Dom \ Dokumentacija \ Za nastavnika fizike

Kada koristite materijale sa ove stranice - a postavljanje banera OBAVEZNO!!!

Integrirana lekcija (fizika + ekologija) na temu: “Materija - bez koje je život nemoguć”

Čas fizike.

Danas na času radimo na mini-projektu - Voda. Ekološki aspekti vodenih ekosistema.

Svrha našeg rada je da razjasnimo značaj vode za život živih organizama, njen uticaj i uticaj životne sredine na vodu i, shodno tome, na život. Hajdemo na posao.

Da biste ispravno odgovorili na pitanja u lekciji, morate pažljivo pročitati sadržaj teorijskog materijala. Sva pitanja u lekciji odnose se posebno na dio koji joj je prethodio.

Ako neko pitanje izaziva poteškoće, ponovo pažljivo pročitajte teoriju.

Prvo, hajde da saznamo kako voda utiče na žive organizme, njen značaj u našim životima, prisjetimo se njenih fizičkih i kemijskih karakteristika i kako su one povezane s tim utjecajem.

Zaštita prirode nije samo opći državni zadatak, već i stvar cijelog naroda. Razmišljajući o budućnosti, čovjek se danas mora s pažnjom i ljubavlju odnositi prema prirodi, a prije svega prema njenim vodnim resursima.

Danas ćemo na času ponoviti šta znamo o vodi i pokušati odgovoriti na pitanje.

Zašto je toliko potrebno voditi računa o stanju vodenih ekosistema?

S kojim ekološkim problemima se suočavaju pojedinačni ekosistemi?

Koja rješenja su već pronađena?

I također pokušajte predložiti vlastite načine rješavanja ovih problema.

Voda igra veliku ulogu u našem životu. Teško je zamisliti šta bi čovečanstvo radilo bez vode. Očigledno, jednostavno ne bi postojao. Sa vodom na našoj planeti nisu povezani samo život i klima, već i rad većine sektora nacionalne privrede, posebno vodnog saobraćaja. Voda je najbogatiji izvor energije - riječna hidroenergija, energija plime, geotermalna i termonuklearna energija.

Upravo zahvaljujući vodi u prirodi nastaju najzanimljivije i najrazličitije pojave, poput duge, oreola, oreola, kruna, „šaputanja zvijezda“ i drugih.

Neki ljudi s njima povezuju razna praznovjerja i znakove. Ali naučnici su riješili i pronašli objašnjenje za ove misteriozne prirodne pojave. Neki od njih su uzrokovani vodom, njenim parama i ledom.

Voda igra veliku ulogu u prirodi. Zapravo, more je bilo prva arena života na Zemlji.

Amonijak i ugljikohidrati otopljeni u morskoj vodi u dodiru s određenim mineralima pri dovoljno visokom pritisku i izlaganju snažnim električnim pražnjenjima mogli su osigurati stvaranje proteinskih tvari, na temelju kojih su naknadno nastali najjednostavniji organizmi.

Prema K. E. Tsiolkovskyju, vodeno okruženje pomoglo je u zaštiti krhkih i u početku nesavršenih organizama od mehaničkih oštećenja. Zemlja i atmosfera su kasnije postali druga arena života.

Možemo reći da se sva živa bića sastoje od vode i organskih tvari. Bez vode, čovjek bi, na primjer, mogao živjeti ne više od 2-3 dana, ali bez hranjivih tvari može živjeti nekoliko sedmica.

Da bi osigurao normalnu egzistenciju, osoba mora u organizam unijeti otprilike 2 puta više vode po težini nego nutrijenata.

Gubitak više od 10% vode u ljudskom tijelu može dovesti do smrti.

U prosjeku tijelo biljaka i životinja sadrži više od 50% vode, u tijelu meduze je do 96%, u algama 95-99%, u sporama i sjemenkama od 7 do 15%.

Zemljište sadrži najmanje 20% vode, dok u ljudskom tijelu voda čini oko 65% (u tijelu novorođenčeta do 75%, kod odrasle osobe 60%).

Različiti dijelovi ljudskog tijela sadrže nejednake količine vode: staklasto tijelo oka sastoji se od 99% vode, krv sadrži 83%, masno tkivo 29%, skelet 22%, a čak i zubna caklina 0,2%.

U primarnoj vodenoj ljusci svijeta bilo je mnogo manje vode nego sada (ne više od 10% ukupne količine vode u akumulacijama i rijekama trenutno). Dodatna količina vode pojavila se naknadno kao rezultat oslobađanja vode koja je bila dio zemljine unutrašnjosti.

Prema mišljenju stručnjaka, Zemljin omotač sadrži 10-12 puta više vode od Svjetskog okeana. Sa prosječnom dubinom od 4 km, okeani pokrivaju oko 71% površine planete i sadrže 97,6% poznatih svjetskih rezervi slobodne vode.

Rijeke i jezera sadrže 0,3% svjetske slobodne vode.

Glečeri su također veliki rezervoari vlage; oni sadrže do 2,1% svjetskih rezervi vode. Kada bi se svi glečeri otopili, nivo vode na Zemlji bi porastao za 64 m, što znači da bi oko 1/8 kopnene površine bilo preplavljeno vodom.

Tokom epohe glacijacije u Evropi, Kanadi i Sibiru, debljina ledenog pokrivača u planinskim područjima dostigla je 2 km.Trenutno, zbog zagrijavanja Zemljine klime, granice glečera se postepeno povlače. Ovo uzrokuje da nivo vode u okeanima polako raste.

Oko 86% vodene pare ulazi u atmosferu isparavanjem sa površine mora i okeana, a samo 14% isparavanjem sa površine kopna. Kao rezultat toga, 0,0005% ukupne količine slobodne vode je koncentrisano u atmosferi. Količina vodene pare u površinskom zraku je promjenjiva. U posebno povoljnim uslovima, isparavanje sa donje površine može dostići 2%.

Unatoč tome, kinetička energija kretanja vode u morima nije veća od 2% kinetičke energije zračnih struja. To se događa zato što se više od trećine sunčeve topline koju apsorbira Zemlja troši na isparavanje i odlazi u atmosferu. Osim toga, značajna količina energije ulazi u atmosferu zbog apsorpcije sunčevog zračenja koje prolazi kroz nju i refleksije tog zračenja od zemljine površine.

Energija zračenja Sunca i nebeskog svoda prolazeći kroz vodenu površinu opada za polovicu već u gornjih pola metra vode zbog jake apsorpcije u infracrvenom dijelu spektra.

Od velike važnosti u životu prirode je činjenica da se najveća gustina vode uočava na temperaturi od 4°C. Kada se slatkovodna tijela ohlade zimi, kako se temperatura površinskih slojeva smanjuje, gušće mase vode tonu prema dolje. , a na njihovo mjesto odozdo se dižu toplije i manje guste mase.

To se događa sve dok voda u dubokim slojevima ne dostigne temperaturu od 4°C. U tom slučaju konvekcija prestaje, jer će ispod biti teža voda. Dalje hlađenje vode se dešava samo sa površine, što objašnjava nastanak leda u površinskom sloju rezervoara. Zahvaljujući tome život pod ledom ne prestaje, jer... Ribnjak se ne smrzava u potpunosti.

1. Šta je konvekcija?

Vertikalno miješanje morske vode vrši se djelovanjem vjetra, plime i oseke i promjenama gustoće s visinom. Miješanje vode vjetrom odvija se od vrha do dna, dok se miješanje plime događa odozdo prema gore. Gustoća miješanja nastaje zbog hlađenja površinskih voda. Mješanje vjetra i plime proteže se do dubine do 50 m, a na većim dubinama može utjecati samo miješanje gustoće. Vazduh rastvoren u vodi je bogat kiseonikom, što doprinosi razvoju životnih procesa u njemu.

2. U kojim vodama ima više ribe: hladnim ili toplim?

Voda ima visok specifični toplotni kapacitet i nisku toplotnu provodljivost, što takođe igra važnu ulogu za život živih organizama u njoj.

3. Odredite za koliko će se stepeni promeniti temperatura vode ako se temperatura vazduha iste mase promeni za 10 stepeni.

Visok toplotni kapacitet vode utiče i na klimu planete.

4. Klima na otocima je umjerenija i ravnopravnija od klime velikih kontinenata. Zašto?

Voda ima veći otpor od vazduha. To je zbog činjenice da ima veliku gustinu. Velika gustina vode povezana je sa visokim pritiskom. Prilagodba na različite pritiske u slojevima vode također može objasniti oblik tijela ribe.

5. Kako se razlikuju oblici tijela raža i deverika i zašto?

Među tekućinama prisutnim na Zemlji, površinski napon vode je na drugom mjestu nakon žive. Optička svojstva vodene pare također igraju značajnu ulogu u životu biljaka. Vodena para snažno upija infracrvene zrake, što je važno za zaštitu tla od mraza. Još efikasniji lijek za mraz je rosa i magla.

6. Zašto?

7. Izračunajte koliko se toplote oslobađa pri kondenzaciji vodene pare zapremine 100 kubnih metara.

Poznavajući fizička svojstva vode i leda, ljudi su ih dugo koristili u svojim praktičnim aktivnostima.

8. Kako možete objasniti polaganje golih električnih žica na led?

9. Koje more može poslužiti kao standard za transparentnost vode?

Molekul vode sastoji se od dva atoma vodika i jednog atoma kisika. Voda je univerzalni rastvarač.

10. Kako se zove voda u kojoj je rastvoreno manje od 1 g minerala u 1 litru?

11.Nađi masu ove vode.

12. Kako se zove voda sa visokim sadržajem gipsa i kreča?

13. Zašto rakovi žive samo u tvrdoj vodi?

Hajde da rezimiramo prvi dio naše lekcije.

14. Navedite glavna fizička i hemijska svojstva vode. Kako oni utiču na život živih organizama?

Ponovili smo uticaj vode na život živih organizama. Sada počinjete s drugim dijelom svog rada: trebate saznati kako život, odnosno ljudi, utječu na stanje vode i kako to utiče na okoliš i ljude. Budući da živi organizmi primaju tvari otopljene u njoj s vodom, njegova najvažnija karakteristika je kvalitet, koji se zbog zagađenja naglo pogoršava. Na času ekologije govorit ćete o vrstama zagađenja voda i pripremiti sažetke za press konferenciju „Ekološki problemi vodenih ekosistema“.

Lekcija ekologije.

Na času fizike govorili ste o značaju vode za život živih organizama. Koja fizička i hemijska svojstva vode utiču na životno stanje organizama u njoj? Vi i ja već znamo da kapacitet okeana, kao prirodnog neograničenog pročišćivača, nije neograničen, da je voda idealan rastvarač, pa shodno tome u naš organizam ulaze ne samo korisne, već i štetne tvari. Jer dolazi do zagađenja vode. Budući da samo granični slojevi vode, koji ne čine više od 2-3% Svjetskog okeana, imaju učinak samopročišćavanja, njegovi ekosistemi više nisu u stanju da se nose sa zagađenjem koje uzrokuje njihovu degradaciju. Očuvanje vodenih ekosistema jedan je od najvažnijih zadataka. Vaš zadatak u ovoj lekciji je da pronađete informacije, pripremite sažetke za konferenciju za štampu i sastavite kartu „Ekološkog stanja vodenih ekosistema“. Tražit ćemo informacije u grupama. Zadaci za svaku grupu su dati na tabli. Rezultat našeg rada trebao bi biti najpotpunija slika „Ekološkog stanja vodenih ekosistema“ u ovom trenutku, a domaći zadatak je da razvijete svoje prijedloge za poboljšanje stanja vodenih ekosistema i praćenje stanja Kuzminskog jezera. Pogledajte plan lekcije.

Grupa traži informacije na internetu	Grupa radi sa velikom enciklopedijom Ćirila i Metodija (CD-ROM)	Grupni rad sa časopisom "Ekologija i život" i enciklopedije
1. Prijavite se na pretraživač Rubricon. 2. Pronađite pravu enciklopediju 3. Pronađite podatke o morima i jezerima. 5. Prijavite se na Yandex pretraživač 6. Pronađite informacije o ekološkim problemima mora i načinima njihovog rješavanja. 7. Prijavite se na Aport sistem za pretragu i koristite naprednu pretragu da pronađete informacije. 8. Napišite sažetke za press konferenciju 9. Označite na konturnoj mapi, koristeći Photoshop, područja zagađenja povezana sa zagađenjem vode	1. Koristeći enciklopedijski materijal pronađite podatke o ekološkom stanju rijeka i jezera i njihovim karakteristikama. 2. Označite na konturnoj mapi, koristeći Photoshop, područja zagađenja povezana sa zagađenjem vodenih ekosistema. 3. Sastaviti sažetke za konferenciju za štampu i zadatke za upotrebu na časovima fizike. 4. Prijavite rezultate svog rada nastavniku na e-mail:	1. Korištenje časopisa i enciklopedija za pronalaženje potrebnih informacija. 2. Sastaviti sažetke za konferenciju za štampu i materijal pod naslovom „Zanimljivosti“ za upotrebu u nastavi biologije u .doc formatu. 3. Svoj rad u .zip formatu pošaljite nastavniku na e-mail: 4. Označite na konturnoj karti područja zagađenja povezana sa zagađenjem vodenih ekosistema.

Kada sastavljate kartu, obratite pažnju na to da vam niti jedna enciklopedija neće dati potpunu kartu ili informaciju. Da biste ispravno nacrtali kartu, morate primijeniti znanja iz fizike, geografije, ekologije i biologije.

Podsjećam te na tvoj domaći zadatak. Razvijte svoje prijedloge za poboljšanje stanja vodenih ekosistema, uzimajući u obzir primljene informacije, i pratite stanje obližnjih jezera.

Gončar Elena Leonidovna

nastavnik fizike,

nastavnik-metodičar

Opštinska obrazovna ustanova "Škola br. 26 u Donjecku"

ČAS FIZIKE-RAZGOVOR “ŠTEDA ENERGIJE ZA SVE”

NAPOMENA:čas ima za cilj negovanje ekološke svesti kod učenika, treba da promoviše organizovanje veština u ekološki održivom i bezbednom načinu života, skrene pažnju na probleme korišćenja energije, uštede energije i energetskih resursa i zaštite životne sredine; Predloženi materijal stvara motivaciju za uštedu resursa i energije, uključuje učenike u korisne aktivnosti za očuvanje energije i resursa, podstiče interesovanje za naučno-istraživački rad i praktičnu primjenu znanja.

KLJUČNE RIJEČI: ušteda energije, okoliš, energija, električni uređaji, izvori energije, sigurnosne mjere.

Zadaci:

Pomoći školarcima da shvate važnost ekologije kao nauke, naučiti kako pažljivo upravljati resursima Zemlje, negovati prijateljski odnos prema životnoj sredini, naučiti ih da donose ispravne odluke o pitanjima životne sredine i poduzimaju smislene akcije.

Ciljevi lekcije: edukativni:

Stvoriti uslove da se učenici upoznaju sa vrstama električnih uređaja, namjenom električnog brojila i strukturom pegle;

Promovirati razvoj sposobnosti izračunavanja količine potrošene električne energije i njene cijene;

Stvoriti uvjete za formiranje početnih vještina u pravilnom radu električnih uređaja i poznavanje sigurnosnih pravila pri njihovom korištenju.

razvijanje:

Promovirati razvoj kod školaraca sposobnosti da istaknu ono što je najvažnije u onome što uče;

Doprinesite razvoju analitičkog mišljenja i proširite svoje vidike;

Razvijati sposobnost izvođenja operacija analize, sinteze, klasifikacije, sposobnost posmatranja, izvođenja zaključaka, identifikovanja bitnih karakteristika objekta, postavljanja hipoteza i primjene ih pri rješavanju problema različitih nivoa.

edukativni:

Doprinijeti razvoju ekonomskog mišljenja kod učenika;

Razvoj samostalnosti i komunikacije u radu;

Razvijte pažljiv odnos prema energetskim resursima i kućnim aparatima.

Vrsta lekcije: kombinovano.

Oblici izvođenja nastave: dijalog, razgovor, objašnjenje, praktični rad, vježbe, instrukcije, rad sa tehničkom dokumentacijom, aktivnosti karijernog vođenja.

Oblici organizovanja obrazovnih i kognitivnih aktivnosti učenika: grupni rad, individualni, cijeli razred, rad sa tekstom.

Plan lekcije

I. Organiziranje vremena.

II. Ažuriranje osnovnih znanja i vještina učenika. Ponavljanje pravila zaštite na radu. Stvaranje problematične situacije: “Svi energetski resursi su iscrpljeni. Kako pronaći izlaz iz ove situacije?”

III. Učenje novog gradiva.

1. Koncept električnog brojila. Obračun troška utrošene električne energije.

2. Upotreba tehnologija za uštedu energije u svakodnevnom životu.

3.Vrste električnih aparata za domaćinstvo.

4. Raspored električnih uređaja.

Tokom nastave

І . Uvodni govor nastavnika.

U nedavnoj prošlosti, elektrane male snage koje rade na ugalj i naftu imale su poteškoća u zadovoljavanju ljudskih potreba. Ali potrebe su bile vrlo skromne. Naravno, nije bilo sumnje da bi Zemlja mogla iscrpiti svoje resurse. No, broj stanovnika Zemlje raste eksponencijalno, a time se povećava i potreba za energijom. Naučnici pokušavaju riješiti ovaj problem. Međunarodne konferencije, naučne knjige i studije posvećene su pronalaženju jeftinih, pristupačnih, ekološki prihvatljivih rješenja. Danas ćemo na času razgovarati o ovoj temi. Kako da shvatimo ovaj problem, šta možemo učiniti da sačuvamo bogatstvo naše planete?

ІІ . Ažuriranje osnovnih znanja i vještina učenika.

Razgovor.

1. Reci koju ulogu električna struja igra u našim životima.

2.Koje elemente električnog kola poznajete?

3.Šta je otpor provodnika? U kojim jedinicama se mjeri?

4. Kako možemo izraziti rad električne struje u smislu snage i vremena?

5. Koja je opća namjena svih električnih uređaja?

6.Nazovite električne uređaje koji se koriste u svakodnevnom životu.

7. Koje lampe su postavljene u vašem stanu? Pokušajte odrediti njihove vrste i svrhu. Koje lampe najčešće koristite?

8.Koji je neophodan uslov za rad navedenih uređaja?

9.Koji uređaj nam pokazuje količinu potrošene energije?

ІІІ. Diskusija na temu.

Učitelj:Šta je energija?

Energetika je grana privrede koja obuhvata energetske resurse, proizvodnju, transformaciju, prenos i upotrebu različitih vrsta energije.

Prije koliko vremena su ljudi počeli koristiti energiju?

Učitelj: Prije oko 500 hiljada godina čovjek je prvi ovladao energijom vatre - toplotnom energijom iz sagorijevanja drveta.

Prije 10 hiljada godina, s pojavom poljoprivrede, povećala se potreba za energetskim resursima, a ljudi su počeli graditi mlinove na energiju vode i vjetra. Ali s rastom industrijske proizvodnje i povećanjem stanovništva Zemlje, ljudi grade termoelektrane na bazi uglja, nafte i prirodnog plina. Riječna hidroelektrana se široko razvija. Krajem 20. stoljeća ovladala je nuklearna energija, ali ona više ne zadovoljava ljudske potrebe. Ali postoje i nekonvencionalni izvori energije - vjetroelektrane (koristi se energija vjetra, izazivajući rotaciju turbina i tako proizvode električnu energiju), solarne elektrane - solarna energija, geotermalna (para iz vode, zagrijana duboko u Zemlji, koristi se za okretanje turbine spojene na električne generatore. ) Čovjek pokušava iskoristiti energiju oseka i oseka, morske struje, tečni vodonik i sintetičko gorivo. Ali šta je sa ekološkim problemima kada se koriste određeni izvori energije?

Učitelj: Upotreba toplotne energije je prioritet. Ali! Također D.I. Mendeljejev je rekao da je korištenje nafte isto što i spaljivanje novca u peći, iako se ne koristi nafta u svom čistom obliku, već samo mazut, proizvod njegove prerade. A prilikom sagorijevanja bilo kojeg goriva troši se velika količina kisika i oslobađa se ugljični dioksid u takvim količinama da dovodi do ekološkog problema - stvara se "efekt staklenika". To dovodi do zagrijavanja klime i kao posljedica poplava (veoma smo upoznati sa prirodnim katastrofama u Evropi.) Kada se gorivo sagorijeva, okoliš se zagađuje, to šteti životinjama (one ili napuštaju svoja mjesta, ili umiru, ili se javljaju mutacije u razvoj), te promjene kvaliteta vode za piće.voda, pretjerano cvjetanje i zarastanje vodnih tijela. To dovodi do ekoloških katastrofa. Ovo se, naravno, ne može nastaviti u nedogled. Potrebna nam je alternativa, a vi i ja znamo da termalni resursi nisu beskonačni.

Imenujte iscrpne i neiscrpne izvore energije.

Obračun troška utrošene električne energije.

Primjer 1. Postoji električna lampa koja ima snagu od 100 W. Lampa gori 6 sati svakog dana. Pronađite trenutni rad za jedan mjesec (30 dana) i cijenu potrošene energije po tarifi od 2,45 grivna po 1 kWh.

Korištenje tehnologija za uštedu energije u svakodnevnom životu.

Da li potrošnja energije zavisi od doba godine?

Ljudi, treba li racionalno i pažljivo koristiti struju? Stvaranje problematične situacije

Koje načine uštede energije možete predložiti?

Nemojte uključivati ​​rasvjetu i električne uređaje za grijanje osim ako je potrebno;

Koristite ekonomičan način rada kućanskih električnih uređaja (mašine za pranje rublja, električni štednjaci, usisivači);

Prilikom izlaska iz stana provjerite da li su svi električni uređaji isključeni (ovo pravilo je i pravilo zaštite od požara).

Ovisno o njihovoj namjeni, električni uređaji se konvencionalno dijele u sljedeće grupe:

Za kuhanje (šporeti, mikseri, rezači povrća, sokovnici, aparati za kafu, tosteri, blenderi itd.);

Tečnosti za grijanje (kotlići, samovari, bojleri, bojleri);

Dodatno grijanje i ventilaciju prostorija (radijatori, kamini, konvektori, ventilatori, klima uređaji);

Lična higijena (pegle, fen za kosu, jastučići za grijanje);

Slobodne aktivnosti (muzički centri, kasetofoni, televizori);

Kućanski aparati (mašine za pranje rublja, hladnjaci, usisivači);

Sredstva komunikacije (telefoni, radiotelefoni);

Električni alati (lemilice, gorionici, polirači, bušilice, itd.).

Svaki električni aparat ima tehnički pasoš, u kojem su naznačeni napon, snaga, standardni broj, godina proizvodnje, naziv proizvođača koji se nalazi na tijelu uređaja u obliku pločice, kao i upute za upotrebu koje navesti pravila rada, karakteristike brige o uređaju, moguće kvarove i razloge za njihovo otklanjanje, garancijske obaveze.

IV. Montaža električnih uređaja za grijanje.

Učitelj: iscrpljivi izvori energije su nafta, gas, ugalj, uranijum. Činjenica da mogu ponestati je jedan od problema, ali otpad iz ovih stanica je smrtonosan za ljude. Neiscrpni izvori energije su energija biomase, vjetra, sunca, morskih valova i struja, te toplina zemlje. Do kakvih posljedica može dovesti nesreća u nuklearnoj elektrani?

Učitelj:Čak i bez nesreće, postoji radioaktivna pozadina oko reaktora, što dovodi do mutacija gena i raka.

Ali da li je upotreba vetra, sunca i vode tako bezopasna?

Učitelj: Iako ima mnogo prednosti, postoje i nedostaci. Ovisnost vjetroelektrana o vremenu stvara zagađenje bukom. Životinje odlaze, što narušava ekološku ravnotežu u tom području. Osoba se osjeća depresivno. A uz sve to, snaga takvih stanica je mala. U Njemačkoj su vjetroparkovi stvoreni na južnoj obali poluostrva Jutland i u blizini sela Kulikovo, Kalinjingradska oblast. Geotermalna energija se koristi na Islandu i Kamčatki... Ali topla voda se nigdje ne crpi nazad, to će dovesti do zagađenja tla i štete po životnu sredinu. Još uvijek postoji vrlo malo solarnih elektrana. To su solarne instalacije koje hvataju i pretvaraju sunčevu energiju. Ali to zavisi od klimatskih uslova i veoma je skupo. Ova vrsta energije se koristi u Brazilu i Kaliforniji na krovovima visokih zgrada.

Da li je moguće nekako promijeniti situaciju?

Učitelj: Najvažnije je naučiti štedjeti energiju. Elementarno je uštedjeti struju u našim stanovima i izolirati prozore za veće zadržavanje topline. Efikasno korišćenje energetskih resursa, poštovanje zahteva zaštite životne sredine kako se ne bi narušila ekološka ravnoteža u prirodi i smanjenje potrošnje resursa. Ugraditi sredstva za regulaciju potrošnje energije (prekidači i prekidači.)

V. Učvršćivanje novih znanja i vještina učenika (odraz).

1. Prva grupa sastavlja sigurnosna pravila koristeći česticu NE, druga grupa sastavlja, na osnovu sigurnosnih pravila grupe 1, bez upotrebe čestice ne, tj. objašnjava šta treba učiniti u datoj situaciji.

2. Riješite križaljku na temu “Električni uređaji”

1) Kuhinjski električni aparat.

2) Kućni električni aparat za pranje podova

3) Kućni električni aparat za čišćenje prostorija

4) Električni uređaj

5) Termoelektrični uređaj

6) Električni aparat za domaćinstvo koji se koristi za grejanje prostora

7) Električni aparat za domaćinstvo

8) Kuhinjski električni aparat za cijeđenje soka

9) Spoljni omotač električnog uređaja

10) Deo koji povezuje električni uređaj za grejanje na kabl

11) Uređaj koji automatski održava temperaturu

12) Dio termostata koji se odnosi na frizuru

13). Važna komponenta frižidera

14) Pećnica sa infracrvenim grijanjem

VI. Sumiranje lekcije.

VII. Domaći zadatak: Izračunajte potrošnju električne energije u vašem domu za sedmicu.

SPISAK KORIŠĆENIH IZVORA

1) http://boltishki.grodno.unibel.by/main.aspx?uid=872

2) Bushuev V.V. Troitsky A.A. Energetska efikasnost i privreda Rusije.// Energija: tehnologija, ekonomija, ekologija. 2004. br. 5.

3) Lisienko V.G. Shchelokov Ya.M. Čitač o uštedi energije. Referentna publikacija. U 2 knjige - M.: “Teploenergetik”, 2002. – 688 str.

Integrisani čas (hemija - fizika) Energija goriva. Toplota sagorevanja goriva. Svrha časa: Proučiti upotrebu unutrašnje energije goriva. Proučite pitanja o oslobađanju toplote tokom sagorevanja goriva. Izvedite formulu za izračunavanje količine toplote koja se oslobađa tokom sagorevanja goriva. Razmotrite ekološka pitanja vezana za proces sagorevanja.

Faze lekcije: 1-ponavljanje Momci pamte pitanja o vrstama energije. (potencijalno i kinetičko, interno) 2-objašnjenje novog gradiva (proučavanje novog gradiva ima oblik pitanja i odgovora tokom razgovora. Istovremeno učenici sastavljaju belešku i rade praktični rad) 3-zaključak i domaći

Pedagoške tehnologije koje se koriste u nastavi. Informaciona tehnologija: -koristi se za objašnjavanje materijala u vidu gledanja videa "Postanak života na Zemlji" Tehnologija za uštedu zdravlja: -koristi se u trenucima opuštanja prilikom čitanja pjesme i gledanja svijeće -ovo promovira emocionalno raspoloženje Komunikacijska tehnologija

"ENERGIJA I EKOLOGIJA"

Lekcija o radu u osnovnim-crossover grupama

Koristim svoje znanje

i prepoznajem njihovu važnost.

Ja doprinosim razumijevanju

I osjećam se uključenim.

Zasnovan na kineskoj poslovici

Target. Sumirati i sistematizovati znanja učenika o različitim tipovima elektrana, principima njihovog rada, energetskim transformacijama; nastaviti razvijati sposobnost analize, poređenja, samostalnih zaključaka i rada sa naučnom literaturom; da neguju ekonomsko i ekološko razmišljanje, sposobnost timskog rada, toleranciju i želju za proširenjem znanja.

Vrsta lekcije. Čas generalizacije i sistematizacije znanja.

Oprema. Magnetofon, kuhalo za vodu, plakati sa šematskim slikama različitih tipova elektrana, tabele za uporedne karakteristike različitih tipova elektrana, markeri u boji, didaktički materijal sa podacima o određenom tipu elektrane, atlasi „Ekonomsko i društveno geografija svijeta”, numerirane kartice u boji.

Metodički savjet. Aktivnosti koje uče djecu da formulišu i izražavaju svoje misli, slušaju druge i donose odluke zasnovane na racionalnom mišljenju pomažu u učenju demokratskog razmišljanja. Istraživanja sugerišu da je uvođenje grupnih metoda rada efikasno u sprečavanju neangažovanosti učenika. Preporučljivo je podijeliti se u grupe u prethodnoj lekciji i svakoj grupi dati domaći zadatak da pronađe i obradi materijale o određenoj vrsti elektrane. U učionici treba da dominira aktivnost učenika, treba da rade sa instrumentima, priručnikom, dijagramima, jer je upravo ovakva aktivnost povezana sa aktivnim razmišljanjem.

Koristeći nove nastavne metode uz tradicionalne, možemo pomoći učenicima da razviju svoje razmišljanje dok ih učimo da poštuju prava drugih i rade zajedno na postizanju zajedničkog cilja. „Znanje je samo znanje kada se stiče naporima nečijeg uma, a ne pamćenjem“ (L. Tolstoj).

Nastava uključuje korištenje aktivnih metoda učenja, posebno metode rada u osnovnim unakrsnim grupama i metode „drveta odlučivanja“.

Metoda osnovne unakrsne grupe. Nastavnik ih dijeli u osnovne grupe u kojima učenici obrađuju gradivo određene vrste (svaka grupa je drugačija). Nakon toga, nastavnik formira nove unakrsne grupe tako da u njih budu uključeni predstavnici svake prethodne osnovne grupe. U ovim grupama učenici predaju jedni drugima, prenoseći znanja stečena u osnovnim grupama.

Podjela u grupe može se izvršiti na različite načine. Na primjer, dati učenicima kartice različitih boja, na kojima su ispisani brojevi 1, 2, 3, 4, 5, 6. Osnovne grupe se formiraju bojama kartica, unakrsne grupe - brojevima. Na male listove papira možete napisati simbole A1, A2, A3, A4, A5, A6, B1, B2,... itd. do E6. Osnovne grupe se formiraju slovima, unakrsne grupe - brojevima. Broj članova grupe ne bi trebao biti veći od 6 osoba.

Metoda stabla odluka. Svaka grupa dobija tabele velikog formata sa nacrtanim „stablom rešenja“ problema koji se razmatra) i flomastere za popunjavanje. Dok rade, članovi grupe zapisuju nedostatke i prednosti svake opcije, a zatim odlučuju kako riješiti problem. Nakon završetka rada, predstavnici svake grupe izvještavaju o rezultatima rada svojih grupa.

Tokom nastave

I. Ažuriranje osnovnih znanja učenika

(U učionici tiho svira muzika, na oglednom stolu je kuhalo za vodu sa grijanjem vode, iznad table gori lampa, raspoređeni su đački stolovi za grupni rad.)

Učitelju. Dragi prijatelji, danas ćemo započeti naš čas na neobičan način. Prvo ćemo popiti čaj, a onda ćemo raditi. Naš laboratorijski asistent je odavno uključio kuhalo za vodu, a voda samo što nije ključala. (Odjednom se svjetla gase, muzika prestaje, čajnik se gasi. Laborant prilazi nastavniku i tiho mu nešto kaže.)

Učitelju. Šta se desilo?

Studenti. Nema struje u mreži.

Učitelju. Šteta... Sad nećemo moći piti čaj. Recite mi, molim vas, odakle dolazi struja u električnoj mreži našeg razreda, naših stanova?

Studenti. Proizvedeno u elektranama.

Učitelju. U redu. Koje elektrane poznajete?

Studenti. Hidroelektrane, termoelektrane, nuklearne elektrane, alternativne (solarne, vjetroelektrane, plimske, geotermalne, biogas).

(Kada učenici imenuju određenu vrstu elektrane, nastavnik ili asistent postavljaju plakate na ploču sa dijagramom te vrste elektrane.)

II. Motivacija za aktivnosti učenja

Učitelju. Energija je osnova života u ljudskom društvu i njen progresivni razvoj povezan je sa direktnim povećanjem potrošnje energije. Ova potrošnja je porasla tokom 20. veka. više od 100 puta, dok je sagorelo višestruko više organskog goriva nego u svim prethodnim vremenima. Kakvi nas izgledi očekuju u 21. vijeku?

Čovječanstvo je sve svjesnije svoje odgovornosti za očuvanje životne sredine i čistoću naše planete. Naučno-tehnološki napredak, povećani životni komfor i s njim povezano povećanje potrošnje energije objektivne su stvari. Ali to ne znači da ih treba postići po svaku cijenu. Korištenje samo tradicionalnih izvora energije (nafta, plin, nuklearno gorivo) uništava i zagađuje zemljište, vodene resurse i zrak. Istovremeno, više od 1 kW po kvadratnom metru stalno nam tokom dana pruža svjetlost neiscrpnog, ekološki besprijekornog i javno dostupnog prirodnog izvora - Sunca. Napredak tehnologije već omogućava da se koristi za proizvodnju električne energije, čija se cijena približava tradicionalnoj. Energija vjetra i energija biomase, koje su povezane sa solarnom energijom, također se intenzivno razvijaju u mnogim zemljama. Danas je, nesumnjivo, glavni ekonomski problem u svijetu energetska kriza. Društveno-ekonomski razvoj svake zemlje, a posebno Ukrajine, zavisi od stanja njenog energetskog sektora.

Dakle, postoje metode za proizvodnju električne energije iz organskog i nuklearnog goriva (ugalj, nafta, prirodni gas, uranijum) i korišćenjem obnovljivih izvora energije (hidraulični, solarni, vetar, plimski, geotermalni i drugi). Koji biste trebali preferirati? Tema naše lekcije je „Energija i ekologija“.

III. Generalizacija i sistematizacija znanja

U ovoj fazi lekcije ćemo raditi na ovaj način. Prošle godine smo ti i ja formirali grupe, od kojih je svaka dobila domaći zadatak: pripremiti izvještaj o određenom tipu elektrane. Dakle, molim vas da sada sjednete u grupe za stolove (na stolovima su znakovi različitih boja). Za poruke koje ste pripremili kod kuće dobit ćete dodatne informacije (vidi prilog). Vaš zadatak je da obradite ovaj materijal, prodiskutujete o njemu i odgovorite na sljedeća pitanja (pitanja su napisana na tabli ili u obliku postera).

1. Koji je princip rada elektrane?

2. Koje energetske transformacije se dešavaju u ovom ES?

3. Uticaj ovog ES-a na životnu sredinu?

4. Na kojim mjestima se uglavnom nalaze elektrane ovog tipa?

Za završetak ovog posla predviđeno je 8 minuta.

(Dok učenici rade, nastavnik prati njihov rad i po potrebi im pomaže.)

Učitelj (za 8 minuta). Prekinite diskusiju. Naš dalji rad obavljamo na sljedeći način. Vaše kartice u boji imaju različite brojeve ispisane na njima. Zato ću zamoliti učenike da pogledaju koji je broj napisan na kartici i sjednu za sto sa odgovarajućim brojem.

Sada morate jedni drugima reći o vrsti ES-a koji ste naučili u prethodnoj grupi. Zatim ispunite tabelu koju dobijete i donesite odluku: koja stanica je najekonomičnija i najekonomičnija? Imate 15 minuta da izvršite ovaj zadatak.

(Nakon 15 minuta, grupe postavljaju svoje stolove na ploču sa rastvorom prekrivenim trakom papira.)

Učitelju. Molim jednog od članova grupe da komentira njihov sto bez čitanja rješenja.

(Grupe naizmjenično prezentiraju tabele. Kada sve grupe izvještavaju, nastavnik otkriva sva rješenja i čita ih. Na osnovu ovih rješenja učenici prave generalizacije koja je elektrana najekonomičnija i ekološki najprihvatljivija.)

Učitelju. Posljedično, električna energija je posljedica razvoja civilizacije. Pruža nam priliku da gledamo TV emisije, slušamo radio i koristimo mnoge uređaje. Ali recite mi, čega se uvijek treba sjetiti kada iskoristimo bilo koje civilizacijsko dostignuće?

Studenti. O uticaju ovih dostignuća na životnu sredinu.

Učitelju. Sada želim da predložim zanimljiv eksperiment. Hajde da saznamo ko od vas može da se odrekne blagodati civilizacije zarad očuvanja životne sredine. Molim sve da zatvore oči i dignu ruku ako su spremni na ovo. Hvala ti.

(Nastavnik ocjenjuje i komentariše rad učenika, njihovu sposobnost rada sa naučnim materijalom, analizu, donošenje zaključaka, zapaža aktivan rad na času, zanimljive i sadržajne poruke. Zadaje domaći zadatak.)

Aplikacija

Hidroelektrana (HE)

Energetika - grana privrede koja proizvodi energiju - važna je za razvoj privrede, nauke i kulture zemlje. Danas značajan udio u proizvodnji električne energije imaju mehanički izvori energije - hidroelektrane. Čovjek je prvi put iskoristio energiju vode uz pomoć vodenog točka. U modernoj hidroelektrani, voda velikom brzinom juri na lopatice turbine. Voda teče kroz zaštitnu mrežu i kontrolni ventil kroz čelični cjevovod do turbine, iznad koje je ugrađen generator. Mehanička energija vode se preko turbine prenosi do generatora, u kojima se električna energija pretvara. Nakon završetka radova (turbina se okreće), voda se kroz tunel ulijeva u rijeku i postepeno se širi.

Troškovi izgradnje hidroelektrane su ozbiljni, ali se nadoknađuju činjenicom da ne plaćaju (barem eksplicitno) izvor energije - vodu. Snaga savremenih hidroelektrana prelazi 100 MW, a efikasnost je 95%. Takva snaga se postiže pri malim brzinama rotora, zbog čega su moderne hidraulične turbine upečatljive svojom veličinom. Turbina je energetski veoma korisna mašina, jer voda lako i jednostavno menja translaciono kretanje u rotaciono.

Izgradnja brane na rijeci omogućava stvaranje značajne razlike u nižim i višim vodostajima od hidroelektrane uz rijeku, odnosno između gornjeg i donjeg bazena. Ponekad ova razlika u nivou dostiže i više od 100 m. Uzvodna voda pada sa znatne visine na lopatice hidraulične turbine, okreće je, a sa njom i generator električne energije koji je spojen na turbinu. Snaga bilo koje hidroelektrane ovisi o razlici vodostaja između gornjeg i donjeg bazena i na! broj kubnih metara vode koji prolazi kroz lopatice turbina stanice u 1 sekundi: što je veći, to je hidroelektrana snažnija.

Jedan od principa proizvodnje hidroelektrane je maksimalno korištenje riječne hidroenergije. Po ovom principu ne grade se pojedinačne hidroelektrane na rijekama, već se stvaraju kaskade takvih stanica i akumulacija za regulaciju godišnjeg protoka vode. Tok većine rijeka je neravnomjeran tokom cijele godine. Dakle, u Dnjepru, tokom proljetne poplave, odnosno oko mjesec dana, polovina svih riječnih zaliha vode se slila u more; u ljetnim mjesecima nivo vode je naglo opao. Kao rezultat toga, hidroelektrana je ljeti radila na pola kapaciteta. Stvaranje velikog rezervoara u blizini hidroelektrane dramatično je promijenilo situaciju. Sada izvorske vode Dnjepra više ne teče beskorisno u more, već se skladište u rezervoaru, a zatim ga hidroelektrane sistematski koriste tokom cijele godine. Time je omogućeno ne samo povećanje proizvodnje električne energije, već i rasterećenje vršnih opterećenja u energetskom sistemu područja gdje se nalazi hidroelektrana. Savremene hidroelektrane izgrađene su na način da se mogu koristiti za sveobuhvatno rješavanje problema proizvodnje električne energije, navodnjavanja zemljišta, vodosnabdijevanja i sl.

Imajte na umu da hidroelektrane imaju najmanje dvije prednosti u odnosu na termoelektrane i nuklearne elektrane:

1. odsustvo troškova goriva u toku rada, usled čega je njihova električna energija 4-8 puta jeftinija od električne energije proizvedene u termoelektranama i nuklearnim elektranama;

2. Hidroenergija rijeka, koja se koristi u hidroelektranama, reprodukuje se prirodnim putem, ali se fosilni izvori energije ne reprodukuju.

Hidroenergetske tehnologije imaju mnoge prednosti, ali postoje i značajni nedostaci. Na primjer, mali vodni resursi tokom suše mogu ozbiljno utjecati na količinu proizvedene energije. Ovo može biti značajan problem gdje hidroenergija čini značajan dio energetskog miksa zemlje; Izgradnja brana uzrokuje mnoge probleme: preseljavanje stanovnika, zamuljavanje akumulacija, sporovi oko vode između susjednih zemalja i značajne cijene ovih projekata. Izgradnja hidroelektrana na ravničarskim rijekama dovodi do plavljenja velikih površina. Značajan dio površine formiranih rezervoara je plitak. Ljeti, zbog sunčevog zračenja, u njima se aktivno razvija vodena vegetacija i dolazi do takozvanog "cvjetanja" vode.

Brane sprečavaju migraciju riba. Bogate kaskadne hidroelektrane pretvaraju rijeke u niz jezera u kojima se pojavljuju močvare. Ribe umiru u ovim rijekama, a mikroklima oko njih se mijenja, dodatno uništavajući prirodne ekosisteme.

termoelektrana (TE)

Ljudska energija je dugo bila usmjerena na pronalaženje sredstava za olakšavanje obavljanja poslova neophodnih za njeno postojanje. Za to su korištene sve vrste alata i mehanizama, pripitomljenih životinja, ali samo je toplinski stroj dramatično proširio ljudske sposobnosti i ubrzao tehnički napredak.

Toplotni motor je sistem koji vam omogućava pretvaranje toplotne energije u druge oblike energije - mehaničke, električne.

U termoelektranama se energija koja se oslobađa pri sagorevanju različitih vrsta goriva – uglja, gasa, nafte, treseta, uljnih škriljaca uz pomoć električnih generatora koje pokreću parne i gasne turbine ili motori sa unutrašnjim sagorevanjem, pretvara u električnu energiju. energije. Najmodernije moćne termoelektrane su parne turbine. U parnoj turbini, zagrijana (do 500-560°C) i komprimirana (do 2,4·107 Pa) para izlazi iz mlaznice i širi se. Volumen pare se povećava, a pritisak shodno tome opada, dok se potencijalna energija komprimirane pare pretvara u kinetičku energiju. Para napušta mlaznicu značajnom brzinom, udara u lopatice turbinskog diska postavljenog na osovinu i brzo ih rotira, dok se kinetička energija pare prenosi na rotor turbine. Osovina turbine je čvrsto povezana sa osovinom električnog generatora, te stoga turbina rotira rotor generatora, zbog čega se proizvodi električna energija.

Većina energije goriva se gubi zajedno sa vrelom (otpadnom) parom. Ova mešavina tople pare i vode, koja se izbacuje iz turbina, koristi se za grejanje stambenih prostorija i industrijskih potreba, čime se povećava efikasnost termoelektrana (CHP). Treba napomenuti da se u termoelektranama 80% energije sagorevanja goriva koristi efikasno.

Prilikom sagorevanja goriva u toplotnim mašinama oslobađaju se štetne materije: ugljen (IV) oksid, jedinjenja azota, jedinjenja olova, a u atmosferu se oslobađa i značajna količina toplote. Osim toga, korištenje parnih turbina u termoelektranama zahtijeva izdvajanje velikih površina za ribnjake u kojima se hladi izduvna para. Svake godine u svijetu se sagori 5 milijardi tona uglja i 13,2 milijarde tona nafte, što je praćeno oslobađanjem 2·1010 J topline u atmosferu. Rezerve organskog goriva na Zemlji su raspoređene krajnje neravnomjerno, a pri sadašnjoj stopi potrošnje uglja će trajati 150-200 godina, nafte 40-50 godina, a plina oko 60 godina. Čitav ciklus rada vezan za vađenje, transport i sagorijevanje organskog goriva (uglavnom uglja), kao i stvaranje otpada, praćen je oslobađanjem značajne količine hemijskih zagađivača. Vađenje uglja je povezano sa značajnim zaslanjivanjem rezervoara vode u koje se ispušta voda iz rudnika. Osim toga, pumpana voda sadrži izotope radijum i radon. Termoelektrana, iako ima savremene sisteme za prečišćavanje produkata sagorevanja uglja, godišnje emituje u atmosferu, prema različitim procenama, od 10 do 120 hiljada tona sumpornih oksida, 2-20 hiljada tona azotnih oksida. Osim toga, formira se više od 300 hiljada tona pepela, koji sadrži oko 400 tona toksičnih metala (arsen, kadmijum, olovo).

Može se primijetiti da termoelektrane na ugalj emituju više radioaktivnih tvari u atmosferu od nuklearnih elektrana iste snage. To je zbog oslobađanja različitih radioaktivnih elemenata sadržanih u uglju u obliku inkluzija (radij, torij, polonijum, itd.). Za kvantificiranje utjecaja zračenja uvodi se koncept „kolektivne doze“, odnosno umnožak vrijednosti doze sa brojem stanovništva koje je bilo izloženo zračenju (izražava se u čovjek-sivertima). Pokazalo se da je početkom 90-ih godina prošlog stoljeća godišnja kolektivna doza zračenja za stanovništvo Ukrajine zbog toplinske energije iznosila 767 čovjekovih zvijezda. a zbog nuklearne energije - 188 zvijezda.

Danas se godišnje u atmosferu emituje 20-30 milijardi tona ugljen-monoksida. Projekcije ukazuju da bi, ako se ova stopa nastavi i u budućnosti, do sredine stoljeća prosječna temperatura na Zemlji mogla porasti za nekoliko stepeni, što će dovesti do nepredviđenih globalnih klimatskih promjena.

Prilikom upoređivanja ekoloških efekata različitih izvora energije potrebno je uzeti u obzir njihov uticaj na zdravlje ljudi. Visok rizik za radnike pri korištenju uglja povezan je s njegovim vađenjem u rudnicima, transportom i ekološkim utjecajem produkata njegovog sagorijevanja. Posljednja dva razloga odnose se na naftu i plin i pogađaju cjelokupno stanovništvo. Utvrđeno je da je globalni uticaj emisija iz sagorevanja uglja i nafte na zdravlje ljudi približno isti kao nesreća poput Černobilja, koja se ponavlja jednom godišnje. Ovo je “tihi Černobil”, čije su posljedice direktno nevidljive, ali stalno utiču na životnu sredinu. Koncentracija toksičnih nečistoća u hemijskom otpadu je stabilna i na kraju će sve završiti u ekosferi.

nuklearna elektrana (NPP)

Osnova nuklearne energije su nuklearne elektrane koje pretvaraju nuklearnu energiju u električnu energiju. Nuklearne elektrane koriste toplinu oslobođenu u nuklearnom reaktoru kao rezultat lančane reakcije fisije jezgri teških elemenata, uglavnom 235U, 238U, 239Pb. Tada se, kao u konvencionalnim termoelektranama, toplotna energija pretvara u električnu energiju. Konačna fisija 1 g izotopa uranijuma ili plutonijuma oslobađa približno 22,5 MWh. energije, što je ekvivalentno energiji od 2,8 tona standardnog goriva.

Princip rada nuklearne elektrane je sljedeći: nuklearni reaktor, zaštićen betonom, sadrži cilindre (šipove) u kojima se nalazi uran. Blokovi uranijumske šipke nalaze se u vodi, koja je i moderator i rashladno sredstvo. Voda je pod visokim pritiskom i stoga se može zagrijati na vrlo visoke temperature (oko 300°C). Ova topla voda sa vrha jezgre reaktora se dovodi u parogenerator (koji je takođe napunjen vodom, koja isparava), hladi se i vraća kroz cevovod u reaktor. Zasićena para iz generatora pare ulazi u parnu turbinu kroz cjevovod i nakon iscrpljivanja se vraća nazad kroz drugi cjevovod. Turbina rotira električni generator, struja iz kojeg teče u sklopni uređaj, a zatim u vanjski električni krug. Tok lančane reakcije reguliraju štapići napravljeni od tvari koje dobro apsorbiraju neutrone.

Prošlo je više od 45 godina od puštanja u rad prve nuklearne elektrane. Za to vrijeme dogodile su se ozbiljne promjene u tehnologiji nuklearnih elektrana: snaga nuklearnih reaktora je naglo porasla, a tehnički i ekonomski pokazatelji nuklearnih elektrana su porasli. Sada za područja udaljena od hemijskih izvora goriva, trošak je 1 kW sat. za nuklearne elektrane je manji nego za termoelektrane. Dakle, uprkos nešto većoj ceni opreme za nuklearne elektrane, njihov ukupni ekonomski učinak u ovim uslovima je bolji nego kod termoelektrana. Rezerve nuklearnog goriva u energetskom ekvivalentu su stotine puta veće od organskog goriva. Nuklearne elektrane praktično ne emituju hemijske zagađivače u atmosferu. Ako se pod njihovim normalnim radom podrazumijeva takav način rada u kojem dodatna doza zračenja iz stanice ne prelazi vrijednosti prirodnih pozadinskih fluktuacija, tada je, u pravilu, ovaj uvjet ispunjen. Općenito, stvarni uticaj zračenja nuklearnih elektrana na prirodnu okolinu je znatno (10 puta ili više) manji od dozvoljenog. Ako uzmemo u obzir ekološki utjecaj različitih izvora energije na zdravlje ljudi, onda je među neobnovljivim izvorima energije rizik od nuklearnih elektrana koje normalno rade minimalan, kako za radnike čije su aktivnosti povezane s različitim fazama ciklusa nuklearnog goriva. , i za stanovništvo. Globalni doprinos zračenju nuklearne energije u svim fazama ciklusa nuklearnog goriva trenutno iznosi oko 0,1% prirodne pozadine i neće preći 1% čak ni uz njen intenzivan razvoj u budućnosti.

Vađenje i prerada ruda uranijuma je takođe povezana sa negativnim uticajima na životnu sredinu. Ali glavni problem ostaje odlaganje visokoaktivnog otpada. Količina posebno opasnog radioaktivnog otpada je oko sto hiljada ukupne količine otpada, uključujući visoko toksične hemijske elemente i njihova stabilna jedinjenja. Razvijaju se metode za njihovu koncentraciju, pouzdano vezivanje i smještaj u stabilne geološke formacije, gdje se, prema mišljenju stručnjaka, mogu zadržati hiljadama godina.

Ozbiljan nedostatak nuklearne energije je radioaktivnost korištenog goriva i njegovih fisionih produkata. To zahtijeva stvaranje zaštite od raznih vrsta radioaktivnog zračenja, što značajno povećava cijenu energije koju proizvode nuklearne elektrane. Osim toga, još jedan nedostatak nuklearnih elektrana je termičko zagađenje vode, odnosno njeno zagrijavanje.

Zanimljivo je da su, prema grupi engleskih lekara, osobe koje su radile tokom 1946-1988. radnici u britanskoj nuklearnoj industriji u prosjeku žive duže i imaju značajno niže stope smrtnosti od svih uzroka, uključujući rak. Ako uzmemo u obzir stvarne nivoe zračenja i koncentraciju hemikalija u atmosferi, onda se može tvrditi da je uticaj potonjih na floru u celini prilično značajan u odnosu na uticaj zračenja.

Izneseni podaci pokazuju da je tokom normalnog rada elektrana uticaj nuklearne energije na okoliš desetine puta manji od toplinske energije.

Černobilska tragedija ostaje nepopravljiva katastrofa za Ukrajinu. Ali to se više tiče društvenog sistema koji ga je rodio nego nuklearne energije.

Alternativne elektrane

Sve veća upotreba električne energije i pogoršanje ekoloških problema značajno su intenzivirali potragu za ekološki prihvatljivim metodama proizvodnje električne energije. Intenzivno se razvijaju metode korištenja goriva iz obnovljivih izvora - solarna, vjetrovna, geotermalna energija, energija valova, energija plime i oseke, energija bioplina i sl. Izvori ovih vrsta energije su neiscrpni, ali morate razumno procijeniti da li oni mogu zadovoljiti sve potrebe čovječanstva.

Vjetroelektrane (VE)

Prema različitim autorima, ukupni potencijal energije vjetra Zemlje iznosi 1200 TW, ali mogućnosti korištenja ove vrste energije u različitim dijelovima Zemlje nisu iste. Najnovija istraživanja su uglavnom usmjerena na proizvodnju električne energije iz energije vjetra. Vjetroelektrane se grade uglavnom na jednosmjernu struju. Točak vjetra pokreće dinamo - generator električne struje, koji istovremeno puni paralelno povezane baterije.

Danas vjetroelektrane pouzdano snabdijevaju naftaše električnom energijom; uspješno rade u teško dostupnim područjima, na udaljenim ostrvima, na Arktiku, na hiljadama poljoprivrednih gazdinstava gdje u blizini nema velikih naselja ili elektrana. Široku upotrebu vjetroelektričnih jedinica u normalnim uvjetima još uvijek ometa njihova visoka cijena. Prilikom korištenja vjetra javlja se ozbiljan problem:

višak energije po vjetrovitom vremenu i nedostatak u mirnim periodima. Upotreba energije vjetra je komplikovana činjenicom da vjetar ima malu gustoću energije, a njegova jačina i smjer se također mijenjaju. Vjetroturbine se obično koriste na mjestima gdje postoje dobri vjetrovi. Za stvaranje vjetroturbina velike snage potrebno je da vjetroturbina bude velikih dimenzija, osim toga, propeler mora biti podignut na dovoljnu visinu, jer je na većim visinama vjetar stabilniji i ima veću brzinu. Samo jedna elektrana na fosilna goriva može zamijeniti (po količini proizvedene energije) hiljade vjetroturbina.U Ukrajini su najbolji uslovi za izgradnju vjetroelektrana na Krimu.

Energija oseka i oseka

Vekovima su ljudi spekulisali o uzrocima morske plime. Danas pouzdano znamo da je moćan prirodni fenomen - ritmičko kretanje morskih voda uzrokovano gravitacijskim silama Mjeseca i Sunca. Energija plime i oseke je ogromna, njena ukupna snaga na Zemlji iznosi oko 1 milijardu kW, što je više od ukupne snage svih rijeka na svijetu.

Princip rada plimnih elektrana je vrlo jednostavan. Za vrijeme plime, voda rotira rotor hidrauličke turbine i puni rezervoar, a nakon oseke napušta rezervoar u okean, ponovo rotirajući rotor turbine. Glavna stvar je pronaći prikladno mjesto za postavljanje brane, gdje bi visina plime bila značajna. Izgradnja i upravljanje elektranama na moru je složen zadatak. Morska voda uzrokuje koroziju većine metala, a dijelovi instalacija zarastaju u alge. U Ukrajini ne postoje uslovi za korišćenje energije plime i oseke.

Energija sunca

Toplotni tok sunčevog zračenja koji dopire do Zemlje je veoma velik. To je više od hiljadu puta veće od ukupne potrošnje svih vrsta goriva i energetskih resursa u svijetu.

Među prednostima solarne energije je izuzetna ekološka prihvatljivost. Sunčeva energija dopire do cijele površine Zemlje, samo polarna područja planete pate od njenog nedostatka. Odnosno, gotovo na cijelom svijetu samo oblaci i noć sprječavaju da se stalno koristi. Ova opšta dostupnost onemogućava monopol nad ovom vrstom energije, za razliku od nafte i gasa. Naravno, cijena je 1 kW sat. solarna energija je znatno veća od one dobijene tradicionalnom metodom. Samo petina sunčeve svjetlosti pretvara se u električnu struju, ali ovaj udio raste zahvaljujući naporima naučnika i inženjera.

Budući da je energija sunčevog zračenja raspoređena na velikoj površini (drugim riječima, ima malu gustoću), svaka instalacija za direktnu upotrebu sunčeve energije mora imati sabirni uređaj s dovoljnom površinom. Najjednostavniji uređaj ove vrste je plosnati kolektor - crna ploča dobro izolirana odozdo.

Prekriven je staklom ili plastikom, što propušta svjetlost, ali ne propušta infracrveno termalno zračenje. U prostoru između peći i stakla najčešće se postavljaju crne cijevi u koje teku voda, ulje, zrak, sumpor-oksid (IV) i sl. Sunčeve zrake, prodirući kroz staklo ili plastiku u kolektor, crne cijevi i peć upijaju i zagrijavaju radnu tvar u cijevima. Toplotno zračenje ne može izaći iz kolektora, pa je temperatura u njemu mnogo viša (200-3000C) od temperature okoline. Tu se manifestuje takozvani efekat staklene bašte. Složeniji kolektor, čija je cijena mnogo veća, je konkavno ogledalo koje koncentrira upadno zračenje u malom volumenu oko određene geometrijske točke - fokusa. Zahvaljujući posebnim mehanizmima, kolektori ovog tipa su stalno okrenuti prema Suncu. To omogućava prikupljanje značajne količine sunčeve svjetlosti. Temperatura u radnom prostoru kolektora ogledala dostiže 3000°C i više. Postoje elektrane nešto drugačijeg tipa. Prema mišljenju stručnjaka, najatraktivnija ideja za pretvaranje sunčeve energije je korištenje fotoelektričnog efekta u poluvodičima. Međutim, površina solarnih panela da bi se obezbedila dovoljna snaga mora biti prilično velika (dnevna snaga od 500 MW zahteva površinu od 500.000 m2), što je prilično skupo. Sunčeva energija je jedna od materijalno najintenzivnijih vrsta proizvodnje energije. Široko korištenje solarne energije podrazumijeva gigantski porast potrebe za materijalom, a samim tim i za radnim resursima za vađenje sirovina, dobijanje materijala, izradu heliostata, kolektora, druge opreme i njihov transport. Efikasnost solarnih elektrana u područjima udaljenim od ekvatora je prilično niska zbog nestabilnih atmosferskih uslova, relativno slabog intenziteta sunčevog zračenja, kao i njegovih kolebanja zbog izmjenjivanja dana i noći.

Geotermalna energija

Geotermalna energija koristi visoke temperature zemljine kore za stvaranje toplotne energije. Na nekim mjestima na Zemlji, posebno na rubovima tektonskih ploča, toplina izlazi na površinu u obliku toplih izvora - gejzira i vulkana. U drugim područjima, podvodni topli izvori teku kroz podzemne formacije, a ova toplota se može iskoristiti kroz sisteme za izmjenu topline. Island je primjer zemlje u kojoj se geotermalna energija široko koristi.

Biogas. Biotehnologija

Sada su razvijene tehnologije koje omogućavaju ekstrakciju zapaljivih plinova iz bioloških sirovina kao rezultat kemijske reakcije razgradnje jedinjenja visoke molekularne težine u niskomolekularne zbog aktivnosti posebnih bakterija (koje sudjeluju u reakcija bez pristupa kiseoniku iz vazduha).

Shema reakcije: biomasa + bakterije => zapaljivi plinovi + ostali plinovi + gnojiva.

Biomasa je otpad iz poljoprivredne proizvodnje (stočarstvo, prerađivačka industrija). Glavna sirovina za proizvodnju biogasa je stajnjak, koji se doprema do bioplinske stanice. Glavni proizvod bioplinske stanice je mješavina zapaljivih plinova (90% mješavine je metan). Ova mješavina se isporučuje u elektrane.

Obnovljivi izvori (osim energije vode, koja pada) imaju zajednički nedostatak: njihova energija je vrlo slabo koncentrisana, a to stvara znatne poteškoće za praktičnu upotrebu. Cijena obnovljivih izvora (ne računajući hidroelektrane) znatno je veća od tradicionalnih. I solarna i energija vjetra i druge vrste energije mogu se uspješno koristiti za proizvodnju električne energije u rasponu snage od nekoliko do desetina kilovata. Ali ove vrste energije nisu obećavajuće za stvaranje moćnih industrijskih izvora energije.

Lekcija - predavanje (fizika – 11. razred)

Tema lekcije: "HUMANOST I ENERGIJA"

Cilj: razmotriti načine rješavanja neizbježne globalne energetske krize.

Zadaci:

Istaknuti energetiku kao jednu od prioritetnih oblasti privrednog, naučnog i tehničkog razvoja Rusije u 21. veku.

Razmotriti alternativne izvore energije kao moguće opcije za prevazilaženje energetske krize, identifikujući njihove prednosti i nedostatke.

Obratite pažnju na ekološku komponentu svakog alternativnog izvora energije.

Pitanja za učenje:

Neminovnost globalne energetske krize.

Alternativni izvori energije:

a) Sunčeva energija;

b) Energija vjetra;

c) Energija okeana;

d) Geotermalna energija.

3. Šta će pomoći u rješavanju globalne energetske krize?

Tokom nastave.

Organizacioni momenat.

Formulacija problema:

Učenje novog gradiva :

Sažetak lekcije . Refleksija

Zadaća

S. Proučavanje novog gradiva

Prvo studijsko pitanje:

Gdje je početak kraja kojim se početak završava?

K. Prutkov

Premijer Rusije je još 1996. godine odobrio prioritetne pravce razvoja domaće nauke i tehnologije, kao i kritičnih tehnologija na saveznom nivou, koje je utvrdila vladina komisija za naučnu i tehnološku politiku. To uključuje oblasti i tehnologije koje su prepoznate kao najperspektivnije sa stanovišta ekonomskog, naučnog i tehničkog razvoja Rusije u 21. veku. a koje se država obavezuje da nadgleda i finansira. Lista prioriteta je:

• osnovna istraživanja;

  Informacijska tehnologija i elektronika;

  Tehnologije proizvodnje;

  Novi materijali i hemijski proizvodi;

  Tehnologije živih sistema;

  Transport;

  Gorivo i energija;

  Ekologija i racionalno korištenje prirodnih resursa.

S obzirom na značaj postavljenog pitanja, predlažem da govorimo o jednom od navedenih prioriteta – energetici.

Općenito je prihvaćeno da je glavni faktor koji određuje razvoj materijalne kulture stvaranje i korištenje izvora energije. Energija je najvažniji nosilac tehnološkog napretka i poboljšanja životnog standarda ljudi.

Prema podacima UN, trenutni prosječni nivo potrošnje energije godišnje po osobi je oko 5 kW po osobi, trenutni nivo u najrazvijenijim zemljama je 14 kW.

Proizvodnja, transformacija i očuvanje energije su fundamentalni procesi koji se proučavaju u različitim granama nauke. Glavni obrazac koji je fizika uspostavila je zakon održanja energije. Na osnovu ovog zakona predviđa se globalna kriza u proizvodnji energije. Neminovnost globalne energetske krize sada je u potpunosti shvaćena, pa je energetski problem za nauku i tehnologiju postao problem broj jedan. Trenutno se kao glavni energetski resursi koriste organska goriva: nafta, prirodni gas, ugalj, treset. Rezerve hemijske energije u fosilnim gorivima akumulirane su tokom dugog perioda postojanja Zemlje zahvaljujući biološkim procesima. Dakle, na osnovu zakona održanja energije, čovječanstvo će, ako ne pronađe druge izvore energije, biti suočeno s potrebom da ograniči svoju potrošnju. A to će dovesti do smanjenja nivoa materijalnog blagostanja čovječanstva.

Era mineralne energije, koja je jedva počela, najvjerovatnije će se uskoro završiti. Postoje najmanje tri razloga koji podržavaju ovo predviđanje:

Broj minerala je ograničen,

Njihova upotreba zagađuje životnu sredinu,

Njihove rezerve su nezamjenjive.

Na primjer, vjeruje se da su ugalj, nafta i plin neobnovljivi izvori energije samo utoliko što je trenutna stopa njihovog korištenja milionima puta veća od stope stvaranja.

Akademik A.E. Sheindlin smatra da „postoje tri načina za rješavanje globalnih energetskih problema budućnosti: pronalaženje novih izvora energije, efikasnije korištenje postojećih i konačno, racionalno korištenje izvađene energije“.

U posljednje vrijeme svuda je sve veća pažnja na korištenje obnovljivih izvora energije: sunčeve energije, energije vjetra, mora i oceana, geotermalne topline iz podzemnih izvora, tj. duboka toplota Zemlje.

Strogo govoreći, hidroenergetski resursi su također vrsta obnovljivih izvora energije. Proizvodnja električne energije u hidroelektranama je u potpunosti razvijena i široko je razvijeno područje energetike velikih razmjera. Ako posmatramo tokove rijeka cijelog svijeta u energetskom smislu, dobijamo ogromnu cifru koja pokazuje da bismo svake godine mogli bez ikakvih proizvodnih troškova iskoristiti snagu hidroelektrane od 210·10 9 kW. neograničen broj godina.

Međutim, smatra se da je ekonomski isplativo koristiti električnu energiju snage samo 7·10 9 kW, tj. približno 3,3% moguće proizvodnje električne energije. To je zbog činjenice da pregrađivanje rijeka s vodom koja se diže na malu visinu obično nije ekonomski opravdano, posebno kada su plodna zemljišta podložna poplavama, jer se ispostavlja da je žetva mnogo vrijednija od primljene energije.

Postoji i faktor negativnog uticaja na životnu sredinu – zaslanjivanje i alkalizacija plodnog zemljišta.

Osim toga, slabo proučena posljedica izgradnje hidroelektrana je, prema nekim seizmolozima i geolozima, takozvana “inducirana seizmičnost” na području gdje se nalaze moćne hidraulične konstrukcije i rezervoari velikih zapremina. Utjecaj samih akumulacija na lokalne klimatske uvjete je dvostruke prirode – efekti hlađenja i zagrijavanja. Dakle, konverzija hidroenergije u električnu energiju, u poređenju sa drugim vrstama obnovljivih izvora energije, rezultira značajnim uticajima na životnu sredinu. Stoga se zadatak izgradnje hidroelektrana svodi na rješavanje složenih problema uz njihovu pomoć: izgradnja hidroelektrana je preporučljiva kako za proizvodnju električne energije, tako i za razvoj riječne plovidbe, poljoprivrede i ribarstva, kao i blizu energetski intenzivnih objekata. preduzeća koja bi mogla koristiti jeftinu energiju iz hidroelektrana bez izgradnje dodatnih dalekovoda za ove svrhe.

Drugo studijsko pitanje:

Predlažem da razgovaramo o razvoju navedenih novih, alternativnih izvora energije.

a) Sunčeva energija . „Gledajući u sunce, zaškiljite oči i hrabro ćete videti mrlje na njemu“ K. Prutkov.

Sva sunčeva energija koja stiže do površine Zemlje iznosi oko 2,2·10 21 J godišnje. Sunčeva energija predstavlja „vječan“ i potencijalno ogroman izvor snabdijevanja energijom koji ne unosi nikakvo zagađenje u okoliš. Međutim, poznati su i nedostaci solarne energije.

Prvo, sunčevo zračenje na površini Zemlje je izvor energije relativno niske gustine. Dakle, na razini mora, zbog apsorpcije uzrokovane vodenom parom, ozonom i ugljičnim dioksidom, tok zračenja slabi na približno 1000 W/m 2. Ova okolnost nas tjera da obično prikupljamo sunčevu energiju s prilično velikog područja. Na primjer, za proizvodnju energije kapaciteta 100 MW, električna energija mora biti uklonjena s površine od 1 km2.

Drugo, na određenoj lokaciji sunčevo zračenje nije konstantno u zavisnosti od doba dana i podložno je fluktuacijama zbog vremenskih uslova. Zbog toga svaka instalacija solarne energije mora imati ili uređaj za pohranu energije ili instalaciju rezervne energije koja koristi drugi izvor energije. Ovi nedostaci uzrokuju visoke troškove instalacije za prikupljanje solarne energije.

Tipičan sistem solarnog grijanja sastoji se od pločastih kolektora postavljenih na krov. Kolektor je crne ploče, dobro izoliran na dnu. Gornja strana ploče je prekrivena staklom ili plastikom, koja propušta svjetlost, ali ne propušta infracrveno termalno zračenje. U prostoru između peći i stakla postavljaju se cjevovodi sa rashladnim sredstvom (voda, ulje, zrak, itd.). Sunčevo zračenje, koje prodire kroz staklo ili plastiku u kolektor, apsorbiraju cijevi i peć i zagrijava rashladnu tekućinu.

Trenutno se kuće grijane suncem grade u mnogim zemljama - Japanu, Kanadi, Njemačkoj, Francuskoj, SAD-u i drugim. Tako se u Sjedinjenim Državama grijanje i klimatizacija pomoću solarne energije proizvodi u 35% zgrada.

Za povećanje temperature grijanog objekta, solarne instalacije su opremljene koncentratorima sunčevog zračenja. Koncentrator je skup ogledala koja prikupljaju (fokusiraju) sunčeve zrake. Na ovom principu zasniva se rad takozvanih solarnih peći. Najveća solarna peć na svijetu izgrađena je u Francuskoj, na Pirinejima, sa termičkim kapacitetom od 1 MW. Ukupna površina ogledala ove peći je oko 2500 m2. u fokusu peći postiže se temperatura od oko 3800°C, u kojoj se mogu topiti i obraditi najvatrostalnije tvari.

Glavna prepreka masovnoj proizvodnji električne energije iz solarnih elektrana je njihova visoka procijenjena cijena, što je posljedica potrebe za velikom površinom prijemnika i njihovih puteva. I toplina: cijena 1 kW instalirane snage trenutno iznosi 150-300 hiljada rubalja.

Poluprovodnički fotonaponski pretvarači (PVC) se koriste za direktno pretvaranje sunčevog zračenja u električnu energiju. I ovdje su postignuti određeni uspjesi u stvaranju instalacija posebne namjene i male snage. Pokazalo se da su FEP-ovi praktički nezamjenjivi izvori električne struje u svemirskim letjelicama. Poluprovodnički solarni paneli prvi put su postavljeni na treći sovjetski veštački satelit Zemlje, lansiran 15. maja 1958. godine. Lunohod-1, pokretan solarnom baterijom, radio je na Mjesecu više od godinu dana. Sada su solarni paneli postali uobičajeni dio svemirskih letjelica.

Stoga je u malim autonomnim instalacijama, gdje cijena ne igra odlučujuću ulogu, preporučljivo koristiti sunčevo zračenje sada.

b) Energija vjetra . „Vjetar je dah prirode“ K. Prutkov.

Energija vjetra je rezultat toplinskih procesa koji se odvijaju u atmosferi planete. Razlika u gustoći zagrijanog i hladnog zraka određuje kretanje zračnih masa. Shodno tome, osnovni uzrok energije vjetra je energija sunčevog zračenja, koja se oslobađa u jednom od svojih oblika – energiji zračnih struja. Oko 2% sunčevog zračenja koje stigne do Zemlje pretvara se u energiju vjetra.

Vjetar je veoma veliki obnovljivi izvor energije. Njegova energija se može koristiti u gotovo svim područjima Zemlje. Prednost korištenja vjetroelektrana (VE) iz ekonomskih razloga u poređenju sa bilo kojim opcijama zasnovanim na korištenju fosilnih goriva je nesumnjiva. Sva energija vjetra potencijalno moguća za implementaciju preko Zemljine površine tokom godine procjenjuje se na 13·10 12 kWh. Za praktičnu upotrebu, realno je uzeti u obzir 10-20% ove energije. Poteškoća je, međutim, u vrlo velikoj disipaciji energije vjetra i varijabilnosti vjetra, tj. u niskoj gustoći toka energije.

Energija vjetra, što je vrlo zanimljivo, jedan je od najstarijih izvora energije. Starost drevnih vjetroturbina nije precizno utvrđena. Ali vjeruje se da su se takvi motori pojavili 1700. godine prije Krista. Energija vjetra se naširoko koristila za pogon mlinova i uređaja za podizanje vode u drevnim vremenima u Egiptu i na Bliskom istoku. U Evropi su se vetrenjače pojavile početkom 12. veka. U Holandiji u 17. veku. Ukupna snaga vjetrenjača iznosila je 50-100 MW, što je, s obzirom na malu populaciju, bila impresivna brojka: 50-100 kWh mehaničkog rada po osobi godišnje.

Vjetrenjače bi ostale historijski kuriozitet da nije bilo energetske krize 70-ih. Posljednjih godina, kako u Rusiji, tako iu stranim zemljama, ponovo je povećana pažnja radu energije vjetra. Trenutno je razvijeno nekoliko dizajna vjetroturbina. Tipična zračna turbina sastoji se od dva ili tri rotora nalik na propeler, s rasponom lopatica od 18 m, postavljenih na visoki metalni toranj (ili betonski toranj visok 25 m). Rotor, težak oko 8 tona, obično se rotira brzinom 5-6 puta većom od brzine vjetra. Generator instaliran na tornju pretvara mehaničku energiju rotacije rotora u električnu struju.

Međutim, upotreba vjetroturbina ima nekoliko problema:

Motor se mora zaustaviti kada vjetar oslabi i gubici energije uslijed trenja počnu premašivati ​​količinu energije izvučene iz vjetra;

Točak vjetra treba razviti maksimalnu snagu na bilo kojem vjetru - od umjerenog do jakog;

Ako brzina vjetra postane previsoka, zračna turbina zahtijeva automatsko gašenje kako bi se izbjeglo preopterećenje generatora;

Kada se smjer vjetra promijeni, turbina se mora okretati na način da je najefikasnije koristi.

I, ipak, u kontekstu naglog rasta cijena goriva u inostranstvu, vjetroelektrane postaju sve profitabilnije. Prema ekonomskim procjenama na Sveučilištu Massachusetts, i danas se u Sjedinjenim Državama može očekivati ​​ista cijena energije koju proizvode nuklearne elektrane i vjetroelektrane.

Do 1987. u SSSR-u su stvorene eksperimentalne vjetroelektrane snage do 5 MW. Po nizu pokazatelja - pouzdanosti, jednostavnosti upotrebe, efikasnosti, efikasnosti i transportnosti - superiorni su u odnosu na strane modele. Ali u brojnim regijama krajnjeg sjevera, evropskom dijelu Rusije, sjevernom Uralu, Čukotki, Magadanskoj oblasti, itd., ove vjetroelektrane su svakako profitabilne. Već danas su autonomne instalacije kapaciteta od samo nekoliko, pa čak i frakcija kilovata, dobile široku praktičnu upotrebu. Namijenjeni su uglavnom za potrebe poljoprivrede - navodnjavanje, vertikalna drenaža, napajanje autonomnih potrošača. Korištenje vjetroelektrana pomaže u očuvanju okoliša od zagađenja, što je vrlo važno sa ekološke tačke gledišta.

c) Energija okeana.

Svjetski okeani zauzimaju 70,8% zemljine površine i apsorbiraju oko tri četvrtine sunčeve energije koja pada na Zemlju. Energija okeana je neiskorišćeno skladište energetskih resursa. Među instalacijama koje koriste energiju okeana trenutno se razmatraju elektrane na plimu, elektrane na valove i morske struje, u kojima se mehanička energija oceana pretvara u električnu energiju. Prisutnost temperaturnog gradijenta između gornjih i donjih slojeva Svjetskog okeana koristi se u takozvanim hidrotermalnim elektranama.

Plimne elektrane (PS) su novi pravac u proizvodnji električne energije. Poznato je da su morske plime i oseke periodične fluktuacije nivoa mora uzrokovane gravitacionim silama uglavnom Mjeseca i u manjoj mjeri Sunca. Kada su Sunce, Mjesec i Zemlja na istoj liniji, plimni talas je na svom maksimumu. A u slučajevima kada je ugao Mjesec - Zemlja - Sunce 90°, plimni talas je minimalan. Prosječna visina talasa na većini obala je mala i doseže samo oko 1 metar, ali na nekim mjestima uz obalu visina plime može doseći i više od 15 metara. Na primjer, u zaljevu Penzhina u Ohotskom moru, visina plimnog vala je 13 m, a na atlantskoj obali Kanade (Zaliv Fundy) čak 18 m.

U svojoj najjednostavnijoj verziji, princip rada PES-a svodi se na sljedeće: za vrijeme plime, voda puni rezervoar, a za vrijeme oseke istječe iz njega, rotirajući hidraulične turbine. Ovo je takozvana TES shema s jednim bazenom. TE s dva bazena je nešto složenija: proizvodi energiju i za vrijeme plime i za vrijeme oseke.

Ukupna snaga plime i oseke svih mora i okeana Zemlje procjenjuje se na 3·10 9 kW, što odgovara energetskom potencijalu gotovo svih rijeka svijeta. Ovo je veliki broj. Međutim, prema naučnicima, izgledi za bilo kakvu raširenu izgradnju PES-a su vrlo sumnjivi. Ovo se objašnjava visokim troškovima izgradnje PES-a, kao i činjenicom da je njihova upotreba ograničena na nekoliko geografski povoljno lociranih područja.

Pa ipak, TE su izgrađene: 1966. u Francuskoj, na rijeci Rance, kapaciteta 240 MW, a 1968. u Sovjetskom Savezu, Kislogubska TE na obali Barencovog mora u blizini grada Murmanska. PES imaju jednu značajnu prednost: proces proizvodnje električne energije u ovim elektranama je ekološki prihvatljiv.

Obnovljivi izvori energije također uključuju morske valove. Morske valove stvara vjetar, a njihova energija je određena stanjem površine mora. Prosječan talas visine 3 m nosi približno 90 kW energetske snage po 1 m dužine valnog fronta. Međutim, praktična primjena ove energije uzrokuje velike poteškoće. Trenutno je patentirano niz tehničkih rješenja za pretvaranje energije valova u električnu energiju. U Japanu se energija talasa koristi za autonomno pokretanje plutajućih plutača.

Radovi na korištenju energije oceanskih struja za proizvodnju električne energije su u fazi pripreme za tehničku implementaciju. Predviđena je ugradnja turbina promjera radnog kola 170 m i dužine rotora 80 m, izrađenih od legure aluminijuma, sa mogućim vijekom trajanja od najmanje 30 godina, u područjima relativno jakih struja. Tokovi vode iz okeanske struje rotiraju lopatice turbine, a kroz sistem multiplikatora koji povećavaju brzinu, rotiraju električni generator spojen na cijev. Prema procjenama stručnjaka, očekuje se da će cijena električne energije proizvedene u takvim elektranama biti 1,8 puta niža nego u termoelektranama, a 2,4 puta niža nego u nuklearnim elektranama.

Trenutno se određena pažnja poklanja energetskoj upotrebi gradijenta temperature različitih slojeva vode u morima i okeanima, odnosno stvaranju hidrotermalnih elektrana. Eksperimentalni uzorci automatske hidrotermalne elektrane demonstrirani su u Japanu i SAD 80-ih godina 19. stoljeća. U Sjedinjenim Državama se planira direktna izgradnja hidrotermalne elektrane snage 1 MW, od koje se očekuje ušteda do 63 hiljade tona nafte dnevno. Uključivanje ogromnih energetskih resursa oceana u proizvodnju energije rezultirat će minimalnim negativnim utjecajem na okoliš.

d) Geotermalna energija.

Problem korištenja Zemljine topline za proizvodnju energije je od velikog interesa. Geotermalna energija je gotovo neiscrpan izvor energije. Poznato je da sa povećanjem dubine zemljinih slojeva temperatura raste. To dovodi do činjenice da iz utrobe Zemlje na njenu površinu kontinuirano teče toplinski tok velike snage, prema proračunima 30 puta veći od snage svih elektrana na svijetu. Trenutno se provode intenzivna istraživanja problema korištenja geotermalnih resursa (podzemne rezerve tople vode i pare; izvori povezani s toplinom suhih stijena) za proizvodnju električne energije.

Prvi uspješan pokušaj korištenja topline Zemlje za proizvodnju električne energije izveden je u Lorderelu (Italija) 1904. godine, gdje je suha para koja izlazi iz zemlje korištena u ciklusu parne turbine. Kapacitet ove geotermalne elektrane sada je 390 MW.

Danas u svijetu još uvijek nema dovoljno iskustva da se pouzdano procijene svi pokazatelji troškova geotermalne energije, ali je jedno jasno da je razvoj geotermalnih izvora povezan sa vrlo velikim finansijskim troškovima. Osim toga, iskustvo u radu niza stranih geotermalnih elektrana, uključujući najveću svjetsku stanicu „Big Geysers“ (SAD, 12,5 MW), pokazalo je da niz faktora povezanih s njihovim radom ima negativan utjecaj na okoliš. To prvenstveno uključuje sumporovodik sadržan u pari. Prisustvo sumporovodika u zraku stvara neprijatan miris i može uzrokovati koroziju opreme i materijala. U termalnim vodama otopljene su mnoge štetne materije, kao što su arsen, selen i živa. Takvu vodu nije uvijek moguće ispustiti u prirodne rezervoare. Kada se raspravlja o ekološkim pitanjima korištenja geotermalnih elektrana, također je potrebno imati na umu da izvlačenje velikih količina vode i pare na površinu može utjecati na mikroklimu područja, što dovodi do nestabilnosti zemljine kore i potresa. Metoda pumpanja otpadne vode u neproduktivne bunare je prilično radikalna. Ali takvo ubrizgavanje povećava troškove eksploatacije geotermalnih ležišta.

Pa ipak, rad na proučavanju problema korištenja geotermalne energije provodi se u mnogim zemljama svijeta, jer su njene rezerve neiscrpne. Osim toga, za razliku od solarne energije, koja ne mijenja samo dnevno, već i ovisno o dobu godine i vremenskim prilikama, geotermalna energija se može generirati direktno. Pretpostavlja se da će uz odgovarajući razvoj geotermalnih elektrana energija proizvedena u njima koštati manje od energije dobivene na bilo koji drugi način.

Treće studijsko pitanje:

Nažalost, masovno korištenje razmatranih alternativnih izvora energije zahtijeva značajna poboljšanja, dugotrajno i enormne finansijske troškove, a kao rezultat toga, to je zadatak u doglednoj budućnosti.

Stoga sva nada za rješavanje globalne energetske krize počiva na korištenju nuklearne i termonuklearne energije. Nuklearna energija, kao i druge vrste energije, ne može biti potpuno čista i ne utiče na životnu sredinu. Ali termonuklearni reaktori sa deuterijum-tricijum gorivom imaju značajne prednosti u odnosu na nuklearne reaktore sa stanovišta, opet, njihovog uticaja na životnu sredinu. To je zbog mnogo manje isparljivog radioaktivnog otpada, manje osjetljivosti na curenje rashladne tekućine i druge vanredne situacije.

Ali pitanje rada termonuklearnog reaktora povezano je s problemom kontrole reakcije termonuklearne fuzije. Rješenje ovog problema povezano je sa velikim materijalnim troškovima, za koje nije moguće izdvojiti javna sredstva ni u jednoj zemlji, već to može učiniti samo grupa država. I stoga se nade polažu u komercijalni termonuklearni reaktor. Kada će to biti? Akademik E.P. Velihov odgovara na ovo pitanje:

“Mislim da bi već u ovom dvadesetom vijeku, kako bismo izvršili planirani prelazak na neiscrpni izvor energije, trebali zajednički napraviti eksperimentalni termonuklearni reaktor. Ovo bi, naravno, bio značajan korak naprijed. Preciznije bismo znali na šta možemo da računamo i koje dalje napore treba uložiti... Bez međunarodne saradnje rezultati bi bili lošiji... Sada imamo idejni projekat instalacije. Nikada u naučnoj praksi ništa slično nije bilo, niti jedna zemlja ne bi mogla sama da napravi takav idejni projekat. Subjektivno i objektivno vođena sinteza je jedinstveno područje za saradnju. Istraživanja o zatvaranju magnetne plazme nemaju nikakve veze s vojnim svrhama, još nisu postala poslovna tajna. Svi razumiju da je potrebna kontrolirana termonuklearna fuzija i da je saradnja svima korisna. I na to se moramo osloniti u budućnosti. I u jednom od svojih govora, akademik L.A. Artsimovich je rekao da će “problem kontrolirane termonuklearne reakcije sigurno biti riješen ako čovječanstvo ima stvarnu potrebu za tim”.

Mislim da je takvo vrijeme već došlo. Ali ovo je tema za drugi razgovor.

Sažetak lekcije:

Microtest (predlaže se na kraju časa kako bi se učenik ohrabrio da bude pažljiv tokom časa učenja novog gradiva, da se trenira njegovo pamćenje.

Učenici se moraju složiti ili ne složiti sa predstavljenim tvrdnjama (stavite “+” ili “-” ispred broja svake tvrdnje)).

Globalnu energetsku krizu predviđa zakon održanja električnog naboja.

Da bi se proizvela sunčeva energija, ona se mora sakupljati sa ogromnog područja.

Jedan od problema s korištenjem vjetroturbine: motor se mora zaustaviti kada vjetar oslabi, jer je to energetski neisplativo.

Geotermalna energija je ekološki prihvatljiv oblik energije.

Nuklearna energija će pomoći u rješavanju energetske krize.

Zadaća . Pripremiti projekte – prezentacije na temu “Alternativni izvori energije”