ارزش حرارتی انواع سوخت. تحلیل تطبیقی. انرژی سوخت ارزش حرارتی ویژه جدول ارزش حرارتی ویژه همه مواد

ماشین های حرارتیدر ترمودینامیک، اینها موتورهای حرارتی و ماشین های برودتی (ترمو کمپرسور) هستند که به طور دوره ای کار می کنند. انواع ماشین های تبرید پمپ حرارتی هستند.

دستگاه هایی که به دلیل انرژی داخلی سوخت کار مکانیکی انجام می دهند نامیده می شوند موتورهای حرارتی (موتورهای حرارتی).اجزای زیر برای کارکرد یک موتور حرارتی ضروری هستند: 1) منبع حرارت با سطح دمای بالاتر t1، 2) منبع گرما با سطح دمای پایین تر t2، 3) یک سیال کار. به عبارت دیگر: هر موتور حرارتی (موتورهای حرارتی) شامل بخاری، کولر و محیط کار .

مانند بدنه کاراز گاز یا بخار استفاده می شود زیرا تراکم پذیری بالایی دارند و بسته به نوع موتور ممکن است سوخت (بنزین، نفت سفید)، بخار آب و غیره وجود داشته باشد. بخاری مقدار معینی گرما (Q1) را به سیال کار منتقل می کند. ، و انرژی داخلی آن در اثر این انرژی داخلی افزایش می یابد، کار مکانیکی (A) انجام می شود، سپس سیال عامل مقدار معینی گرما به یخچال (Q2) می دهد و تا دمای اولیه خنک می شود. طرح توصیف شده نشان دهنده چرخه عملکرد موتور است و کلی است؛ در موتورهای واقعی، دستگاه های مختلفی می توانند نقش بخاری و یخچال را ایفا کنند. محیط می تواند به عنوان یک یخچال عمل کند.

از آنجایی که در قسمت موتور، انرژی سیال عامل به یخچال منتقل می شود، واضح است که تمام انرژی دریافتی آن از بخاری صرف انجام کار نمی شود. به ترتیب، بهره وریموتور (بازده) برابر است با نسبت کار انجام شده (A) به مقدار گرمای دریافتی توسط آن از بخاری (Q1):

موتور احتراق داخلی (ICE)

دو نوع موتور احتراق داخلی (ICE) وجود دارد: کاربراتورو دیزل. در موتور کاربراتوری مخلوط کاری (مخلوطی از سوخت با هوا) در خارج از موتور در دستگاه مخصوصی تهیه شده و از آن وارد موتور می شود. در موتور دیزلی، مخلوط سوخت در خود موتور تهیه می شود.

ICE شامل سیلندر ، که در آن حرکت می کند پیستون ; سیلندر دارد دو سوپاپ که از طریق یکی از آنها مخلوط قابل احتراق به داخل سیلندر وارد می شود و از طریق دیگری گازهای خروجی از سیلندر خارج می شود. استفاده از پیستون مکانیزم میل لنگ با میل لنگ ، که در حین حرکت انتقالی پیستون به چرخش در می آید. سیلندر با درپوش بسته می شود.

چرخه عملکرد موتور احتراق داخلی شامل چهار میله: ورودی، فشرده سازی، سکته مغزی، اگزوز. در طول مکش، پیستون به سمت پایین حرکت می کند، فشار در سیلندر کاهش می یابد و یک مخلوط قابل احتراق (در موتور کاربراتوری) یا هوا (در موتور دیزل) از طریق سوپاپ وارد آن می شود. دریچه در این زمان بسته است. در انتهای ورودی مخلوط قابل احتراق، دریچه بسته می شود.

در طول ضربه دوم، پیستون به سمت بالا حرکت می کند، دریچه ها بسته می شوند و مخلوط کار یا هوا فشرده می شود. در همان زمان، دمای گاز افزایش می یابد: مخلوط قابل احتراق در موتور کاربراتور تا 300-350 درجه سانتیگراد و هوا در موتور دیزل - تا 500-600 درجه سانتیگراد گرم می شود. در پایان سکته فشرده سازی، جرقه ای در موتور کاربراتوری می پرد و مخلوط قابل احتراق مشتعل می شود. در یک موتور دیزل، سوخت به سیلندر تزریق می شود و مخلوط حاصل به طور خود به خود مشتعل می شود.

هنگامی که مخلوط قابل احتراق می سوزد، گاز منبسط می شود و پیستون و میل لنگ متصل به آن را فشار می دهد و کار مکانیکی انجام می دهد. این باعث خنک شدن گاز می شود.

هنگامی که پیستون به پایین ترین نقطه خود می رسد، فشار در آن کاهش می یابد. هنگامی که پیستون به سمت بالا حرکت می کند، سوپاپ باز می شود و گاز خروجی آزاد می شود. در پایان این چرخه، دریچه بسته می شود.

توربین بخار

توربین بخارنشان دهنده دیسکی است که روی شفتی نصب شده است که تیغه ها روی آن ثابت شده اند. بخار وارد تیغه ها می شود. بخار گرم شده تا دمای 600 درجه سانتیگراد به نازل فرستاده شده و در آن منبسط می شود. هنگامی که بخار منبسط می شود، انرژی داخلی آن به انرژی جنبشی حرکت هدایت شده جت بخار تبدیل می شود. یک جت بخار از نازل وارد پره های توربین می شود و بخشی از انرژی جنبشی خود را به آنها منتقل می کند و باعث چرخش توربین می شود. توربین ها معمولا دارای چندین دیسک هستند که هر کدام بخشی از انرژی بخار را دریافت می کنند. چرخش دیسک به شفت منتقل می شود که ژنراتور جریان الکتریکی به آن متصل است.

هنگامی که سوخت های مختلف با جرم مشابه سوزانده می شوند، مقادیر متفاوتی گرما آزاد می شود. به عنوان مثال، به خوبی شناخته شده است که گاز طبیعی یک سوخت کم مصرف نسبت به هیزم است. به این معنی که برای به دست آوردن همان مقدار گرما، جرم هیزمی که باید سوزانده شود باید به طور قابل توجهی بیشتر از جرم گاز طبیعی باشد. در نتیجه، انواع مختلف سوخت از نقطه نظر انرژی با کمیتی به نام مشخص می شوند گرمای ویژه احتراق سوخت .

ارزش حرارتی ویژه سوخت- یک کمیت فیزیکی که نشان می دهد در طی احتراق کامل سوخت با وزن 1 کیلوگرم چه مقدار گرما آزاد می شود.

گرمای ویژه احتراق با حرف نشان داده می شود q ، واحد آن است 1 ژول بر کیلوگرم.

مقدار گرمای ویژه به صورت تجربی تعیین می شود. بالاترین گرمای ویژه احتراق را دارد هیدروژن ، کوچکترین - پودر .

گرمای ویژه احتراق روغن 4.4 * 10 7 ژول بر کیلوگرم است. یعنی با احتراق کامل 1 کیلوگرم روغن مقدار حرارت 4.4 * 10 7 ژول آزاد می شود در حالت کلی اگر جرم سوخت برابر باشد. متر ، سپس مقدار حرارت Q آزاد شده در طی احتراق کامل آن برابر است با حاصلضرب گرمای ویژه احتراق سوخت. q برای وزنش:

Q = qm.

خلاصه درس فیزیک پایه هشتم "ماشین های حرارتی. یخ. ارزش حرارتی خاص».

بشر در مسیر تکامل خود آموخته است که با سوزاندن انواع مختلف سوخت، انرژی حرارتی به دست آورد. ساده ترین نمونه آتشی است که از چوب ساخته شده است که توسط افراد بدوی برافروخته شده است و از آن به بعد ذغال سنگ نارس، بنزین، نفت، گاز طبیعی همه انواع سوخت هستند که با سوزاندن آنها انرژی حرارتی به انسان می رسد. بنابراین گرمای ویژه احتراق چقدر است؟

گرما هنگام احتراق از کجا می آید؟

فرآیند احتراق سوخت خود یک واکنش شیمیایی و اکسیداتیو است. بیشتر سوخت ها حاوی مقادیر زیادی کربن C، هیدروژن H، گوگرد S و سایر مواد هستند. در طی احتراق، اتم های C، H و S با اتم های اکسیژن O 2 ترکیب می شوند و مولکول های CO، CO 2، H 2 O، SO 2 را به وجود می آورند. در این حالت مقدار زیادی انرژی حرارتی آزاد می شود که افراد یاد گرفته اند از آن برای اهداف خود استفاده کنند.

برنج. 1. انواع سوخت: زغال سنگ، ذغال سنگ نارس، نفت، گاز.

سهم اصلی در انتشار گرما توسط کربن C انجام می شود. دومین سهم بزرگ توسط هیدروژن H انجام می شود.

برنج. 2. اتم های کربن با اتم های اکسیژن واکنش می دهند.

گرمای ویژه احتراق چقدر است؟

گرمای ویژه احتراق q یک کمیت فیزیکی است برابر با مقدار گرمای آزاد شده در طی احتراق کامل 1 کیلوگرم سوخت.

فرمول گرمای ویژه احتراق به صورت زیر است:

$$q=(Q \ بیش از m)$$

Q مقدار گرمای آزاد شده در طی احتراق سوخت است، J;

m جرم سوخت، کیلوگرم است.

واحد q در سیستم بین المللی واحدهای SI J/kg است.

$$[q]=(J \ بیش از کیلوگرم)$$

مقادیر زیاد q اغلب با واحدهای انرژی خارج از سیستم نشان داده می شوند: کیلوژول (کیلوژول)، مگاژول (MJ) و گیگاژول (GJ).

مقادیر q برای مواد مختلف به صورت تجربی تعیین می شود.

با دانستن q می توانیم مقدار گرمای Q را که از احتراق سوخت با جرم m حاصل می شود محاسبه کنیم:

گرمای ویژه احتراق چگونه اندازه گیری می شود؟

برای اندازه گیری q از دستگاه هایی به نام کالریمتر (کالری - گرما، مترئو - اندازه گیری) استفاده می شود.

ظرفی با بخشی از سوخت داخل دستگاه می سوزد. ظرف در آب با جرم مشخص قرار می گیرد. در نتیجه احتراق، گرمای آزاد شده آب را گرم می کند. مقدار جرم آب و تغییر دمای آن به ما امکان می دهد گرمای احتراق را محاسبه کنیم. سپس q با فرمول بالا تعیین می شود.

برنج. 3. اندازه گیری گرمای ویژه احتراق.

کجا مقادیر q را پیدا کنیم

اطلاعات مربوط به مقادیر گرمای ویژه احتراق برای انواع خاصی از سوخت را می توان در کتاب های مرجع فنی یا در نسخه های الکترونیکی آنها در منابع اینترنتی یافت. آنها معمولاً در قالب جدولی مانند زیر ارائه می شوند:

گرمای ویژه احتراق، q

منابع اکتشاف شده و انواع مدرن سوخت محدود است. بنابراین، در آینده با سایر منابع انرژی جایگزین خواهند شد:

• اتمی، با استفاده از انرژی واکنش های هسته ای؛
• خورشیدی، تبدیل انرژی نور خورشید به گرما و برق؛
• باد؛
• زمین گرمایی، با استفاده از گرمای چشمه های آب گرم طبیعی.

ما چه آموخته ایم؟

بنابراین، ما یاد گرفتیم که چرا گرمای زیادی در طی احتراق سوخت آزاد می شود. برای محاسبه مقدار گرمای آزاد شده در حین احتراق جرم معین m سوخت، باید مقدار q - گرمای ویژه احتراق این سوخت را دانست. مقادیر q به صورت تجربی با روش های کالریمتری تعیین شده و در کتاب های مرجع آورده شده است.

مسابقه موضوع

گزارش ارزیابی

میانگین امتیاز: 4.2. مجموع امتیازهای دریافتی: 65.

هنگامی که مقدار معینی سوخت می سوزد، مقدار قابل اندازه گیری گرما آزاد می شود. بر اساس سیستم بین المللی واحدها، مقدار بر حسب ژول بر کیلوگرم یا متر مکعب بیان می شود. اما پارامترها را می توان بر حسب کیلوکالری یا کیلووات نیز محاسبه کرد. اگر مقدار مربوط به واحد اندازه گیری سوخت باشد به آن اختصاصی می گویند.

ارزش حرارتی سوخت های مختلف چقدر است؟ مقدار شاخص برای مواد مایع، جامد و گاز چقدر است؟ پاسخ به این سوالات در مقاله به تفصیل آمده است. علاوه بر این، ما جدولی را آماده کرده ایم که گرمای ویژه احتراق مواد را نشان می دهد - این اطلاعات هنگام انتخاب نوع سوخت پر انرژی مفید خواهد بود.

آزاد شدن انرژی در طی احتراق باید با دو پارامتر مشخص شود: راندمان بالا و عدم تولید مواد مضر.

سوخت مصنوعی در فرآیند پردازش طبیعی - به دست می آید. صرف نظر از وضعیت تجمع، مواد در ترکیب شیمیایی خود دارای بخش قابل احتراق و غیر قابل احتراق هستند. اولین مورد کربن و هیدروژن است. دوم شامل آب، نمک های معدنی، نیتروژن، اکسیژن، فلزات است.

با توجه به حالت تجمع، سوخت به مایع، جامد و گاز تقسیم می شود. هر گروه به یک زیر گروه طبیعی و مصنوعی (+) منشعب می شود.

هنگام سوزاندن 1 کیلوگرم از چنین "مخلوطی"، مقدار متفاوتی انرژی آزاد می شود. اینکه چقدر از این انرژی آزاد می شود به نسبت این عناصر - قسمت قابل احتراق، رطوبت، محتوای خاکستر و سایر اجزا بستگی دارد.

گرمای احتراق سوخت (HCT) از دو سطح تشکیل می شود - بالاتر و پایین تر. شاخص اول به دلیل تراکم آب به دست می آید، در دومی این عامل در نظر گرفته نمی شود.

کمترین TCT برای محاسبه نیاز به سوخت و هزینه آن مورد نیاز است، با کمک چنین شاخص هایی، تعادل حرارتی تنظیم شده و کارایی تاسیسات با سوخت مشخص می شود.

TST را می توان به صورت تحلیلی یا تجربی محاسبه کرد. اگر ترکیب شیمیایی سوخت مشخص باشد، از فرمول مندلیف استفاده می شود. روش های تجربی بر اساس اندازه گیری واقعی گرما در طی احتراق سوخت است.

در این موارد، از یک بمب احتراق ویژه استفاده می شود - یک بمب کالریمتری همراه با یک کالریمتر و یک ترموستات.

ویژگی های محاسبات برای هر نوع سوخت فردی است. مثال: TCT در موتورهای احتراق داخلی از کمترین مقدار محاسبه می شود، زیرا مایع در سیلندرها متراکم نمی شود.

پارامترهای مواد مایع

مواد مایع مانند مواد جامد به اجزای زیر تجزیه می شوند: کربن، هیدروژن، گوگرد، اکسیژن، نیتروژن. درصد بر حسب وزن بیان می شود.

بالاست سوخت آلی داخلی از اکسیژن و نیتروژن تشکیل شده است؛ این اجزا نمی سوزند و به صورت مشروط در ترکیب گنجانده می شوند. بالاست بیرونی از رطوبت و خاکستر تشکیل شده است.

گرمای ویژه احتراق زیاد در بنزین مشاهده می شود. بسته به مارک 43-44 MJ است.

شاخص های مشابه گرمای ویژه احتراق نیز برای نفت سفید هوانوردی - 42.9 MJ تعیین می شود. سوخت دیزل نیز از نظر ارزش حرارتی در دسته رهبران قرار می گیرد - 43.4-43.6 MJ.

مقادیر نسبتا پایین TST مشخصه سوخت مایع موشک، اتیلن گلیکول است. الکل و استون در حداقل حرارت مخصوص احتراق با هم تفاوت دارند. عملکرد آنها به طور قابل توجهی کمتر از سوخت موتور سنتی است.

خواص سوخت گازی

سوخت گازی از مونوکسید کربن، هیدروژن، متان، اتان، پروپان، بوتان، اتیلن، بنزن، سولفید هیدروژن و سایر اجزا تشکیل شده است. این ارقام به صورت درصد حجمی بیان می شوند.

هیدروژن بالاترین گرمای احتراق را دارد. هنگام سوزاندن، یک کیلوگرم ماده 119.83 مگا ژول گرما آزاد می کند. اما از درجه انفجار بالایی برخوردار است.

مقادیر کالری بالایی نیز در گاز طبیعی مشاهده می شود.

آنها برابر با 41-49 مگا ژول در هر کیلوگرم هستند. اما، برای مثال، متان خالص گرمای احتراق بالاتری دارد - 50 مگا ژول در هر کیلوگرم.

جدول مقایسه ای شاخص ها

جدول مقادیر گرمای ویژه جرم احتراق سوخت مایع، جامد، گاز را نشان می دهد.

نوع سوخت	واحد دور	گرمای ویژه احتراق
		ام جی	کیلووات	کیلو کالری
هیزم: بلوط، توس، زبان گنجشک، راش، ممرز	کیلوگرم	15	4,2	2500
هیزم: کاج اروپایی، کاج، صنوبر	کیلوگرم	15,5	4,3	2500
زغال سنگ قهوه ای	کیلوگرم	12,98	3,6	3100
زغال سنگ	کیلوگرم	27,00	7,5	6450
زغال چوبی	کیلوگرم	27,26	7,5	6510
آنتراسیت	کیلوگرم	28,05	7,8	6700
گلوله چوب	کیلوگرم	17,17	4,7	4110
گلوله نی	کیلوگرم	14,51	4,0	3465
گلوله آفتابگردان	کیلوگرم	18,09	5,0	4320
خاک اره	کیلوگرم	8,37	2,3	2000
کاغذ	کیلوگرم	16,62	4,6	3970
تاک	کیلوگرم	14,00	3,9	3345
گاز طبیعی	متر 3	33,5	9,3	8000
گاز مایع	کیلوگرم	45,20	12,5	10800
بنزین	کیلوگرم	44,00	12,2	10500
دیز سوخت	کیلوگرم	43,12	11,9	10300
متان	متر 3	50,03	13,8	11950
هیدروژن	متر 3	120	33,2	28700
نفت سفید	کیلوگرم	43.50	12	10400
نفت سیاه	کیلوگرم	40,61	11,2	9700
روغن	کیلوگرم	44,00	12,2	10500
پروپان	متر 3	45,57	12,6	10885
اتیلن	متر 3	48,02	13,3	11470

جدول نشان می دهد که هیدروژن بالاترین TST را در بین همه مواد دارد و نه تنها در بین مواد گازی. متعلق به سوخت های پر انرژی است.

محصول احتراق هیدروژن آب معمولی است. این فرآیند سرباره کوره، خاکستر، مونوکسید کربن و دی اکسید کربن منتشر نمی کند، که این ماده را به یک سوخت سازگار با محیط زیست تبدیل می کند. اما انفجاری است و چگالی کمی دارد، بنابراین مایع شدن و حمل و نقل چنین سوختی دشوار است.

نتیجه گیری و فیلم مفید در مورد موضوع

در مورد ارزش حرارتی انواع مختلف چوب. مقایسه شاخص ها در متر 3 و کیلوگرم.

TST مهمترین مشخصه حرارتی و عملیاتی سوخت است. این شاخص در زمینه های مختلف فعالیت های انسانی استفاده می شود: موتورهای حرارتی، نیروگاه ها، صنعت، گرمایش خانه و پخت و پز.

مقادیر کالری به مقایسه انواع مختلف سوخت از نظر درجه انرژی آزاد شده، محاسبه جرم مورد نیاز سوخت و صرفه جویی در هزینه ها کمک می کند.

آیا چیزی برای اضافه کردن دارید یا در مورد ارزش حرارتی انواع سوخت سوالی دارید؟ می توانید نظرات خود را در مورد انتشار بگذارید و در بحث ها شرکت کنید - فرم تماس در بلوک پایینی قرار دارد.

در این درس یاد می گیریم که چگونه مقدار گرمایی را که سوخت در حین احتراق آزاد می کند محاسبه کنیم. علاوه بر این، ویژگی های سوخت - گرمای ویژه احتراق را در نظر بگیرید.

از آنجایی که کل زندگی ما بر اساس حرکت است و حرکت بیشتر بر اساس احتراق سوخت است، مطالعه این مبحث برای درک مبحث "پدیده های حرارتی" بسیار مهم است.

پس از مطالعه مسائل مربوط به میزان گرما و ظرفیت حرارتی ویژه، به بررسی می پردازیم مقدار گرمای آزاد شده در طی احتراق سوخت.

تعریف

سوخت- ماده ای که در برخی فرآیندها (احتراق، واکنش های هسته ای) گرما آزاد می کند. منبع انرژی است.

سوخت اتفاق می افتد جامد، مایع و گاز(عکس. 1).

برنج. 1. انواع سوخت

• سوخت جامد هستند زغال سنگ و ذغال سنگ نارس.
• سوخت های مایع هستند نفت، بنزین و سایر فرآورده های نفتی.
• سوخت های گازی شامل گاز طبیعی.
• به طور جداگانه، می توان اخیراً یک مورد بسیار رایج را مشخص کرد سوخت هسته ای.

احتراق سوخت یک فرآیند شیمیایی است که اکسیداتیو است. در طی احتراق، اتم‌های کربن با اتم‌های اکسیژن ترکیب می‌شوند و مولکول‌هایی را تشکیل می‌دهند. در نتیجه انرژی آزاد می شود که فرد از آن برای اهداف خود استفاده می کند (شکل 2).

برنج. 2. تشکیل دی اکسید کربن

برای توصیف سوخت، از چنین مشخصه ای استفاده می شود ارزش حرارتی. ارزش کالری نشان می دهد که چه مقدار گرما در طی احتراق سوخت آزاد می شود (شکل 3). در فیزیک کالری، این مفهوم مطابقت دارد گرمای ویژه احتراق یک ماده.

برنج. 3. گرمای ویژه احتراق

تعریف

گرمای ویژه احتراق- کمیت فیزیکی مشخص کننده سوخت از نظر عددی برابر با مقدار گرمایی است که در طی احتراق کامل سوخت آزاد می شود.

گرمای ویژه احتراق معمولاً با حرف نشان داده می شود. واحدها:

در واحدهای اندازه گیری، هیچ وجود ندارد، زیرا احتراق سوخت در دمای تقریباً ثابت رخ می دهد.

گرمای ویژه احتراق به صورت تجربی با استفاده از ابزارهای پیچیده تعیین می شود. با این حال، جداول ویژه ای برای حل مشکلات وجود دارد. در زیر مقادیر گرمای ویژه احتراق را برای برخی از انواع سوخت ارائه می دهیم.

ماده

جدول 4. گرمای ویژه احتراق برخی از مواد

از مقادیر داده شده می توان دریافت که در حین احتراق مقدار زیادی گرما آزاد می شود، بنابراین از واحدهای اندازه گیری (مگاژول) و (گیگاژول) استفاده می شود.

برای محاسبه مقدار حرارتی که در طی احتراق سوخت آزاد می شود از فرمول زیر استفاده می شود:

در اینجا: - جرم سوخت (کیلوگرم)، - گرمای ویژه احتراق سوخت ().

در خاتمه، متذکر می شویم که بیشتر سوختی که توسط بشر استفاده می شود با کمک انرژی خورشیدی ذخیره می شود. زغال سنگ، نفت، گاز - همه اینها بر روی زمین به دلیل تأثیر خورشید شکل گرفت (شکل 4).

برنج. 4. تشکیل سوخت

در درس بعدی در مورد قانون بقا و تبدیل انرژی در فرآیندهای مکانیکی و حرارتی صحبت خواهیم کرد.

فهرست کنیدادبیات

1. Gendenstein L.E.، Kaidalov A.B.، Kozhevnikov V.B. / اد. Orlova V.A., Roizena I.I. فیزیک 8. - M.: Mnemosyne.
2. پریشکین A.V. فیزیک 8. - M.: Bustard، 2010.
3. Fadeeva A.A.، Zasov A.V.، Kiselev D.F. فیزیک 8. - م.: اشراق.

1. پورتال اینترنتی "festival.1september.ru" ()
2. پورتال اینترنتی "school.xvatit.com" ()
3. پورتال اینترنتی "stringer46.narod.ru" ()

مشق شب

توسعه درس (یادداشت های درسی)

خط UMK A. V. Peryshkin. فیزیک (7-9)

توجه! سایت مدیریت سایت مسئولیتی در قبال محتوای پیشرفت های روش شناختی و همچنین برای انطباق با توسعه استاندارد آموزشی ایالتی فدرال ندارد.

"برای گرم کردن دیگران، شمع باید بسوزد"

ام. فارادی.

هدف:بررسی مسائل استفاده از انرژی داخلی سوخت، آزاد شدن گرما در حین احتراق سوخت.

اهداف درس:

آموزشی:

• تکرار و ادغام دانش در مورد مطالب تحت پوشش؛
• مفهوم انرژی سوخت، گرمای ویژه احتراق سوخت را معرفی کنید.
• به توسعه مهارت ها در حل مسائل محاسباتی ادامه دهید.

در حال توسعه:

• توسعه تفکر تحلیلی؛
• توسعه توانایی کار با جداول و نتیجه گیری؛
• توانایی دانش آموزان برای ارائه فرضیه ها، استدلال آنها، بیان شایستگی افکار خود را با صدای بلند توسعه دهید.
• مشاهده و توجه را توسعه دهید.

آموزشی:

• پرورش نگرش دقیق به استفاده از منابع سوخت؛
• پرورش علاقه به موضوع با نشان دادن ارتباط مطالب مورد مطالعه با زندگی واقعی؛
• توسعه مهارت های ارتباطی

نتایج موضوع:

فراگیران باید بدانند:

• گرمای ویژه احتراق سوخت یک کمیت فیزیکی است که نشان می دهد در طی احتراق کامل سوخت با وزن 1 کیلوگرم چه مقدار گرما آزاد می شود.
• هنگام سوختن سوخت، انرژی قابل توجهی آزاد می شود که در زندگی روزمره، صنعت، کشاورزی، نیروگاه ها و حمل و نقل جاده ای استفاده می شود.
• واحد اندازه گیری گرمای ویژه احتراق سوخت.

فراگیران باید بتوانند:

• فرآیند آزاد شدن انرژی در طی احتراق سوخت را توضیح دهد.
• از جدول گرمای ویژه احتراق سوخت استفاده کنید.
• گرمای ویژه احتراق سوخت مواد مختلف و انرژی آزاد شده در طی احتراق انواع مختلف سوخت را مقایسه کنید.

دانش آموزان باید درخواست دهند:

• فرمول محاسبه انرژی آزاد شده در طی احتراق سوخت.

نوع درس:درس یادگیری مطالب جدید

تجهیزات: شمع، بشقاب، لیوان، برگ گیاه، سوخت خشک، 2 عدد لامپ الکل، بنزین، الکل، 2 عدد لوله آزمایش با آب.

در طول کلاس ها

1. سازماندهی لحظه.

سلام کردن به دانش آموزان، بررسی آمادگی برای درس.

مشخص است که دانشمند بزرگ M. V. Lomonosov در سال 1744 بر روی رساله "تأملاتی در مورد علت گرما و سرما" کار کرد. پدیده های حرارتی نقش بسیار زیادی در دنیای اطراف ما، در زندگی انسان، گیاهان، حیوانات و همچنین در فناوری ایفا می کنند.

بیایید بررسی کنیم که چقدر به این دانش تسلط دارید.

2. ایجاد انگیزه برای فعالیت های یادگیری.

آیا در مورد تکالیف سؤالی دارید؟ بیایید بررسی کنیم که چگونه آن را مدیریت کردید:

• دو دانش آموز راه حل مشکلات خانه را روی تخته سیاه ارائه می دهند.

1) رطوبت مطلق هوا را در انباری با حجم 10 متر مکعب در صورتی که دارای بخار آب به وزن 0.12 کیلوگرم باشد تعیین کنید.

2) فشار بخار آب در هوا 0.96 کیلو پاسکال است، رطوبت نسبی هوا 60٪ است. فشار بخار آب اشباع شده در همان دما چقدر است؟

• 1 دانش آموز (دیما) نمودار روی تخته را پر می کند.

وظیفه: در کنار هر فلش نام فرآیندها و فرمول محاسبه میزان گرما در هر یک از آنها را علامت بزنید.

• در همین حین، بچه ها روی تخته سیاه کار می کنند، ما یک کار دیگر را تکمیل می کنیم.

به متن نشان داده شده در اسلاید نگاه کنید و خطاهای فیزیکی موجود در آن را که نویسنده انجام داده است بیابید (پاسخ صحیح را پیشنهاد دهید):

1) در یک روز آفتابی روشن، بچه ها به کمپینگ رفتند. برای اینکه آنقدر گرم نشود، بچه ها لباس پوشیدند کت و شلوارهای تیره. تا عصر تازه شد، اما بعد از شنا گرمتر شدبچه ها برای خودشان چای داغ در لیوان های آهنی ریختند و با لذت آن را نوشیدند. بدون سوختن. خیلی باحال بود!!!

پاسخ: تاریکی گرما را بیشتر جذب می کند. در طول تبخیر، دمای بدن کاهش می یابد. رسانایی حرارتی فلزات بیشتر است، بنابراین بیشتر گرم می شود.

2) واسیا که زودتر از حد معمول از خواب بیدار شد بلافاصله به یاد آورد که در ساعت هشت صبح با تولیا توافق کرده بود که برای تماشای حرکت یخ به رودخانه برود. واسیا به خیابان دوید ، تولیا قبلاً آنجا بود. "اینجا هوا امروز است! -به جای سلام با تحسین گفت. چه خورشیدی است و دمای هوا در صبح 2- درجه سانتیگراد است. واسیا مخالفت کرد: "نه، -4". پسرها با هم دعوا کردند، بعد فهمیدند قضیه چیست. من یک دماسنج در باد دارم، و شما آن را در یک مکان خلوت دارید، بنابراین شما و بیشتر نشان می دهدتولیا حدس زد. و پسرها دویدند پاشیدن از میان گودال ها

پاسخ: در حضور باد، تبخیر شدیدتر رخ می دهد، بنابراین دماسنج اول باید دمای کمتری را نشان دهد. در دمای زیر 00 درجه سانتیگراد، آب یخ می زند.

آفرین، همه خطاها به درستی پیدا شدند.

بیایید صحت حل مسائل را بررسی کنیم (دانش آموزانی که مسائل را حل کردند در مورد راه حل خود اظهار نظر می کنند).

و اکنون بیایید بررسی کنیم که دیما چگونه با وظیفه خود کنار آمد.

آیا دیما همه انتقال فازها را به درستی نامگذاری کرده است؟ وقتی یک چوب چوبی در شعله قرار می گیرد چه اتفاقی می افتد؟ (او خواهد سوخت)

شما به درستی متوجه شدید که فرآیند احتراق در حال انجام است.

احتمالاً قبلاً حدس زده اید که امروز در مورد چه چیزی صحبت خواهیم کرد (فرضیه هایی را مطرح کنید).

به نظر شما در پایان درس می توانیم به چه سوالاتی پاسخ دهیم؟

• درک معنای فیزیکی فرآیند احتراق؛
• دریابید که چه چیزی میزان گرمای آزاد شده در طی احتراق را تعیین می کند.
• کاربرد این فرآیند در زندگی، در زندگی روزمره و غیره را بیابید.

3. مواد جدید.

هر روز می‌توانیم تماشا کنیم که چگونه گاز طبیعی در مشعل اجاق گاز می‌سوزد. این فرآیند احتراق است.

تجربه شماره 1شمع در پایین صفحه با پلاستیک ثابت می شود. یک شمع روشن کنید، سپس آن را با یک شیشه ببندید. چند لحظه بعد شعله شمع خاموش می شود.

یک موقعیت مشکل ساز ایجاد می شود که در راه حل آن دانش آموزان نتیجه می گیرند: شمع در حضور اکسیژن می سوزد.

سوالات کلاس:

چه چیزی در فرآیند احتراق نقش دارد؟

چرا شمع خاموش می شود؟ احتراق در چه شرایطی انجام می شود؟

انرژی از چه چیزی آزاد می شود؟

برای انجام این کار، ساختار ماده را به خاطر بسپارید.

این ماده از چه چیزی ساخته شده است؟ (از مولکول ها، مولکول ها از اتم ها)

یک مولکول چه نوع انرژی دارد؟ (سینتیک و پتانسیل)

آیا می توان یک مولکول را به اتم تقسیم کرد؟ (آره)

برای تقسیم مولکول ها به اتم ها، باید بر نیروهای جاذبه اتم ها غلبه کرد، یعنی باید کار انجام شود، یعنی انرژی صرف شود.

وقتی اتم ها با هم ترکیب می شوند و یک مولکول تشکیل می دهند، برعکس، انرژی آزاد می شود. چنین ترکیبی از اتم ها به مولکول ها در طی احتراق سوخت رخ می دهد. سوخت معمولی حاوی کربن است. شما به درستی تشخیص دادید که احتراق بدون دسترسی به هوا غیرممکن است. در طی احتراق، اتم‌های کربن با اتم‌های اکسیژن موجود در هوا ترکیب می‌شوند و یک مولکول دی اکسید کربن تشکیل می‌دهند و انرژی را به شکل گرما آزاد می‌کنند.

و اکنون بیایید آزمایشی انجام دهیم و احتراق همزمان چندین نوع سوخت را ببینیم: بنزین، سوخت خشک، الکل و پارافین. (آزمایش شماره 2).

چه چیزی رایج است و احتراق هر نوع سوخت چگونه است؟

بله، هنگامی که هر ماده ای می سوزد، سایر محصولات احتراق تشکیل می شود. به عنوان مثال، هنگامی که چوب می سوزد، خاکستر باقی می ماند و دی اکسید کربن، مونوکسید کربن و گازهای دیگر آزاد می شود. .

اما، هدف اصلی سوخت گرما دادن است!

بیایید به تجربه دیگری نگاه کنیم.

تجربه شماره 3:(روی دو لامپ روح یکسان: یکی با بنزین پر شده است، دیگری با الکل، به همان مقدار آب گرم می شود).

سوالات تجربه:

چه انرژی برای گرم کردن آب مصرف می شود؟

و چگونه می توان میزان گرمایی را که برای گرم کردن آب وارد شده است تعیین کرد؟

در چه صورت آب سریعتر به جوش آمد؟

از تجربه چه نتیجه ای می توان گرفت؟

کدام سوخت، الکل یا بنزین، در حین احتراق کامل، گرمای بیشتری تولید کرد؟ (گرمای بنزین از الکل بیشتر است).

معلم: کمیت فیزیکی که نشان می دهد در طی احتراق کامل سوختی با وزن 1 کیلوگرم، چه مقدار گرما آزاد می شود، گرمای ویژه احتراق سوخت نامیده می شود که با حرف q نشان داده می شود. واحد اندازه گیری J/kg

گرمای ویژه احتراق به صورت تجربی با ابزارهای نسبتاً پیچیده تعیین می شود.

نتایج داده های تجربی در جدول کتاب درسی (ص 128) نشان داده شده است.

بیایید با این جدول کار کنیم.

سوالات جدول:

1. گرمای ویژه احتراق بنزین چقدر است؟ (44 MJ/kg)
2. این یعنی چی؟ (به این معنی که احتراق کامل بنزین به وزن 1 کیلوگرم، 44 مگا ژول انرژی آزاد می کند).
3. کدام ماده کمترین گرمای مخصوص احتراق را دارد؟ (هیزم).
4. کدام سوخت هنگام سوزاندن بیشترین گرما را تولید می کند؟ (هیدروژن، زیرا گرمای ویژه احتراق آن بیشتر از سایرین است).
5. هنگام احتراق 2 کیلوگرم الکل چقدر گرما آزاد می شود؟ چگونه آن را تعریف کردید؟
6. برای محاسبه میزان گرمای آزاد شده در حین احتراق چه چیزهایی باید بدانید؟

آنها نتیجه می گیرند که برای یافتن مقدار گرما، نه تنها گرمای ویژه احتراق سوخت، بلکه جرم آن نیز ضروری است.

این بدان معنی است که مقدار کل گرمای Q (J) آزاد شده در طی احتراق کامل m (kg) سوخت با فرمول محاسبه می شود: س = q · متر

بیایید در یک دفترچه بنویسیم.

و چگونه می توان جرم سوخت قابل احتراق را از این فرمول پیدا کرد؟

گرمای ویژه احتراق را از فرمول بیان کنید. (می توانید دانش آموز را برای نوشتن فرمول ها به تابلو فراخوانی کنید)

دقیقه تربیت بدنی

ما خسته ایم. بیایید کمی شل شویم. پشت خود را صاف کنید. شانه های خود را صاف کنید. من اسم سوخت را می گویم و اگر فکر می کنید جامد است سرتان را پایین بیاورید اگر مایع است دستانتان را بالا بیاورید و اگر گازی است دستانتان را به سمت جلو بکشید.

زغال سنگ سخت است.

گاز طبیعی گازی است.

روغن مایع است.

چوب جامد است.

بنزین مایع است.

ذغال سنگ نارس سخت است.

آنتراسیت سخت است.

نفت سفید مایع است.

گاز کوره کک گازی است.

آفرین! حواسمان و ورزشکارترینی که داریم... بشین.

معلم:بچه ها! بیایید به این سؤال فکر کنیم: "فرایند احتراق دوست یا دشمن برای شخص است؟"

تجربه شماره 4بیایید آزمایش را با یک شمع سوزان تکرار کنیم، اما اکنون یک برگ از یک گیاه را در کنار شمع ها قرار می دهیم.

ببینید چه اتفاقی برای گیاه کنار شعله شمع افتاد؟

که هنگام استفاده از سوخت، نباید مضرات محصولات احتراق برای موجودات زنده را فراموش کرد.

4. تعمیر.

بچه ها لطفا به من بگویید سوخت برای ما چیست؟ غذا نقش سوخت را در بدن انسان ایفا می کند. انواع مختلف غذا، مانند انواع سوخت، مقدار متفاوتی انرژی دارند. (جدول "ارزش حرارتی خاص محصولات غذایی" را روی رایانه نشان دهید).

	ارزش حرارتی ویژه سوخت q، MJ/kg
نان گندم
نان چاودار
سیب زمینی
گوشت گاو
گوشت مرغ
کره
پنیر لپه چرب
روغن آفتابگردان
انگور
رول شکلاتی
بستنی خامه ای
کیریشکی
چای شیرین
"کوکاکولا"
توت سیاه

پیشنهاد می کنم به صورت گروهی (1 و 2، 3 و 4 میز) متحد شوید و کارهای زیر را (طبق جزوه) انجام دهید. شما 5 دقیقه فرصت دارید که تکمیل کنید و بعد از آن در مورد نتایج بحث خواهیم کرد.

وظایف برای گروه ها:

• گروه 1: هنگام آماده شدن برای درس به مدت 2 ساعت، 800 کیلوژول انرژی صرف می کنید. اگر یک بسته چیپس 28 گرمی بخورید و یک لیوان کوکاکولا (200 گرم) بنوشید، انرژی خود را بازیابی می کنید؟
• گروه 2: یک فرد 70 کیلوگرمی اگر یک ساندویچ با کره (100 گرم نان گندم و 50 گرم کره) بخورد چقدر می تواند بلند شود.
• گروه 3: آیا مصرف 100 گرم پنیر دلمه، 50 گرم نان گندم، 50 گرم گوشت گاو و 100 گرم سیب زمینی، 200 گرم چای شیرین (1 لیوان) در طول روز کافی است؟ مقدار انرژی مورد نیاز برای دانش آموز پایه هشتم 1.2 مگا ژول است.
• گروه 4: ورزشکار 60 کیلوگرمی اگر یک ساندویچ با کره (100 گرم نان گندم و 50 گرم کره) بخورد با چه سرعتی باید بدود.
• گروه 5: یک نوجوان با وزن 55 کیلوگرم چقدر شکلات می تواند بخورد تا انرژی ای را که در هنگام خواندن کتاب در حالت نشسته صرف کرده است، جبران کند؟ (در یک ساعت)

مصرف انرژی تقریبی نوجوان با وزن 55 کیلوگرم در 1 ساعت برای فعالیت های مختلف

شستن ظروف
آماده شدن برای دروس
برای خودت میخونی
نشستن (در حالت استراحت)
تمرین فیزیکی

• گروه ششم: آیا ورزشکاری با وزن 70 کیلوگرم پس از 20 دقیقه شنا، اگر 50 گرم نان چاودار و 100 گرم گوشت گاو بخورد، انرژی را باز می گرداند؟

مصرف انرژی تقریبی یک فرد در 1 ساعت برای انواع فعالیت ها (به ازای هر 1 کیلوگرم جرم)

گروه ها راه حل مسئله را روی یک کاغذ طراحی ارائه می دهند، سپس به نوبت به تخته سیاه می روند و آن را توضیح می دهند.

5. انعکاس. خلاصه درس.

بیایید به یاد بیاوریم که در ابتدای درس چه وظایفی را برای خود تعیین کردیم؟ آیا به همه چیز رسیده ایم؟

بچه ها در یک دایره در یک جمله صحبت می کنند و شروع عبارت را از صفحه بازتابنده روی تخته انتخاب می کنند:

• امروز فهمیدم...
• جالب بود…
• سخت بود…
• تکالیف انجام دادم...
• من متوجه شدم که...
• اکنون می توانم…
• احساس کردم که ...
• من خریدم...
• یاد گرفتم…
• من مدیریت کردم …
• من قادر بودم...
• سعی میکنم…
• مرا شگفت زده کرد...
• به من درس زندگی داد...
• من می خواستم…

1. چه چیز جدیدی در درس یاد گرفتید؟

2. آیا این دانش در زندگی مفید خواهد بود؟

نمره دادن به درس برای فعال ترین دانش آموزان.

6. د.ز

1. بند 10
2. وظیفه (1 برای انتخاب):

• سطح 1: 10 کیلوگرم زغال چوب هنگام سوزاندن چقدر گرما تولید می کند؟
• سطح 2: احتراق کامل روغن 132 کیلوژول انرژی آزاد می کند. چه توده ای از نفت سوخت؟
• سطح 3: چه مقدار گرما در طی احتراق کامل 0.5 لیتر الکل آزاد می شود (تراکم الکل 800 کیلوگرم بر متر مکعب)

جدول مقایسه: انواع سوخت (مزایا و معایب)