Тема урока: Энергия топлива.

Тема урока : «Энергия топлива»

Цель урока: Объяснить механизм выделения энергии при сгорании топлива. Сформировать понятие удельной теплоты сгорания топлива. Определить формулу для расчета количества теплоты, которое выделяется при сгорании топлива. Разобрать задачи по теме.

Оборудование : демонстрационный термометр, стакан с водой, плитка для нагревания, цилиндр с поршнем, стеклянный шар.

Ход урока.

1. Проверка домашнего задания.

2. Актуализация знаний.

Опыт : Цилиндр с поршнем соединен шлангом со стеклянным шаром. Поршень нагружен гирей. Под шаром устанавливается нагретая плитка . Воздух, нагревающийся в шаре, расширяется и выдвигает поршень, совершая работу по подъему гири. (С. А. Хорошавин, «Физический эксперимент в средней школе»).

- Что совершает работу по подъему груза?

-Почему воздух в цилиндре под поршнем получил возможность совершить работу?

Изучение нового материала.

Итак, опыт показывает, что энергия для нагревания тел выделилась при сгорании топлива. Выясним в результате, каких процессов происходит выделение энергии. Вопросы:

• Из чего состоят все тела?

• Какое строение имеет молекула воды?

• Почему молекула воды не распадается на отдельные атомы?

Итак, чтобы разделит молекулу воды на отдельные атомы необходимо совершить работу по преодолению сил притяжения между атомами. Значит нужно затратить энергию.

В случае сгорания топлива происходит соединение атомов углерода, содержащихся в топливе, с двумя атомами кислорода. Образуется молекула оксида углерода. Процесс образования молекулы сопровождается выделением энергии.

Различные виды топлива одной и той же массы при сгорании выделяют разное количество теплоты.

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг, называется удельной теплотой сгорания топлива.

q - удельная теплота сгорания.

Единица измерения в СИ [q] = 1 Дж/кг

Разбор таблицы при изучении определения удельной теплоты сгорания топлива «Удельная теплота сгорания некоторых видов топлива»

В случае произвольной массы сгорающего топлива количество теплоты рассчитывается по следующей формуле: Q = q m

Решение задач по теме :

До какой температуры нагреются 2 кг воды при сжигании 10 г спирта, если вся теплота, выделившаяся при сгорании топлива, идет на нагревание воды? Начальная температура воды 20 °С.

Дано:

t_1в = 20°С
m_c = 10 г = 0,01 кг
m_в = 2 кг
c_в = 4200 Дж / кг •°C
q_c = 2,6 • 10⁷ Дж / кг

Решение

t_2в - ?

Вся энергия, выделившаяся в результате сгорания топлива, идет на нагревание воды, то:
Q_в = Q_с

Q_в = cm_в(t_2в - t_1в) - количество теплоты, полученное водой.

Q_з = q m_с - энергия, выделившаяся при сгорании спирта.

Значит cm_в(t_2в - t_1в) = q m_с

Хозяйка пытается вскипятить на керогазе полное ведро воды объемом 10 л, имея только 50 кг керосина. На сколько измениться температура воды, если вода получает 50 % теплоты сгорания керосина.

Дано:

V_в = 10 л
m_k = 50 кг
Q_в = 0,5 Q_k

Решение

Δt-?

Q_k = q_km_k - количество теплоты, выделяющееся при сгорании керосина.

Для изменения температуры воды на Δt требуется Q_в = c_вm_вΔt

m_в = ρ_вV_в

Так как по условию Q_в = 0,5 Q_k, то
c_вρ_вV_вΔt = 0,5 q_km_k.

Откуда

1. Анализ формулы показывает, что для расчетов необходимо узнать из удельную теплоту сгорания керосина, удельную теплоемкость воды, а также из - плотность воды.

Дрмашнее задание: § 9, № 1033, 1040, 1047, 1050 (сборник задач по физике 7-9, В. И. Лукашик)