, газоподібні. (вчитель демонструє слайд 2).
Учнів ділять на дві команди. Їм роздаються картки з
характеристиками видів палива. Вони їх опрацьовують
Природні види палива — кам’яне вугілля, включаючи паливні
продукти, одержані при збагаченні та сортуванні на підприємствах вугільної
промисловості, буре вугілля (лігніт), сланці горючі, торф паливний, дрова
опалювальні, деревинні відходи лісозаготівлі, деревинні відходи
деревообробки, відходи сільськогосподарського виробництва (солома,
качани та стебла кукурудзи, лушпиння соняшникове та рисове тощо), інші
види первинного твердого палива (непридатні шпали, рудникові стійки,
дерев’яна тара тощо), нафта, включаючи газовий конденсат, природний газ,
до якого входить шахтний метан.
Серед штучних видів палива особливе значення має рідке й
газоподібне паливо. Штучне газоподібне паливо виходить шляхом
газифікації палива в газогенераторах або як побічний продукт при інших
процесах, наприклад, при коксуванні – коксовий газ, в доменному процесі –
доменний газ.
3

4. Для кращого та більш зручного використання твердого палива його
перетворюють на газ у спеціальних пристроях, які називаються
газогенераторами. Наприклад, з торфу отримують торф’яний генераторний
газ, з кам’яного вугілля – кам’яновугільний генераторний газ й т. д.
Останнім часом набуває поширення вид твердого штучного палива –
паливні брикети. Вони можуть виготовлятися з відходів деревообробних
цехів, пилорам та лісового господарства, шляхом пресування відходів.
Паливні брикети володіють такими основними перевагами перед іншими
видами твердого палива, як:
- більш висока тепловіддача і коефіцієнт корисної дії. Теплотворна
здатність 2500-4400 ккал/кг;
- стабільна температура згоряння та економічна вигода від
використання.
Після опрацьованого матеріалу, учні доповідають про види природного
та штучного добування палива. При цьому демонструються слайди з
видами палив.
ПРИРОДНІ ВИДИ ПАЛИВА
Камяне вугілля Буре вугілля Горючі сланці Торф паливний
Дрова Деревинні відходи Сіно Листя кукурудзи
4

5. Нафта Природний газ
ШТУЧНІ ВИДИ ПАЛИВА
Коксовий газ Доменний газ Паливні брикети
2. Джерела енергії. Існування сучасної цивілізації залежить від
багатьох джерел енергії.
Головними споживачами енергії являються: промисловість (20%),
теплові електростанції (20%), транспорт (30%) і 30% на отоплення, підігрів
води.
Щодня завдяки паливним корисним копалинам ми збираємося на
роботу, готуємо їжу, освітлюємо, обігріваємо чи охолоджуємо помешкання.
90% енергії, яку виробляють у світі, припадає на паливні корисні копалини.
Сьогодні основним джерелом енергії є нафта. Вона забезпечує 40%
виробництва енергії, вугілля – 26%, природний газ – 24%. Але чи достатньо
надійні ці джерела енергії, необхідні для життя сучасного суспільства? Чи
існує якась більш безпечна альтернатива сьогоднішнім джерелам енергії?
Нині кожного дня світ споживає 75 мільйонів барелей нафти. У
результаті спалювання нафтопродуктів в атмосферу потрапляє велика
кількість вуглекислого газу. Власне цей газ є однією з основних причин
глобального потепління. Щороку внаслідок спалювання вугілля в атмосферу
Землі потрапляє велика кількість оксиду карбону, диму та кіптяви. Вчені
5

6. припускають, що в наступні 20 років природний газ стане в цілому світі
головним джерелом енергії. Головна складова частина природного газу –
метан, який дуже посилює парниковий ефект. Він поглинає тепло в 21 раз
краще ніж вуглекислий газ. У різних країнах енергетичну проблему
розв’язують по-різному. Хіміки турбуються про максимальне і комплексне
використання паливних ресурсів, вторинне використання теплоти, повне
використання енергії промислових хімічних реакцій.
Традиційні джерела енергії вичерпуються. Крім того, їх використання
створює чимало проблем. Цілком очевидно, що нам потрібно шукати інші –
чисті, надійні джерела енергії.
До альтернативних видів палива належать:
- горючі рідини, одержані під час переробки твердих видів
палива (вугілля, торфу, сланців);
- спирти та їх суміші, олії, інше рідке біологічне паливо,
одержане з біологічної сировини;
- горючі рідини, одержані з промислових відходів, стічних
вод, виливів;
- газ (метан) вугільних родовищ, а також газ, одержаний у
процесі підземної газифікації та підземного спалювання вугільних
пластів;
- газ, одержаний під час переробки твердого палива (кам’яне
та буре вугілля, горючі сланці, торф), природних бітумів, важкої нафти.
3. Значення питомої теплоти згоряння та коефіцієнта корисної дії.
За значенням питомої теплоти згоряння палива можна визначити кількість
теплоти, яка виділяється під час згоряння 1 кг палива. Наприклад, при
спалюванні 1 кг сухих дров виділяється приблизно 12 000 кДж теплоти. Для
того щоб обчислити кількість теплоти, що виділяється внаслідок згоряння
довільної кількості палива, треба питому теплоту згоряння палива
помножити на його масу:
6

7. Q = qm
Питома теплота згоряння (q) — кількість теплоти, що виділяється у
разі повного згоряння одиниці маси твердого палива. Для газоподібного
палива використовується також теплота згоряння одиниці об'єму. В СІ
питома теплота згоряння вимірюється у Дж/кг для твердого та Дж/м3 для
газоподібного.
Кількість теплоти, яка утворюється під час згоряння в них палива,
частково йде на нагрівання тіл, а частина її втрачається (розсіюється в
навколишнє середовище, нагріває сам пальник тощо). Тому кажуть про
коефіцієнт корисної дії (ККД) нагрівника, який визначає у відсотках частину
кількості теплоти Qк, що пішла на нагрівання, від повної кількості теплоти.
ККД (η) нагрівника характеризує ефективність використання теплоти,
отриманої внаслідок згоряння палива:
.
Для того щоб підвищити ККД нагрівника, необхідно збільшувати
корисно використану енергію QK, тобто зменшувати втрати теплоти не за
призначенням.
4. Особливості паливно-енергетичної сировини в Україні та за її
межами. Дітям демонструються особливості паливно-енергетичної
=
m
Q
q
=
V
Q
q
7

8. сировини в Україні та за її межами. (https://uk.wikipedia.org/wiki/Паливно-
енергетична_сировина).
5. Аналіз забруднення навколишнього середовища. Зачитування
учнями інформації про забруднення навколишнього середовища під час
8

9. згоряння палива (доповідь готується учнями заздалегідь). Для прикладу
можна застосувати доповідь наведену нижче.
Паливна промисловість України складається скадається з кам’яної та
буровугільної, нафто- та газобурової, нафтопереробної та торф’яної галузей.
Найбільше забруднює довкілля тверде паливо, менше – рідке, але його запаси
зменшуються оскільки воно є важливою сировиною. Екологічно найчистіше
паливо – це природний газ, при спалюванні якого утворюється менше
вуглекислого газу на одиницю енергії, ніж при спалюванні вугілля чи нафти.
В Україні ¾ загальної потреби електроенергії задовільняють теплові
електростанції, що працюють на мазуті. Саме вони викидають в атмосферу
крім вуглекислого газу, оксидів Нітрогену, ще й сполуки важких металів.
Значний внесок у забруднення атмосфери робить автомобільний транспорт.
При неповному згорянні бензину виділяється чадний газ, що спричиняє
виникнення смогу. Вздовж автомагістралей осідають сполуки Плюмбуму.
Головні джерела забруднень: теплоенергетика; хімічна, нафтохімічна,
нафтопереробна і целюлозно-паперова промисловість; підприємства чорної і
кольорової металургії, автотранспорт, паливно-енергетичний комплекс.
На довкілля впливають процеси видобутку, транспортування і
використання вуглеводневої сировини.
У місцях проведення підземного видобутку кам’яного вугілля
створюється загроза зміни ландшафту внаслідок провалювання земної
поверхні над виробкою відпрацьованих шахт. Поблизу кам’яновугільних
шахт накопичуються відходи і утворюються терикони, які не лише займають
територію, а й забруднюють оточуюче середовище. Всередині териконів
тримається висока температура, відбуваються процеси окиснення в
результаті яких утворюються шкідливі гази, погіршується стан підземних і
поверхневих вод. Інколи терикони можуть самозайматися, газ який
виділяється при цьому є дуже небезпечним.
Під час транспортування нафти водними видами транспорту можливе
потрапляння нафти у воду. На поверхні води утворюється плівка, яка
9

10. перешкоджає газообмінові між водою і атмосферою і знижує вміст кисню у
воді. Нафтова плівка на поверхні моря пригнічує життєдіяльність морського
фітопланктону, що є одним з головних постачальників кисню в земну
атмосферу, порушує тепло- і вологообмін між океаном і атмосферою, губить
мільйони риб і інших морських тварин. Осідаючи на дно, згустки мазуту
вбивають донні мікроорганізми, що беруть участь у самоочищенні води. У
процесі видобутку, підготовки й переробки нафти утворюються стійкі
нафтові емульсії, нафтошлаки та інші небезпечні відходи, які призводять до
забруднення атмосферного повітря, ґрунтового покриву, поверхневих і
підземних вод.
Життя людини повсякденно пов’язане зі спалюванням горючих
речовин у побуті, на транспорті, у промисловості. Крім користі застосування
нафтопродуктів, вугілля і природного газу створює ряд проблем, негативних
для розвитку цивілізації та загалом для виживання людства. Крім цього, під
час згоряння пального утворюється дим, в якому містяться дрібні частинки
вуглецю і твердих вуглеводнів, що не згоріли, а також сполуки Кадмію,
Плюмбуму, Меркурію та інших елементів, надзвичайно шкідливих для
здоров’я.
Дітям показують соціальний відеоролик «Збережемо природу Землі
разом». ( https://www.youtube.com/watch?v=olg4uiLJvFc).
VІ. Закріплення вивченого матеріалу. Задача-дослід. Учням
дається сухий спирт, терези. Завдання: «Визначити кількість теплоти,
що виділяється при згорянні сухого спирту». Питому теплоту згоряння
сухого спирту дивитись у таблиці підручника (с.230).
VІ. Підсумок уроку.
10

11. Вправа «Мікрофон». Учні по порядку задають власні запитання з
почутого уроку.Наприклад:
1. Що таке горіння?
2. Які є види палива?
3. Що таке коефіцієнт корисної дії?...
VІІ. Домашнє завдання
- вивчити §15 з підручника, розв’язати вправу 15 (2,3).
Дякую за співпрацю. Урок закінчено. До зустрічі.
11