Цель урока: Раскрыть основные научные положения темы. Обобщить знания учащихся по данной теме во взаимосвязи с природой и жизнедеятельностью человека.
Задачи урока:
Образовательные:
- углубить знания учащихся о топливе, ввести понятие удельной теплоты сгорания топлива;
- выяснить сущность процесса горения с точки зрения молекулярной теории;
- сформировать обобщенное, целостное представление полученных знаний об окружающем мире.
Воспитательные:
- воспитать интерес к предмету и окружающему миру;
- воспитать у учащихся уважение к природе, науке и друг к другу.
Развивающие:
- Развить умение логического мышления, полноты и аргументированности высказываний;
- усилить коммуникативные свойства речи;
- развить способности учащихся систематизировать ранее полученные знания;
Оборудование:
- коллекция видов топлива;
- таблица "Удельная теплота сгорания некоторых видов топлива";
- модели молекул углерода и кислорода;
- фольга размером 2·2 см - две штуки на парту, картон размером 10·20 см - одна штука на парту, пипетки медицинские, пузырьки со спиртом и бензином, вата, спички.
Ход урока
Учитель: Сообщение темы урока и целей урока.
I. Устный опрос:
- Какие виды энергии вы знаете?
- Что называется внутренней энергией?
- Какими способами можно изменить внутреннюю энергию?
- Как можно рассчитать изменение внутренней энергии при теплопередаче?
II. Объяснение новой темы (беседа с учащимися)
Учитель: Внутреннюю энергию частично можно использовать не только в процессе теплопередачи, но и в процессе горения топлива. Что такое топливо?
Учащиеся: Вещество, которое способно гореть и выделять при горении тепло.
Учитель: История развития человечества теснейшим образом связана с получением и использованием энергии. Уже в древнем мире люди использовали тепловую энергию для обогрева жилища, для приготовления еды, при изготовлении из меди, бронзы, железа и других металлов предметов быта, инструментов. Эту энергию получали при сжигании топлива.
Учитель: Какие виды топлива вы знаете?
Учащиеся: Торф, уголь, бензин, дрова и т. д.
Учитель: С древнейших времен были известны древесина и торф, дающие при сжигании большое количество теплоты. Сейчас формулировка "топливо" включает все вещества, которые дают при сжигании большое количество теплоты, широко распространенные в природе или добываемые промышленным способом. К топливу относятся нефть и нефтепродукты (керосин, бензин, мазут, дизельное топливо), уголь, природный горючий газ, растительные отходы (солома, лузга и т.п.), горючие сланцы, а в настоящее время и вещества, используемые в ядерных реакторах на АЭС и ракетных двигателях.
Классификацию топлива можно провести по его агрегатному состоянию и по его происхождению. По агрегатному состоянию топливо может быть и твердым (уголь, торф, древесина, сланцы), и жидким (нефть и нефтепродукты), и газообразным (природный газ). По происхождению топливо делится на природное (древесина, солома, торф, бурый и каменный уголь, антрацит, горючие сланцы, нефть, природный газ) и искусственное (кокс, торфяные брикеты, моторные топлива и др). Рассмотрим различные виды топлива из коллекции.
Давайте попытаемся выяснить, почему в результате сгорания топлива выделяется энергия? Для этого нужно вспомнить строение вещества. Из чего состоит вещество?
Учащиеся: Все вещества состоят из молекул, которые состоят из атомов, между которыми есть промежутки.
Учитель: Почему не распадаются вещества на отдельные атомы, несмотря на то, что есть промежутки?
Учащиеся: Чтобы молекулы разделить на атомы, нужно преодолеть силы притяжения то есть, совершить работу, а значит увеличить энергию атомов.
Учитель: При соединении атомов наоборот: энергия будет выделяться. При горении происходит образование из атомов молекул. Обычное топливо содержит углерод. Вы знаете, что без доступа кислорода, воздуха, горение не возможно. При горении атомы углерода соединяются с атомами кислорода, которые содержатся в воздухе.
На доске учитель показывает модели атомов углерода, кислорода и образовавшуюся молекулу углекислого газа.
Учитель: Каждый атом углерода соединяется с двумя атомами кислорода, при этом образуется молекула углекислого газа и выделяется энергия в виде тепла. Важно уметь рассчитывать энергию, которая выделяется при сгорании. Как определить, какое количество теплоты выделяется при сгорании топлива? Опытным путем находят, какое количество теплоты выделится при полном сгорании одинакового количества топлива различных видов.
III. Проделаем опыт:
Положим на картон кусочки фольги, на них два одинаковых комочка ваты с булавочную головку. На один кусочек ваты капнем спирт, а на другой бензин и зажжем их одновременно. Когда спирт и бензин сгорят, полностью прикоснитесь к кусочкам фольги.
Учитель: Одинаково ли нагрелись кусочки фольги?
Учащиеся: Кусочек фольги, где сгорел бензин, нагрелся сильнее.
Учитель: Какое топливо спирт или бензин, выделило больше тепла при полном сгорании?
Учащиеся: Бензин выделил больше тепла, чем спирт.
Учитель: Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг, называют удельной теплотой сгорания топлива, и обозначают q. Единица измерения удельной теплотой сгорания топлива 1 Дж/кг.
IV. Рассмотрим таблицу "Удельная теплота сгорания некоторых видов топлива"
Учитель: Из таблицы видно, что удельная теплота сгорания торфа 1,4·107 Дж/кг. Это значит, что при полном сгорании торфа массой 1 кг выделится 1,4·107 Дж теплоты.
Учитель: В таблице напротив слова нефть стоит 4,4·107 Дж/кг. Что это означает?
Учащиеся: При полном сгорании нефти массой 1 кг выделится 4,4·107 Дж теплоты.
Учитель: А если сжечь 2 кг нефти?
Учащиеся: Тогда полном сгорании нефти массой 2 кг выделится теплоты в два раза больше, то есть 4,4·107 Дж.
Учитель: Чтобы подсчитать количество теплоты Q, выделяющееся при сгорании топлива любой массы m, нужно удельную теплоту сгорания топлива q умножить на массу сгоревшего топлива: Q=q·m
V. Решение задач (работа у доски)
- Сколько теплоты выделится при полном сгорании 0,5 литров керосина.
- Сколько воды можно нагреть от 20 градусов Цельсия до кипения, если бы все тепло, выделенное при сгорании 840 грамм каменного угля, пошло на нагрев воды?
VI. Подведение итогов. Рефлексия.
Учитель: Итак, ребята, скажите, пожалуйста, о чем вы сегодня узнали на уроке.
- Какие виды топлива, основанные на горении, являются наиболее распространенными? (Уголь, нефть, дрова, мазут, керосин)
- Что является основным компонентом этих видов топлива? (Углерод)
- Как объяснить с точки зрения строения вещества выделение энергии при горении? (Атомы углерода соединяются с молекулами кислорода, при этом выделяется энергия и образуется углекислый газ)
- Как можно рассчитать энергию, выделяющуюся при горении топлива? (Q = q·m, q— удельная теплота сгорания, m— масса топлива)
- Что показывает удельная теплота сгорания топлива? (Звучит определение удельной теплоты сгорания топлива.)
VII. Домашнее задание:
Изучить §10, Лукашик №№ 1038, 1039(в).