Теплота згоряння палива. Коефіцієнт корисної дії нагрівника. 8 клас.

Мета уроку: пояснити фізичний зміст питомої теплоти згоряння палива, навчити учнів обчислювати кількість теплоти, що виділяється в процесі повного згоряння палива; розвивати індивідуальні і творчі здібності учнів; виховувати наполегливість у досягненні мети.

Обладнання: мультимедійні задачі.

                                 Хід уроку.

І. Організаційний момент.

Оголошення теми і мети уроку.

ІІ. Перевірка домашнього завдання.

Фронтальне опитування.

1.     Від чого залежить кількість теплоти, необхідна для нагрівання тіла?

2.     За якою формулою обчислюють кількість теплоти, передану тілу в ході нагрівання або виділену ним під час охолодження?

3.     Який фізичний зміст питомої теплоємності? Питома теплоємність води 4200. Що це означає?

4.     Назвіть одиницю питомої теплоємності речовини.

5.     Яка система називається теплоізольованою?

6.     Сформулюйте рівняння теплового балансу.

Розв’язування задач.

1.     До 3 кг води при температурі 30ºС додали 5 кг води при температурі 80ºС. Визначте температуру суміші.

2.     В алюмінієву каструлю масою 400 г налили 2,5 кг води при температурі 25ºС і почали нагрівати до кипіння. Яку кількість теплоти передали каструлі з водою?

ІІІ. Пояснення нового матеріалу.

Досить  часто людина добуває теплову енергію, спалюючи різні речовини. Це відбувається завдяки хімічній реакції горіння, що супроводжується виділенням теплоти. Так, під час згоряння природного газу відбувається хімічна реакція окиснення, внаслідок якої утворюється оксид карбону СО і вода, а також виділяється певна кількість теплоти. Наприклад, під час згоряння 1 м газу, який на 90 відсотків складається з метану СН, виділяється приблизно 40 МДж теплоти. Цієї кількості теплоти достатньо, щоб нагріти майже 100 л води від 0 до 100 °С.

Хімічна реакція, під час якої відбувається окиснення з виділенням теплоти, називається горінням.

Природно, що різні речовини під час горіння виділяють різну кількість теплоти. Найвищу теплотворну здатність мають речовини, які називають паливом. Для її характеристики застосовують фізичну величину, яка називається питомою теплотою згоряння палива (позначається q). Її числове значення показує, яка кількість теплоти виділяється внаслідок повного згоряння 1 кг палива.

Є різні види палива: тверде (вугілля, дрова, сланці, торф), рідке (бензин, мазут, гас, дизпаливо, спирт), газоподібне (метан, пропан, ацетилен).

Одиницею питомої теплоти згоряння палива є джоуль на кілограм. Значення питомої теплоти згоряння деяких видів палива подано в таблиці на стор. 205.

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:

Q = qm.

Для теплопередачі часто застосовують нагрівники, за допомогою яких можна використати теплоту згоряння палива - газові пальники, спиртівки, печі. 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 QK, що пішла на нагрівання, від повної кількості теплоти.

ККД нагрівника характеризує ефективність використання теплоти, отриманої внаслідок згоряння палива.

ІV. Закріплення нового матеріалу.

1.    При повному згорянні бензину виділилося 1,63 • 10 кДж теплоти. Скільки бензину спалено?

2.    Скільки дров треба спалити,  щоб отримати таку саму кількість теплоти, як від спалювання 1,5 кг бензину?

3.    Скільки гасу треба спалити, щоб нагріти 3 л води від 20 °С до температури кипіння, якщо на її нагрівання витрачається 60 % енергії?

4.    До якої температури можна нагріти 50 л води, температура якої дорівнює 20 °С, спаливши 100 г бензину, якщо ККД нагрівника становить 50 % ?

5.    Який ККД спиртівки, якщо для підвищення температури 0,5 л води на

 5 °С витрачено 1 г спирту?

Теоретичні питання.

1.    Що таке горіння?

2.    Чому для одержання теплової енергії використовують паливо?

3.    ЯКИЙ фізичний зміст питомої теплоти згоряння палива?

4.    За таблицею питомої теплоти згоряння палива з'ясуйте, яке паливо має найбільшу, а яке — найменшу теплотворну здатність.

5.    Оцініть за теплотворною здатністю, чим вигідніше опалювати приміщення — вугіллям чи дровами.

6.    Вивчивши будову нагрівника, запропонуйте спосіб, за допомогою якого можна конструктивно підвищити ККД нагрівника.

V. Підсумок уроку.

Домашнє завдання: §41. Впр.41 № 4,5,6.