Энергия топлива. Удельная теплота сгорания топлива. Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах

1.

Тема урока.
Энергия топлива. Удельная теплота
сгорания топлива.
Закон сохранения и превращения
энергии в механических и тепловых
процессах.

2.

УСТНЫЙ ОПРОС
1. В результате чего изменяется внутренняя энергия пилы при
распиливании; внутренняя энергия продуктов, положенных в
холодильник?
А. теплопередачи; совершения работы
Б. совершения работы; теплопередачи
В. изменения кинетической энергии пилы; действия холода
2. Какой вид теплопередачи не осуществляется в твёрдых телах?
А. теплопроводность
Б. конвекция
В. излучение
3. Какой вид теплопередачи возможен даже в вакууме?
А. теплопроводность
Б. конвекция
В. излучение

3.

4. Укажите единицу измерения удельной теплоёмкости вещества
А. Дж·кг/ºС
Б. Дж/(кг·ºС)
В. Дж·ºС/кг
5. Какое количество теплоты необходимо для нагревания стальной детали массой
0,5 кг на 20ºС? Удельная теплоёмкость стали 500 Дж/(кг·ºС).
А. 5000 Дж
Б. 5000000 Дж
В. 500 Дж
6. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании керосина массой 300
г? Удельная теплота сгорания керосина 46·106 Дж/кг.
А. 13,8 ∙109 Дж
Б. 13,8 ∙103 Дж
В. 13,8 ∙106 Дж
Сможешь ли выполнить 6 задание?
Для выполнения 6 задания нужны формула для вычисления количества теплоты
выделяющееся при сгорании топлива.
Сегодня тема урока «Энергия топлива. Удельная теплота сгорания» мы
познакомимся с новыми физическими величинами: удельная теплота сгорания,
количество теплоты выделяющееся при сгорании топлива

4.

С ДРЕВНИХ ВРЕМЕН
ЧЕЛОВЕЧЕСТВО ОТАПЛИВАЛО
СВОИ ЖИЛИЩА ПУТЕМ
СЖИГАНИЯ НЕКОТОРЫХ
ВЕЩЕСТВ. ПРИ СЖИГАНИИ ЭТИХ
ВЕЩЕСТВ ВЫДЕЛЯЛОСЬ МНОГО
ТЕПЛА.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ:
ВЕЩЕСТВА, КОТОРЫЕ МОГУТ
ВСТУПАТЬ В ПРОЦЕСС ГОРЕНИЯ
НАЗЫВАЮТСЯ ГОРЮЧИМ ИЛИ
ТОПЛИВОМ

5.

Виды топлива
Вещества
Топливо:
уголь, газ, торф
не топливо:
камень, вода, железо

6.

Горение: топливо + кислород = продукты
горения + теплота
Определение: Горение топлива – это процесс, при котором
происходит соединение его элементов (молекул) с молекулами
кислорода, в результате которого образуются новые вещества
(новые молекулы) и выделяется теплота (энергия).
Условия для возникновения горения:
-наличие горючего вещества, окислителя
- источника воспламенения.
Горючее вещество и окислитель должны быть нагреты до
определенной температуры источником тепла: пламенем,
искрой, накаленным телом или теплом, выделяемым при какойлибо химической реакции или механической работе.

7.

В установившемся процессе
горения постоянным источником
воспламенения является зона
горения, т.е. область, где
происходит реакция, выделяется
тепло и свет.

8.

Горение - это реакция, протекающая с выделением света и тепла.
Для того, чтобы зажечь вещество, его необходимо нагреть до
температуры, которая называется температурой воспламенения.
Например, для угля эта температура равняется 350°С.
При сжигании топлива атомы соединяются в молекулы, и
происходит выделение энергии.
Q
О
О
С
Молекула углекислого газа (СО2)
О
С
О
Часть выделяющейся теплоты затрачивается на разрыв связи в
молекуле С и молекуле О2, а часть расходуется на образование продукта
СО2 (углекислого газа). Внутренняя энергия переходит в тепловую.

9.

Удельная теплота сгорания топлива.
Удельная теплота сгорания топлива q (ку) – это
физическая величина, показывающая, какое количество
теплоты (Q) выделяется при полном сгорании топлива
массой 1 кг.
[q] = [Дж/кг]
Дрова 1 кг => 1,0 • 107
Дж
Нефть 1 кг => 4,4
107 Дж
Уголь 1 кг => 2,7
107 Дж
Торф 1 кг => 1,4 • 107 Дж
Природный газ 1 кг => 4,4
107 Дж

10.

Вещество
q, МДж/кг
Вещество
q, МДж/кг
Порох
3,8
Мазут
40,6
Дрова сухие
10
Дизельное топливо
43
Торф
14
Топливо реактивных самолетов (ТС- 1)
43
Сахар
17
Природный газ
44
Уголь каменный
27
Нефть
44
Спирт
27
Бензин
46
Кокс
29,3
Керосин
46
Антрацит
30
Ацетилен
50
Древесный уголь
34
Водород
120
Примечание: 1,0 · 107 Дж/кг = 10 · 106 Дж/кг = 10 МДж/кг
Подумай
1. Одинаковая ли энергия будет выделяться при сгорании
1 кг угля, газа, бензина?
2. Как понимать: удельная теплота сгорания, например,
торфа 14 МДж/кг?

11.

Количество теплоты, выделяемое
при сгорании 1г топлива
Q=qm

12.

Количество теплоты
Q=qm
Q – количество теплоты при
сжигании(сгорании) топлива
Дж
q – удельная теплота сгорания
топлива
Дж/кг
m – масса топлива
кг

13.

Задание:
Пользуясь таблицей 2 «Удельная
теплота сгорания топлива» на
странице 31 учебника определите:
1. Вид топлива, теплота сгорания которого наименьшая
2. Вид топлива, теплота сгорания которого наибольшая
3. Воспользуйтесь таблицей определите удельную теплоту
сгорания торфа.
4. Что обозначает число 4,6∙10⁷ Дж/кг напротив слова бензин?
5. Сколько энергии выделится при полном сгорании 2 кг
бензина?

14.

Закон сохранения и превращения энергии
Кинетическая и потенциальная энергии, которые
могут превращаться друг в друга.
Потенциальная энергия
– это энергия которая
определяется взаимным
положением тел или
частей одного и того же
тела.
Еп = mgh
Кинетическая энергия –
это энергия которой
обладают движущиеся
тела.
Eк = mv /2 2
2
Еп = KX² /2

15.

ВСПОМНИМ:
Кинетическая энергия всех молекул, из которых состоит
тело, и потенциальная энергия их взаимодействия
составляют внутреннюю энергию тела - U
Способы изменения
U
Совершение
работы
Теплопередача

16.

Энергетические превращения
Е мех
U
падение свинцового
шара на свинцовую
плиту;
торможение
автомобиля у
светофора;
нагревание при
трении;
работа тепловых
двигателей;
выстрел из
огнестрельного оружия.
Еп
Ек
падение мяча;
движение маятника;
выстрел из пружинного
пистолета;
выстрел из лука;
движение заводной
механической
игрушки.

17.

другие примеры
превращений энергии
падение мяча
падение свинцового
теплообмен
движение маятника
шара на свинцовую
энергетические
движение заводной
плиту
превращения, связанные
механической игрушки
торможение автомобиля с изменением
выстрел из пружинного нагревание при трении агрегатных состояний
пистолета
работа теплового
сгорание топлива
выстрел из лука
двигателя и паровой
(тепловые эффекты
турбины
химических реакций)
выстрел из
процесс фотосинтеза
огнестрельного оружия обмен и превращение
энергии в живых
организмах
пищевые цепочки
ветры, ураганы,
круговорот воды в
природе

18.

19.

Энергетические превращения на электростанциях
Электрическая
энергия
Энергия
падающей
воды
ГЭС
Внутренняя
энергия
пара
Энергия
ветра
Энергия
солнца
Энергия
приливов
и волн
ТЭС
ВЭУ
СЭС
ПЭС
(солнечные)
(приливные)
(ветряные)

20.

Другие примеры превращения энергии в живых организмах и в
природе
•теплообмен;
•тепловые эффекты химических реакций
(сгорание топлива)
•процесс фотосинтеза;
•обмен и превращение энергии в живых
организмах;
•пищевые цепочки;
•ураганы, ветры, круговорот воды в
природе.

21.

ВЫВОД: Во всех явлениях, происходящих в природе,
энергия не возникает и не исчезает. Она только превращается
из одного вида в другой. При этом её значение сохраняется.

22.

.
Решение задач
Задача №1. Вода падает с высоты 1200 метров. Насколько повысится температура
воды, если на её нагревание идёт 60% работы силы тяжести?
Задача№2.Двигатель мощностью 50 Вт в течение 10 минут вращает лопасти
вентилятора внутри калориметра с водой. Насколько повысится за это время
температура воды, если её масса 2 кг? Потерями тепла пренебречь.
Задача №3.При выстреле из ствола винтовки пуля массой 9г приобретает скорость
800 м/с. Определить массу порохового заряда, если КПД выстрела 24%. (qпороха =
3,8×106 Дж/кг )
Задача №4.Стальной шарик массой 50 г падает с высоты 1,5 м на каменную плиту и,
отскакивая от неё, поднимается на высоту 1,2 м. Почему шарик не поднялся на
прежнюю высоту? Сколько механической энергии превратилось во внутреннюю?
На сколько градусов нагрелся шарик? (удельная теплоёмкость стали 460 Дж/кг
⁰С)
Задача №5.Кусок свинца испытывает абсолютно неупругое столкновение с
препятствием, двигаясь со скоростью 350 м/с . Какая часть свинца расплавилась,
если всё количество теплоты, выделившееся при ударе, поглощается свинцом?
Температура свинца перед ударом 27⁰С, удельная теплоёмкость свинца 130 Дж/кг
⁰С , удельная теплота плавления свинца 25кДж/кг, температура плавления свинца
327⁰С
№1036, 1038, 1041 Лукашек

23.

ДОМАШНЯЯ РАБОТА
§ 10, 11 проч., отв. на вопр. (у), Упр. 9 № 1, 2, №1035, 1040
(Л)