Тепловые процессы · урок 12 из 21

Удельная теплота сгорания топлива

Физика · 8 класс · базовый уровень
ФРП «Физика» (базовый уровень), Москва – 2025 · строка R02 · PHY8-019

Паспорт: R02 «1.2 Тепловые процессы» (21 ч), урок 12/21, единица R02.17 «Удельная теплота сгорания». Тип урока — Н (новый материал). Прошлый урок PHY8-018: удельная теплота парообразования и энергия топлива.
Хронометраж: цели и актуализация 6 мин (сл. 2–3) · проблема и новый материал 15 (сл. 4–9) · закрепление 17 (сл. 10–15) · рефлексия 3 и ДЗ 2 (сл. 16). Если не успеваете — сл. 13 (сравнение топлив) разобрать устно, задания 4–5 со сл. 14 перенести в ДЗ.
Для демонстрации (по желанию): спиртовка, сухое горючее (таблетка), две пробирки или стакана с водой, термометры, весы. Техника безопасности: открытый огонь — только у учителя, рядом негорючая подставка.

R02.17

Цели урока

Сегодня вы научитесь

Использовать понятие

«удельная теплота сгорания топлива» (REQ-1.1)

Объяснять смысл $q$

обозначение, единица Дж/кг, формула $Q = q m$ (REQ-1.4)

Решать задачи

на сгорание топлива и нагревание в 2–3 действия (REQ-1.7)

Сравнивать топливо

по таблице и графику: какое даёт больше энергии (REQ-1.6)

REQ-1.1: «использовать понятия…»; REQ-1.4: «описывать изученные свойства тел и физические явления, используя физические величины… правильно трактовать физический смысл используемых величин, обозначения и единицы»; REQ-1.7: «решать расчетные задачи в 2 – 3 действия…»; REQ-1.6: «объяснять физические процессы… выявлять причинно-следственные связи». Элемент содержания EL-6.14 «Энергия топлива. Удельная теплота сгорания».
Вопрос классу на старте: чем топят печь на даче, на чём ездит автомобиль, что горит в газовой плите? Запишите ответы — вернёмся к ним на сл. 7.

повторение: R02.6–R02.16

Вспомним

Количество теплоты в разных процессах

процесс	формула	что показывает величина
нагревание	$Q = c m (t_{2} - t_{1})$	$c$ — на 1 кг и 1 °C, Дж/(кг·°C)
плавление	$Q = λm$	$λ$ — на плавление 1 кг, Дж/кг
парообразование	$Q = L m$	$L$ — на испарение 1 кг, Дж/кг
сгорание топлива	$Q = ?$	сколько энергии даёт 1 кг топлива?

R02.16 → R02.17

Явление → модель

Откуда берётся энергия при горении

Опора на атомно-молекулярное учение: при горении атомы углерода соединяются с кислородом; образующиеся молекулы движутся быстрее, чем исходные частицы, — растёт кинетическая энергия частиц, т. е. температура.
Вопрос: почему для горения нужен воздух? (Нужен кислород.) Почему дрова в печи горят хуже, если закрыть поддувало?
Не углубляться в химию: уравнения реакций — на уроках химии. Достаточно схемы «топливо + кислород → продукты + энергия».

R02.17

Проблема · мысленный опыт

Сожжём по 1 г спирта и дров

Масса топлива одинаковая — а энергии в 2,7 раза больше. Нужна величина: сколько энергии даёт 1 кг топлива.

R02.17

Запомнить

Удельная теплота сгорания топлива

Удельная теплота сгорания $q$ — физическая величина: количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг.

Q

количество теплотыДж

q

удельная теплота сгоранияДж/кг

m

масса топливакг

Q = q m

q = \frac{Q}{m}

,

[q] = 1 \frac{Дж}{кг}

R02.17

Инфографика

Удельная теплота сгорания разных видов топлива

1 МДж = 1 0^{6} Дж

бензин: $46 МДж / кг = 4, 6 \cdot 1 0^{7} Дж / кг$

Больше всего энергии на 1 кг — у водорода, меньше всего — у пороха.

Значения — как в таблице учебника (в учебнике столбец «q, 10⁷ Дж/кг»: порох 0,38; дрова сухие 1,0; торф 1,4; каменный уголь 2,7; спирт 2,7; антрацит 3,0; древесный уголь 3,4; природный газ 4,4; нефть 4,4; бензин и керосин 4,6; водород 12). Здесь те же числа в МДж/кг.
Вопрос: почему порох, давая мало энергии на 1 кг, используют в патронах? (Сгорает очень быстро, без доступа воздуха — важна скорость, а не количество энергии.)
Вернуться к ответам со сл. 2: какое из названного топлива «самое энергичное»?

R02.17

График

Q прямо пропорционально массе топлива

Q = q m

График — прямая через начало координат: масса больше в 2 раза — теплоты больше в 2 раза.

Чем больше

q

, тем круче прямая.

R02.17

Инструмент

Одна формула — три величины

Q = q m

найти теплоту

q = \frac{Q}{m}

узнать топливо

m = \frac{Q}{q}

найти массу

Перевод в СИ

$1 г = 0, 001 кг$ · $1 т = 1000 кг$ · $1 кДж = 1 0^{3} Дж$ · $1 МДж = 1 0^{6} Дж$

R02.17

Закрепление · образец

Сколько теплоты даст 200 г керосина?

Дано:

СИ

m = 200

г

0, 2

кг

q = 4, 6 \cdot 1 0^{7}

Дж/кг

Q - ?

$Q = q m$

$Q = 4, 6 \cdot 1 0^{7} \frac{Дж}{кг} \cdot 0, 2 кг$

$Q = 0, 92 \cdot 1 0^{7} Дж = 9, 2 \cdot 1 0^{6} Дж$

Ответ: $9, 2 МДж$

Проверка единиц:

\frac{Дж}{кг} \cdot кг = Дж

R02.17 · R02.9

Закрепление · задача в 2 действия

2 кг воды греем от 20 до 100 °C. Сколько сжечь спирта?

1) $Q_{2} = 4200 \cdot 2 \cdot (100 - 20) = 672000 Дж$

2) $m_{с} = \frac{Q _{2}}{q} = \frac{672 000 Дж}{2 , 7 \cdot 1 0 ^{7} Дж / кг} \approx 0, 025 кг$

Ответ: $\approx 25 г$ спирта

R02.17

Осторожно

Типичные ошибки

Где ошибаются	Неверно	Верно
масса в граммах	$Q = 4, 6 \cdot 1 0^{7} \cdot 200$	$Q = 4, 6 \cdot 1 0^{7} \cdot 0, 2$
потеряли степень	$4, 6 \cdot 1 0^{7} \cdot 0, 2 = 0, 92$ Дж	$0, 92 \cdot 1 0^{7} = 9, 2 \cdot 1 0^{6}$ Дж
путают $q$ и $c$	$Q = q m (t_{2} - t_{1})$	$Q = q m$ — без температуры
скорость горения	быстрее горит — больше $Q$	$Q$ — от рода топлива и массы

R02.17

Закрепление · сравнение

Сколько топлива нужно на 92 МДж?

m = \frac{Q}{q}

Чем больше

q

, тем меньше топлива нужно на ту же энергию.

Почему в баке машины — бензин, а не дрова?

R02.17

Закрепление

Решите

1базаСколько теплоты выделится при полном сгорании 5 кг сухих дров?

2базаСколько керосина нужно сжечь, чтобы получить 23 МДж теплоты?

3базаПри полном сгорании 0,5 кг топлива выделилось 15 МДж. Какое это топливо?

4повыш.Сколько воды можно нагреть от 20 до 70 °C, сжигая 10 г спирта? Потерь нет.

5практикаВ бак залили 40 л бензина (плотность 710 кг/м³). Сколько теплоты выделится при его полном сгорании?

$q$ , $1 0^{7}$ Дж/кг: дрова 1,0 · спирт 2,7 · антрацит 3,0 · бензин, керосин 4,6

R02.17 · ОГЭ

Формат ОГЭ · линия 8

Расчёт: тепловые явления

8Какое количество теплоты выделится при полном сгорании 300 г природного газа? Удельная теплота сгорания природного газа $4, 4 \cdot 1 0^{7}$ Дж/кг. Ответ запишите в мегаджоулях (МДж).

Ответ: МДж

рефлексия · ДЗ

Итог урока

Проверьте себя и потренируйтесь

Ответьте одной фразой

Что показывает удельная теплота сгорания?
Что означает: $q = 2, 7 \cdot 1 0^{7}$ Дж/кг?
От чего зависит $Q$ при сгорании?

Домашнее задание

Сколько теплоты выделится при сгорании 3 т каменного угля?
Сколько торфа заменят 2 кг бензина?
Тренажёр:
reknow.ru/8/physics/8_physics_teplota.htm

Рефлексия: количество теплоты при полном сгорании 1 кг топлива; 1 кг этого топлива (спирт, каменный уголь) при полном сгорании даёт 2,7·10⁷ Дж; от рода топлива (q) и массы.
Ответы ДЗ: 1) m = 3 т = 3000 кг; Q = 2,7·10⁷ · 3000 = 8,1·10¹⁰ Дж. 2) Q = 4,6·10⁷ · 2 = 9,2·10⁷ Дж; m торфа = 9,2·10⁷ : 1,4·10⁷ ≈ 6,6 кг.
Следующий урок — PHY8-020 «Принципы работы тепловых двигателей. КПД теплового двигателя»: энергия топлива совершает работу, но не вся — вспомнить вопрос со сл. 11 о потерях.

Паспорт соответствия · скрытый слайд

PHY8-019 · Удельная теплота сгорания

Поле	Значение
ФРП	«Физика» (базовый уровень), 7–9 кл., Москва – 2025 · 8 класс
Строка, урок	R02 «1.2 Тепловые процессы», 21 ч · урок 12/21 · тип Н (новый материал)
Единицы → слайды	R02.17 «Удельная теплота сгорания» → 2, 5–16 · опора на R02.16 «Энергия топлива» → 4 · повторение R02.6–R02.15 → 3 · R02.9 (тепловой баланс) → 11
Результаты	REQ-1.1 (понятия) → 2, 6, 16 · REQ-1.4 (физический смысл, обозначения, единицы) → 6–9, 16 · REQ-1.7 (задачи в 2–3 действия) → 10, 11, 13–16 · REQ-1.6 (объяснение, причинно-следственные связи) → 4, 5, 13
Элементы	EL-6.14 «Энергия топлива. Удельная теплота сгорания» → 4–16
ОГЭ	линия 8 (расчёт: тепловые явления) → 15
Вне урока	КПД и принцип действия тепловых двигателей — PHY8-020; тепловые двигатели и защита окружающей среды — PHY8-020; КПД нагревателя и закон сохранения энергии в тепловых процессах — PHY8-021; неполное сгорание — только упоминание
Проверки	автопроверка: pending · методист: pending

Удельная теплота сгорания топлива

Сегодня вы научитесь

Использовать понятие

Объяснять смысл q

Решать задачи

Сравнивать топливо

Количество теплоты в разных процессах

Откуда берётся энергия при горении

Сожжём по 1 г спирта и дров

Удельная теплота сгорания топлива

Удельная теплота сгорания разных видов топлива

Q прямо пропорционально массе топлива

Одна формула — три величины

Перевод в СИ

Сколько теплоты даст 200 г керосина?

2 кг воды греем от 20 до 100 °C. Сколько сжечь спирта?

Типичные ошибки

Сколько топлива нужно на 92 МДж?

Решите

Расчёт: тепловые явления

Проверьте себя и потренируйтесь

Ответьте одной фразой

Домашнее задание

PHY8-019 · Удельная теплота сгорания

Объяснять смысл $q$