内容正文:
家用燃料的变迁与合理使用
1.7.2013
大家好,欢迎来到今天的课堂。从远古的篝火到现代厨房里的蓝色火焰,燃料的变迁深刻地改变了我们的生活。今天,就让我们一起踏上一段穿越时空的探索之旅,了解家用燃料的变迁历史,学习如何合理使用它们,并共同展望一个更加清洁、高效的能源未来。
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活动目标
1. 运用调查研究的方法收集资料,了解家用燃料的变迁。
2. 基于家用需求,从燃烧效果、储存、环境保护、成本等角度理解家用燃料的变迁。
3. 结合燃料的性质与燃烧的条件,理解改变燃料加工方式、改进燃烧装置等对燃料合理使用的意义,对家用燃料的选择与合理使用提出改进建议。
1.7.2013
我们的探索之旅将分为三个任务。任务一,我们将穿越时空,感受家用燃料的变迁。任务二,我们将深入科学原理,探究如何合理使用燃料。任务三,我们将把目光投向未来,体悟整个能源体系的演变方向。准备好了吗?让我们开始第一个任务吧!
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探索之旅
感知家用燃料的变迁
探究家用燃料的使用
体悟能源体系的演变
1.7.2013
我们的探索之旅将分为三个任务。任务一,我们将穿越时空,感受家用燃料的变迁。任务二,我们将深入科学原理,探究如何合理使用燃料。任务三,我们将把目光投向未来,体悟整个能源体系的演变方向。准备好了吗?让我们开始第一个任务吧!
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燃料是能够产生热量或动力的可燃物质,是人类社会获取能量的重要来源。主要由含碳物质或碳氢化合物组成,通过燃烧释放能量。
任务一、家用燃料的变迁—知燃料
《战国策·魏策三》:
“以地事秦,犹抱薪救火,薪不尽,火不灭。”
燃料在家中的需求?
1.7.2013
什么是燃料? 燃料需要具备什么性质?可燃性。
具有可燃性的物质就一定可用作燃料吗?不是所有的可燃物都能作燃料。例如,硫具有可燃性,但有毒,不可用作燃料。
[教师]燃料是能产生热量或动力的可燃物质,
主要是含碳物质或碳氢化合物。
[教师]生活中我们利用燃料做什么?
[学生]做饭。
[教师]这是利用燃料燃烧释放的热量。车用燃
料也是利用热量吗?
[学生]不是。
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学生分组实验探究酒精中的元素
推理依据?
01. 锁定“碳元素”
若产物中有二氧化碳 (CO₂),则燃料中一定含有碳 (C)元素。
02. 锁定“氢元素”
若产物中有水 (H₂O),则燃料中一定含有氢 (H)元素。
03. 辨析“氧元素”
产物中的氧可能来自氧气,因此燃料中可能含有氧元素,需定量计算才能确定。
1.7.2013
燃料燃烧会产生新的物质,而这些产物就像密码一样,告诉我们燃料本身是由什么元素组成的。根据化学反应前后元素种类不变的原理,我们可以通过分析燃烧产物来推断燃料的成分。比如,生成了二氧化碳,就说明燃料里一定有碳元素;生成了水,就说明一定有氢元素。
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【资料卡片】1.酒精灯棉线中含有碳元素。
2.酒精的沸点是78.4℃,水的沸点是100℃。
【演示实验】将三滴无水乙醇放在燃烧匙中,点燃,伸入装置内,观察二氧化碳、相对湿度随时间变化曲线。
1.7.2013
让我们以酒精为例,来验证一下它的成分。我们最初可能会想到用烧杯罩住火焰来检验二氧化碳。但这里有个问题,酒精灯的棉线也含碳,会干扰实验结果。于是我们直接燃烧酒精液体,但这时又出现了新问题:火焰上方的白雾,究竟是水蒸气还是酒精蒸气?由于酒精沸点更低,我们无法仅凭肉眼判断。这说明,科学探究需要更严谨的方法。
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任务一、家用燃料的变迁—晓历程
木柴
煤炭
液化石油气
天然气
1.7.2013
燃料的变迁,就像一部宏大的生活史诗。它记录了我们从原始的生存需求,到追求更高生活品质的奋斗历程。从农村的袅袅炊烟,到城市厨房里干净的蓝色火焰,每一次燃料的升级,都代表着科技的进步和社会的发展。接下来,让我们通过一段视频,直观感受这段变迁史。
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任务二、探究家用燃料的使用—明原因
分组调查 调查结果
地理组:通过网络查询,
了解我国能源(煤、石油、
天然气)的分布及储量。
政治组:通过走访调查,
了解我国关于能源政策
上有哪些变化与措施。
历史组:通过走访调查,梳
理家用燃料变迁的时间线。
通过书本知识,了解工业革命对燃料变迁的影响。
我国煤炭资源储量丰富,60%分布在华北。
已开发的油田主要分布在东北、华北地区。
我国天然气资源主要分布在中西部地区。
20世纪70年代,煤成为城镇居民家用燃料的主体,但煤炭凭票供应。80年代后期,用罐装的液化石油气逐渐取代煤炭,现今推广使用天然气。
(1)第一次工业革命,蒸汽机的广泛应用,蒸汽成为主要动力,煤成为主要能源。
(2)第二次工业革命则标志着“电气时代”的到来。煤炭和石油成为主要的能源消费来源。
价格由低到高:
柴→煤→天然气→液化石油气
经济角度
使用便捷程度
煤→柴→液化石油气→天然气
柴→沼气(可再生)→石油→煤→天然气(不可再生)
来源、储量、分布
柴→煤→液化石油气、天然气
环保角度
热值由低到高
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任务二、探究家用燃料的使用—明原因
学生讨论总结
柴→煤→液化石油气→天然气
综合多种因素分析家用燃料变迁的原因。
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为了使燃料充分燃烧,提高燃料的利用率,灶具也随着燃料的变迁而发生改变。你见过哪些灶具呢?又知道哪些调控火焰大小的方法呢?
学生展示灶台图片并与同学交流如何调控火焰大小。
柴禾
①将柴架空
②将大块的柴劈碎
——提供充足的氧气
——增大与氧气的接触面积
③用扇子扇
任务二、探究家用燃料的使用—析原理
煤炭
①将煤捣碎或做成蜂窝状
②用扇子扇
——增大煤与氧气的接触面积
③调节煤炉下面的风门
——提供充足的氧气
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旋转灶台上的旋钮调节火焰大小。
液化石油气
——调节进入氧气的量
进风口
调节轮
进气口
调节轮
思考:做饭时,有时燃气灶的火焰呈黄色或橙色,锅底出现黑色。你知道此时应该进行什么操作吗?
天然气
调节进入氧气的量
烟囱仅仅是为了排烟吗?
1.7.2013
说到助燃,我们来思考一个生活中的问题:烟囱仅仅是为了排烟吗?当然不是。它除了排出废气,还有一个非常重要的功能,那就是利用热空气上升的原理,形成抽力,加速空气流通,为燃烧提供更充足的氧气。这个原理,我们称之为“烟囱效应”。
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萌芽与起步(1936-1984)
从1936年柏林奥运会的复合镁粉,到早期的松香、橄榄油,再到1984年洛杉矶奥运会采用的丙烷丁烷混合液,燃料选择逐步向稳定、可控的方向发展。
纯净与清洁(2008-2022)
2008年北京奥运会选用更纯净的丙烷气体;2022年冬奥会则开创性地使用氢气作为燃料,燃烧产物只有水,标志着奥运火炬燃料进入了“零排放”的新时代。
任务三、体悟能量体系的演变——慎选择
2023 杭州亚运会:薪火
使用零碳甲醇作为燃料,通过绿色甲醇技术,将碳捕捉与再利用结合,展现了低碳创新的新高度。
1.7.2013
现在,我们进入第三个任务,展望未来。奥运会的主火炬,无疑是能源科技的最高舞台。从早期的固体和液体燃料,到2008年北京奥运会的丙烷,再到2022年冬奥会的氢气和2023年杭州亚运会的零碳甲醇,我们可以清晰地看到燃料选择的变化趋势。这背后,是对安全、稳定,尤其是环保和科技含量的极致追求。
选择奥运主火炬燃料时,需要综合考量安全稳定性、储运便捷性、环保清洁度以及科技展示性等多重因素。这不仅是一次点火仪式,更是人类能源技术进步的缩影。
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其燃烧释放的CO₂,恰好等于生产过程消耗的CO₂,完美实现了碳的“净零排放”
杭州亚运会主火炬的燃料被称为零碳甲醇。根据甲醇的化学式(CH3OH),你有什么疑问?
1.7.2013
氢气和零碳甲醇,代表了未来能源的两个重要方向。氢气燃烧只产生水,是真正的零污染能源。而零碳甲醇则更具创新性,它利用工业废气中的二氧化碳作为原料,实现了碳的循环利用,达到了“净零排放”。从奥运火炬的选择中,我们可以总结出能源发展的一个核心趋势,那就是“减碳趋氢”。
从奥运火炬燃料的选择中,我们清晰地看到能源发展的核心脉络:“减碳趋氢”。这不仅是技术的革新,更是人类迈向可持续未来的必然选择。
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化石能源占比逐步减少
随着全球减排共识加深,煤炭、石油、天然气等传统化石能源的主导地位将被撼动,在能源消费结构中的比例持续平稳下降。
新型清洁能源强势崛起
太阳能、风能、水能等可再生能源技术成熟度不断提升,氢能、核能等新型零碳能源快速发展,共同构成未来能源供应的核心支柱。
构建可持续的能源新体系
能源生产与消费全面向低碳、高效、安全、可持续转型,形成多能互补、清洁低碳的现代能源生态。
中国工程院:
2030-2050 能源结构预期
↓ 40%
2050年化石能源消费占比预期降幅,逐步让位于清洁能源。
↑ 65%
2050年非化石能源消费占比目标,成为能源供给主力军。
任务三、体悟能量体系的演变——思未来
1.7.2013
推动燃料进化的力量主要有三个方面。首先是人民对美好生活的向往,我们不再满足于仅仅能做饭,而是追求更高效、更清洁的生活方式。其次是国家的宏观调控,像“西气东输”这样的伟大工程,将西部的清洁能源输送到东部,极大地改善了能源结构。最后,也是最根本的,是科技的不断进步,从勘探、开采到储运和应用,科技让一切成为可能。
01. 人民需求的提升:从“有”到“优”的跨越
从最初仅满足“能做饭、能取暖”的基础生存需求,逐步转变为追求能源的“高效、清洁、便捷”,以及对生态环境和生活品质的更高要求,这是燃料进化最根本的动力。
燃料发展趋势:从“粗放”走向“极致”
燃料所含元素种类日趋简单,燃烧产物更清洁;同时在性能上,向着热值更高、储运更安全、使用更便捷、燃烧更环保的方向持续演进。
02. 国家宏观调控与资源配置
针对我国“北煤南少、西气东输”的资源分布特点,国家实施“西气东输”、“北煤南运”等重大工程,优化能源结构,实现资源跨区域高效调配,保障能源供应安全。
展望未来,我们的能源世界将会发生巨大的变化。根据权威报告预测,传统的化石能源占比将逐步下降,而太阳能、风能等可再生能源,以及氢能等新型清洁能源的地位将越来越重要。一个更加低碳、高效和可持续的能源体系正在向我们走来。
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感谢您的聆听!
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