Domov \ Dokumentácia \ Pre učiteľa fyziky

Pri použití materiálov z tejto stránky - a umiestnenie banneru je POVINNÉ!!!

Integrovaná lekcia (fyzika + ekológia) na tému: „Hmota - bez ktorej je život nemožný“

Hodina fyziky.

Dnes na hodine pracujeme na miniprojekte - Voda. Ekologické aspekty vodných ekosystémov.

Zmyslom našej práce je objasniť význam vody pre život živých organizmov, jej vplyv a vplyv prostredia na vodu a tým aj na život. Poďme do práce.

Aby ste správne odpovedali na otázky v lekcii, musíte si pozorne prečítať obsah teoretického materiálu. Všetky otázky v lekcii sa týkajú konkrétne tej časti, ktorá tomu predchádzala.

Ak nejaká otázka spôsobuje ťažkosti, pozorne si znova prečítajte teóriu.

Najprv zistime, ako voda ovplyvňuje živé organizmy, jej význam v našom živote, zapamätajme si jej fyzikálne a chemické vlastnosti a ako súvisia s týmto vplyvom.

Ochrana prírody nie je len všeobecnou úlohou štátu, ale aj celého ľudu. Pri premýšľaní o budúcnosti musí človek dnes zaobchádzať s prírodou opatrne a s láskou a predovšetkým s jej vodnými zdrojmi.

Dnes si na hodine zopakujeme, čo vieme o vode a pokúsime sa odpovedať na otázku.

Prečo je tak potrebné starať sa o stav vodných ekosystémov?

Aké environmentálne problémy majú jednotlivé ekosystémy?

Aké riešenia sa už našli?

A tiež sa pokúste navrhnúť vlastné spôsoby riešenia týchto problémov.

Voda hrá v našom živote veľkú úlohu. Je ťažké si predstaviť, čo by ľudstvo robilo bez vody. Zrejme by jednoducho neexistoval. S vodou na našej planéte súvisí nielen život a klíma, ale aj práca väčšiny odvetví národného hospodárstva, najmä vodná doprava. Voda je najbohatším zdrojom energie – riečna vodná energia, prílivová energia, geotermálna a termonukleárna energia.

Práve vďaka vode vznikajú v prírode najzaujímavejšie a najrozmanitejšie javy ako dúha, svätožiara, svätožiara, koruny, „šepot hviezd“ a iné.

Niektorí ľudia si s nimi spájajú rôzne povery a znamenia. Vedci však vyriešili a našli vysvetlenie týchto záhadných prírodných javov. Niektoré z nich spôsobuje voda, jej para a ľad.

Voda hrá v prírode obrovskú úlohu. V skutočnosti to bolo more, ktoré bolo prvou arénou života na Zemi.

Amoniak a sacharidy rozpustené v morskej vode pri kontakte s určitými minerálmi pri dostatočne vysokom tlaku a vystavení silným elektrickým výbojom by mohli zabezpečiť tvorbu bielkovinových látok, na základe ktorých následne vznikli najjednoduchšie organizmy.

Podľa K. E. Ciolkovského pomohlo vodné prostredie chrániť krehké a spočiatku nedokonalé organizmy pred mechanickým poškodením. Krajina a atmosféra sa následne stali druhou arénou života.

Dá sa povedať, že všetko živé pozostáva z vody a organických látok. Bez vody by človek napríklad nemohol žiť viac ako 2-3 dni, ale bez živín môže žiť niekoľko týždňov.

Na zabezpečenie normálnej existencie musí človek do tela priviesť približne 2-krát viac vody na váhu ako živín.

Strata viac ako 10% vody ľudským telom môže viesť k smrti.

Telo rastlín a živočíchov obsahuje v priemere viac ako 50% vody, v tele medúzy je to až 96%, v riasach 95-99%, vo výtrusoch a semenách od 7 do 15%.

Pôda obsahuje minimálne 20% vody, pričom v ľudskom tele tvorí voda asi 65% (v tele novorodenca až 75%, u dospelého 60%).

Rôzne časti ľudského tela obsahujú nerovnaké množstvo vody: sklovec oka pozostáva z 99% vody, krv obsahuje 83%, tukové tkanivo 29%, kostra 22% a dokonca aj zubná sklovina 0,2%.

V primárnom vodnom obale zemegule bolo oveľa menej vody ako teraz (nie viac ako 10% z celkového množstva vody v nádržiach a riekach v súčasnosti). Ďalšie množstvo vody sa objavilo následne v dôsledku uvoľnenia vody, ktorá bola súčasťou zemského vnútra.

Podľa odborníkov zemský plášť obsahuje 10-12-krát viac vody ako svetový oceán. S priemernou hĺbkou 4 km pokrývajú oceány asi 71 % povrchu planéty a obsahujú 97,6 % známych svetových zásob voľnej vody.

Rieky a jazerá obsahujú 0,3 % svetovej voľnej vody.

Veľkými zásobárňami vlahy sú aj ľadovce, ktoré obsahujú až 2,1 % svetových zásob vody. Ak by sa roztopili všetky ľadovce, hladina vody na Zemi by stúpla o 64 m, čo znamená, že asi 1/8 povrchu súše by bola zaliata vodou.

V ére zaľadnenia v Európe, Kanade a na Sibíri dosahovala hrúbka ľadovej pokrývky v horských oblastiach 2 km.V súčasnosti vplyvom otepľovania zemskej klímy hranice ľadovcov postupne ustupujú. To spôsobuje, že hladina vody v oceánoch pomaly stúpa.

Približne 86 % vodnej pary sa do atmosféry dostáva vyparovaním z povrchu morí a oceánov a len 14 % vyparovaním z povrchu pevniny. V dôsledku toho sa 0,0005 % z celkovej zásoby voľnej vody sústreďuje v atmosfére. Množstvo vodnej pary v povrchovom vzduchu je premenlivé. Za obzvlášť priaznivých podmienok môže odparovanie z podkladového povrchu dosiahnuť 2 %.

Napriek tomu kinetická energia pohybu vody v moriach nie je väčšia ako 2% kinetickej energie prúdov vzduchu. Stáva sa to preto, že viac ako tretina slnečného tepla absorbovaného Zemou sa spotrebuje na vyparovanie a dostane sa do atmosféry. Okrem toho sa do atmosféry dostáva značné množstvo energie v dôsledku absorpcie slnečného žiarenia, ktoré ňou prechádza, a odrazu tohto žiarenia od zemského povrchu.

Žiarivá energia Slnka a nebeskej klenby prechádzajúca vodnou hladinou klesá na intenzite na polovicu už v hornom pol metri vody v dôsledku silnej absorpcie v infračervenej časti spektra.

Veľký význam v živote prírody má skutočnosť, že najväčšia hustota vody sa pozoruje pri teplote 4 °C. Keď sa sladkovodné útvary v zime ochladzujú a teplota povrchových vrstiev klesá, hustejšie masy vody klesajú a na ich mieste sa zdola dvíhajú teplejšie a menej husté hmoty.husté.

Toto sa deje, kým voda v hlbokých vrstvách nedosiahne teplotu 4 °C. V tomto prípade sa konvekcia zastaví, pretože pod ňou bude ťažšia voda. K ďalšiemu ochladzovaniu vody dochádza len z povrchu, čo vysvetľuje tvorbu ľadu v povrchovej vrstve nádrží. Vďaka tomu sa život pod ľadom nezastaví, pretože... Jazierko nezamrzne úplne.

1. Čo je to konvekcia?

Vertikálne miešanie morskej vody sa uskutočňuje v dôsledku pôsobenia vetra, prílivu a odlivu a zmien hustoty s výškou. Miešanie vody vetrom prebieha zhora nadol, zatiaľ čo prílivové miešanie prebieha zdola nahor. K miešaniu hustôt dochádza v dôsledku ochladzovania povrchových vôd. Veterné a prílivové miešanie siaha do hĺbky až 50 m, vo väčších hĺbkach to môže ovplyvniť len miešanie hustoty. Vzduch rozpustený vo vode je bohatý na kyslík, čo prispieva k rozvoju životných procesov v nej.

2. V ktorých vodách je viac rýb: studených alebo teplých?

Voda má vysokú mernú tepelnú kapacitu a nízku tepelnú vodivosť, čo tiež zohráva dôležitú úlohu pre život živých organizmov v nej.

3. Určte, o koľko stupňov sa zmení teplota vody, ak sa teplota vzduchu rovnakej hmotnosti zmení o 10 stupňov.

Vysoká tepelná kapacita vody ovplyvňuje aj klímu zemegule.

4. Klíma ostrovov je miernejšia a vyrovnanejšia ako klíma väčších kontinentov. prečo?

Voda má väčší odpor ako vzduch. Je to spôsobené tým, že má vysokú hustotu. Vysoká hustota vody je spojená s vysokým tlakom. Prispôsobenie sa rôznym tlakom vo vrstvách vody môže tiež vysvetliť tvar tela rýb.

5. Ako sa líšia tvary tela rají a pleskáčov a prečo?

Spomedzi kvapalín prítomných na Zemi je povrchové napätie vody na druhom mieste po ortuti. V živote rastlín zohrávajú významnú úlohu aj optické vlastnosti vodnej pary. Vodná para silne pohlcuje infračervené lúče, čo je dôležité pre ochranu pôdy pred mrazom. Ešte účinnejším liekom na mráz je rosa a hmla.

6. prečo?

7. Vypočítajte, koľko tepla sa uvoľní pri kondenzácii vodnej pary s objemom 100 metrov kubických.

Ľudia, ktorí poznajú fyzikálne vlastnosti vody a ľadu, ich už oddávna využívajú pri svojich praktických činnostiach.

8. Ako môžete vysvetliť položenie holých elektrických drôtov na ľad?

9. Ktoré more môže slúžiť ako štandard pre priehľadnosť vody?

Molekula vody pozostáva z dvoch atómov vodíka a jedného atómu kyslíka. Voda je univerzálne rozpúšťadlo.

10. Ako sa nazýva voda, v ktorej je rozpustených menej ako 1 g minerálnych látok na 1 liter?

11.Nájdite hmotnosť tejto vody.

12. Ako sa nazýva voda s vysokým obsahom sadry a vápna?

13. Prečo raky žijú len v tvrdej vode?

Zhrňme si prvú časť našej lekcie.

14. Uveďte hlavné fyzikálne a chemické vlastnosti vody. Ako ovplyvňujú život živých organizmov?

Zopakovali sme si vplyv vody na život živých organizmov. Teraz začínate s druhou časťou vašej práce: musíte zistiť, ako život, alebo skôr ľudia, ovplyvňujú stav vody a ako to ovplyvňuje životné prostredie a ľudí. Keďže živé organizmy v nej prijímajú látky rozpustené s vodou, jej najdôležitejšou vlastnosťou je jej kvalita, ktorá sa vplyvom znečistenia prudko zhoršuje. Na hodine ekológie sa porozprávate o typoch znečistenia vôd a pripravíte abstrakty na tlačovú konferenciu „Ekologické problémy vodných ekosystémov“.

Hodina ekológie.

Na hodine fyziky ste hovorili o význame vody pre život živých organizmov. Aké fyzikálne a chemické vlastnosti vody ovplyvňujú stav života organizmov v nej? Vy aj ja už vieme, že kapacita oceánu ako prírodnej neobmedzenej čističky nie je neobmedzená, že voda je ideálnym rozpúšťadlom, a preto sa do nášho tela dostávajú nielen užitočné, ale aj škodlivé látky. Pretože dochádza k znečisteniu vody. Keďže iba hraničné vrstvy vody, ktoré tvoria nie viac ako 2 – 3 % svetového oceánu, majú samočistiaci efekt, jej ekosystémy už nie sú schopné vyrovnať sa so znečistením, ktoré spôsobuje ich degradáciu. Záchrana vodných ekosystémov je jednou z najdôležitejších úloh. Vašou úlohou v tejto lekcii je nájsť informácie, pripraviť abstrakty na tlačovú konferenciu a zostaviť mapu „Ekologického stavu vodných ekosystémov“. Informácie budeme hľadať v skupinách. Úlohy pre každú skupinu sú uvedené na tabuli. Výsledkom našej práce by mal byť momentálne najúplnejší obraz o „Ekologickom stave vodných ekosystémov“ a domácou úlohou je vypracovať vaše návrhy na zlepšenie stavu vodných ekosystémov a monitorovanie stavu Kuzminských rybníkov. Pozrite si plán lekcie.

Skupina hľadá informácie na internete	Skupina pracuje s veľkou encyklopédiou Cyrila a Metoda (CD-ROM)	Skupinová práca s časopisom "Ekológia a život" a encyklopédie
1. Prihláste sa do vyhľadávača Rubricon. 2. Nájdite správnu encyklopédiu 3. Nájdite údaje o moriach a jazerách. 5. Prihláste sa do vyhľadávacieho nástroja Yandex 6. Nájdite informácie o environmentálnych problémoch morí a spôsoboch ich riešenia. 7. Prihláste sa do vyhľadávacieho systému Aport a na vyhľadanie informácií použite rozšírené vyhľadávanie. 8. Napíšte abstrakty na tlačovú konferenciu 9. Označte na obrysovej mape pomocou Photoshopu oblasti znečistenia spojené so znečistením vody	1. Pomocou materiálu encyklopédie nájdite informácie o ekologickom stave riek a jazier a ich charakteristike. 2. Označte na obrysovej mape pomocou Photoshopu oblasti znečistenia spojené so znečistením vodných ekosystémov. 3. Zostavte abstrakty na tlačovú konferenciu a úlohy na použitie na hodinách fyziky. 4. Výsledky svojej práce nahláste vyučujúcemu na E-mail:	1.Používanie časopisov a encyklopédií na vyhľadávanie potrebných informácií. 2. Napíš abstrakty na tlačovú konferenciu a materiál pod názvom „Zaujímavé fakty“ na použitie na hodinách biológie vo formáte .doc. 3. Pošlite svoju prácu vo formáte .zip učiteľovi na e-mail: 4. Vyznač na vrstevnicovej mape oblasti znečistenia spojené so znečistením vodných ekosystémov.

Pri zostavovaní mapy dbajte na to, že ani jedna encyklopédia vám nedá kompletnú mapu alebo informáciu. Na správne nakreslenie mapy je potrebné uplatniť znalosti z fyziky, geografie, ekológie a biológie.

Pripomínam vám domácu úlohu. Vypracujte svoje návrhy na zlepšenie stavu vodných ekosystémov s prihliadnutím na získané informácie a monitorujte stav blízkych jazier.

Gonchar Elena Leonidovna

učiteľ fyziky,

učiteľ – metodik

Mestská vzdelávacia inštitúcia "Škola č. 26 v Donecku"

LEKCIA FYZIKY – KONVERZÁCIA „ÚSPORA ENERGIE PRE KAŽDÉHO“

ANOTÁCIA: lekcia je zameraná na pestovanie environmentálneho povedomia u žiakov, mala by podporovať organizáciu zručností v environmentálne udržateľnom a bezpečnom životnom štýle, upozorňovať na problémy využívania energie, šetrenia energie a energetických zdrojov a ochrany životného prostredia; Navrhovaný materiál vytvára motiváciu k šetreniu zdrojov a energie, zapája školákov do užitočných aktivít na šetrenie energií a zdrojov a podnecuje záujem o vedecký výskum a praktické využitie poznatkov.

KĽÚČOVÉ SLOVÁ:úspora energie, životné prostredie, energia, elektrické spotrebiče, zdroje energie, bezpečnostné opatrenia.

Úlohy:

Pomôcť školákom pochopiť význam ekológie ako vedy, naučiť ich šetrne hospodáriť so zdrojmi Zeme, pestovať priateľský vzťah k životnému prostrediu, naučiť ich správne sa rozhodovať v otázkach životného prostredia a robiť zmysluplné kroky.

Ciele lekcie: vzdelávacie:

Vytvárať podmienky, aby sa žiaci oboznámili s druhmi elektrospotrebičov, účelom elektromera a konštrukciou žehličky;

Podporovať rozvoj schopnosti vypočítať množstvo spotrebovanej elektriny a jej náklady;

Vytvárať podmienky pre formovanie počiatočných zručností v správnej prevádzke elektrických spotrebičov a znalosti bezpečnostných pravidiel pri ich používaní.

vyvíja:

Podporovať rozvoj schopnosti školákov zdôrazniť hlavnú vec v tom, čo študujú;

Prispieť k rozvoju analytického myslenia a rozšíriť si obzory;

Rozvíjať schopnosť vykonávať operácie analýzy, syntézy, klasifikácie, schopnosť pozorovať, vyvodzovať závery, identifikovať podstatné črty objektu, predkladať hypotézy a aplikovať ich pri riešení problémov rôznych úrovní.

vzdelávacie:

Prispieť k rozvoju ekonomického myslenia u žiakov;

Rozvoj samostatnosti a komunikácie v práci;

Rozvíjajte starostlivý postoj k zdrojom energie a domácim spotrebičom.

Typ lekcie: kombinované.

Formy výučby lekcie: dialóg, rozhovor, vysvetľovanie, praktická práca, cvičenia, inštruktáž, práca s technickou dokumentáciou, aktivity kariérového poradenstva.

Formy organizovania vzdelávacích a poznávacích aktivít žiakov: skupinová práca, individuálna, celotriedna, práca s textom.

Plán lekcie

ja Organizovanie času.

II. Aktualizácia základných vedomostí a zručností žiakov. Opakovanie pravidiel bezpečnosti práce. Vytvorenie problematickej situácie: „Všetky zdroje energie boli vyčerpané. Ako nájsť východisko z tejto situácie?"

III. Učenie sa nového materiálu.

1. Pojem elektromer. Výpočet nákladov na spotrebovanú elektrickú energiu.

2.Využitie energeticky úsporných technológií v každodennom živote.

3.Druhy domácich elektrospotrebičov.

4. Usporiadanie elektrických spotrebičov.

Počas vyučovania

І . Úvodný prejav učiteľa.

V nedávnej minulosti mali nízkoenergetické elektrárne na uhlie a ropu problémy s uspokojením ľudských potrieb. Potreby však boli veľmi skromné. Prirodzene, nebolo pochýb o tom, že by Zem mohla vyčerpať svoje zdroje. Počet obyvateľov Zeme však rastie exponenciálne a tým rastie aj potreba energie. Vedci sa snažia tento problém vyriešiť. Medzinárodné konferencie, vedecké knihy a štúdie sa venujú hľadaniu lacných, dostupných a ekologických riešení. Dnes v triede budeme hovoriť o tejto téme. Ako chápeme tento problém, čo môžeme urobiť pre zachovanie bohatstva našej planéty?

ІІ . Aktualizácia základných vedomostí a zručností žiakov.

Konverzácia.

1.Povedzte, akú úlohu hrá elektrický prúd v našom živote.

2.Aké prvky elektrického obvodu poznáte?

3.Čo je odpor vodiča? V akých jednotkách sa meria?

4.Ako môžeme vyjadriť prácu elektrického prúdu z hľadiska výkonu a času?

5.Aký je všeobecný účel všetkých elektrických spotrebičov?

6.Vymenujte elektrické spotrebiče používané v bežnom živote.

7.Aké svietidlá máte nainštalované vo vašom byte? Pokúste sa určiť ich typy a účel. Aké lampy používate najčastejšie?

8.Čo je nevyhnutnou podmienkou prevádzky uvedených zariadení?

9.Ktoré zariadenie nám ukazuje množstvo spotrebovanej energie?

ІІІ. Diskusia k téme.

učiteľ:čo je energia?

Energetika je odvetvie hospodárstva, ktoré zahŕňa energetické zdroje, výrobu, transformáciu, prenos a využitie rôznych druhov energie.

Ako dávno ľudia začali využívať energiu?

učiteľ: Asi pred 500 tisíc rokmi človek prvýkrát ovládol energiu ohňa – tepelnú energiu zo spaľovania dreva.

Pred 10 tisíc rokmi s príchodom poľnohospodárstva vzrástla potreba energetických zdrojov a ľudia začali stavať mlyny poháňané vodnou a veternou energiou. Ale s rastom priemyselnej výroby a nárastom počtu obyvateľov Zeme ľudia stavajú tepelné elektrárne na báze uhlia, ropy a zemného plynu. Riečna vodná energia sa široko rozvíja. Koncom 20. storočia bola jadrová energetika zvládnutá, ale tá už neuspokojuje ľudské potreby. Existujú však aj netradičné zdroje energie – veterné elektrárne (využíva sa veterná energia, ktorá spôsobuje otáčanie turbín a tým vyrába elektrickú energiu), solárne elektrárne – solárna energia, geotermálna (para z vody, ohrievaná hlboko v Zemi, využíva sa na otáčanie turbíny napojené na elektrické generátory. ) Človek sa snaží využiť energiu prílivov a odlivov, morských prúdov, tekutého vodíka a syntetického paliva. Ale čo environmentálne problémy pri využívaní určitých zdrojov energie?

učiteľ: Prioritou je využitie tepelnej energie. Ale! Tiež D.I. Mendelejev povedal, že používanie ropy je to isté ako pálenie peňazí v peci, aj keď sa nepoužíva ropa v čistej forme, ale iba vykurovací olej, produkt jeho spracovania. A pri spaľovaní akéhokoľvek paliva sa spotrebuje veľké množstvo kyslíka a oxid uhličitý sa uvoľňuje v takom množstve, že to vedie k environmentálnemu problému - vytvára sa „skleníkový efekt“. To vedie k otepľovaniu klímy a následkom záplav (veľmi dobre poznáme prírodné katastrofy v Európe.) Pri spaľovaní paliva sa znečisťuje životné prostredie, škodí to zvieratám (buď opustia svoje miesta, alebo uhynú, prípadne dôjde k mutáciám vývoj), a mení sa kvalita pitnej vody.voda, nadmerné kvitnutie a zarastanie vodných plôch. To vedie k ekologickým katastrofám. Toto, samozrejme, nemôže pokračovať donekonečna. Potrebujeme alternatívu a vy aj ja vieme, že termálne zdroje nie sú nekonečné.

Vymenujte vyčerpateľné a nevyčerpateľné zdroje energie.

Výpočet nákladov na spotrebovanú elektrickú energiu.

Príklad 1. Existuje elektrická lampa dimenzovaná na prúd 100 W. Lampa svieti každý deň 6 hodín. Nájdite aktuálnu prácu na jeden mesiac (30 dní) a náklady na spotrebovanú energiu v tarife 2,45 hrivny za 1 kWh.

Používanie energeticky úsporných technológií v každodennom živote.

Závisí spotreba energie od ročného obdobia?

Chlapci, musíme elektrinu využívať racionálne a opatrne? Vytvorenie problémovej situácie

Aké spôsoby, ako ušetriť energiu, môžete odporučiť?

Nezapínajte osvetlenie a elektrické vykurovacie zariadenia, pokiaľ to nie je nevyhnutné;

Používajte ekonomický režim prevádzky domácich elektrických spotrebičov (práčky, elektrické sporáky, vysávače);

Pri odchode z bytu sa uistite, že sú všetky elektrické spotrebiče vypnuté (toto pravidlo je zároveň pravidlom požiarnej bezpečnosti).

V závislosti od účelu sa elektrické spotrebiče bežne delia do nasledujúcich skupín:

Na varenie (sporáky, mixéry, krájače zeleniny, odšťavovače, kávovary, hriankovače, mixéry atď.);

Ohrievacie kvapaliny (kanvice, samovary, bojlery, ohrievače vody);

Doplnkové vykurovanie a vetranie priestorov (radiátory, krby, konvektory, ventilátory, klimatizácie);

Osobná hygiena (žehličky, sušiče vlasov, vyhrievacie podložky);

Voľnočasové aktivity (hudobné centrá, magnetofóny, televízory);

Domáce spotrebiče (práčky, chladničky, vysávače);

Komunikačné prostriedky (telefóny, rádiotelefóny);

Elektrické náradie (spájkovačky, horáky, leštičky, vŕtačky atď.).

Každý elektrospotrebič má technický pas, v ktorom je uvedené napätie, výkon, štandardné číslo, rok výroby, názov výrobcu, ktorý je umiestnený na tele zariadenia vo forme štítku, ako aj návod na použitie, ktorý uviesť prevádzkový poriadok, vlastnosti starostlivosti o zariadenie, možné poruchy a dôvody ich odstránenia, záručné povinnosti.

IV. Inštalácia elektrických vykurovacích zariadení.

učiteľ: vyčerpateľnými zdrojmi energie sú ropa, plyn, uhlie, urán. Skutočnosť, že sa môžu minúť, je jeden problém, ale odpad z týchto staníc je pre ľudí smrteľný. Nevyčerpateľné zdroje energie sú energia biomasy, vietor, slnko, morské vlny a prúdy a teplo zeme. Aké následky môže mať havária jadrovej elektrárne?

učiteľ: Aj bez nehody je okolo reaktora rádioaktívne pozadie, ktoré vedie k génovým mutáciám a rakovine.

Je však používanie vetra, slnka a vody také neškodné?

učiteľ: Aj keď existuje veľa výhod, existujú aj nevýhody. Závislosť veterných elektrární od počasia vytvára hlukovú záťaž. Zvieratá odchádzajú, čo narúša ekologickú rovnováhu v oblasti. Osoba sa cíti depresívne. A pri tom všetkom je sila takýchto staníc malá. V Nemecku boli veterné parky vytvorené na južnom pobreží Jutského polostrova a pri obci Kulikovo v Kaliningradskej oblasti. Geotermálna energia sa využíva na Islande a na Kamčatke... Ale horúcu vodu nikam späť nečerpajú, to povedie k znečisteniu pôdy a poškodeniu životného prostredia. Solárnych elektrární je stále veľmi málo. Ide o solárne zariadenia, ktoré zachytávajú a premieňajú slnečnú energiu. Ale to závisí od klimatických podmienok a je to veľmi drahé. Tento druh energie sa využíva v Brazílii a Kalifornii na strechách výškových budov.

Je možné nejako zmeniť situáciu?

učiteľ: Najdôležitejšie je naučiť sa šetriť energiou. Základné je šetriť elektrinu v našich bytoch a izolovať okná pre väčšie uchovanie tepla. Efektívne využívanie energetických zdrojov, dodržiavanie požiadaviek ochrany životného prostredia tak, aby nebola narušená ekologická rovnováha v prírode a zníženie spotreby zdrojov. Nainštalujte prostriedky na reguláciu spotreby energie (spínače a spínače.)

V. Upevňovanie nových vedomostí a zručností žiakov (úvaha).

1. Prvá skupina vypracuje bezpečnostné pravidlá s použitím častice NOT, druhá skupina vypracuje na základe bezpečnostných pravidiel skupiny 1 bez použitia častice nie, t.j. vysvetľuje, čo robiť v danej situácii.

2. Vylúštite krížovku na tému „Elektrické spotrebiče“

1) Domáce kuchynské elektrické spotrebiče.

2) Domáce elektrospotrebiče na umývanie podláh

3) Domáce elektrospotrebiče na čistenie priestorov

4) Elektrický spotrebič

5) Tepelný elektrický spotrebič

6) Domáce elektrické spotrebiče používané na vykurovanie priestorov

7) Domáce elektrické spotrebiče

8) Kuchynský elektrický spotrebič na odsávanie šťavy

9) Vonkajší plášť elektrického spotrebiča

10) Časť spájajúca elektrické vykurovacie zariadenie so šnúrou

11) Zariadenie, ktoré automaticky udržiava teplotu

12) Časť termostatu súvisiaca s účesom

13).Dôležitá súčasť chladničky

14) Rúra s infračerveným ohrevom

VI. Zhrnutie lekcie.

VII. Domáca úloha: Vypočítajte spotrebu elektriny vo vašej domácnosti za týždeň.

ZOZNAM POUŽITÝCH ZDROJOV

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

2) Bushuev V.V. Troitsky A.A. Energetická efektívnosť a ekonomika Ruska.// Energia: technológia, ekonomika, ekológia. 2004. Číslo 5.

3) Lisienko V.G. Shchelokov Ya.M. Čítačka o úspore energie. Referenčná publikácia. V 2 knihách. - M.: “Teploenergetik”, 2002. - 688 s.

Integrovaná hodina (chémia - fyzika) Energia paliva. Teplo spaľovania paliva. Účel lekcie: Študovať využitie vnútornej energie paliva. Študijné otázky o uvoľňovaní tepla pri spaľovaní paliva. Odvoďte vzorec na výpočet množstva tepla uvoľneného pri spaľovaní paliva. Zvážte environmentálne problémy súvisiace s procesom spaľovania.

Etapy hodiny: 1-opakovanie Chlapci si pamätajú otázky o druhoch energie. (potenciálne a kinetické, interné) 2-vysvetlenie novej látky (štúdium novej látky prebieha formou otázok a odpovedí počas rozhovoru. Zároveň si žiaci zostavia podkladovú poznámku a urobia praktickú prácu) 3-záver a domáca úloha

Pedagogické technológie používané v triede. Informačné technológie: -používa sa pri vysvetľovaní učiva formou sledovania videa „Pôvod života na Zemi“ Zdravotne úsporná technológia: -používa sa vo chvíľach relaxu pri čítaní básne a pozeraní horiacej sviečky -podporuje emocionálnu náladu Komunikačné technológie

"ENERGIA A EKOLÓGIA"

Lekcia o práci v základných krížových skupinách

Používam svoje vedomosti

a uznávam ich dôležitosť.

Prispievam svojim porozumením

A cítim sa zahrnutý.

Na základe čínskeho príslovia

Cieľ. Zhrnúť a systematizovať vedomosti žiakov o rôznych typoch elektrární, princípe ich činnosti, energetických premenách; naďalej rozvíjať schopnosť analyzovať, porovnávať, vyvodzovať nezávislé závery a pracovať s vedeckou literatúrou; pestovať ekonomické a environmentálne myslenie, schopnosť tímovej práce, toleranciu, chuť rozširovať si vedomosti.

Typ lekcie. Lekcia zovšeobecňovania a systematizácie vedomostí.

Vybavenie. Magnetofón, rýchlovarná kanvica, plagáty so schematickými obrázkami rôznych typov elektrární, tabuľky na porovnávacie charakteristiky rôznych typov elektrární, farebné fixky, didaktický materiál s informáciami o konkrétnom type elektrárne, atlasy „Ekonomické a sociálne geografia sveta,“ očíslované farebné karty.

Metodické rady. Činnosti, ktoré učia deti formulovať a vyjadrovať svoje myšlienky, počúvať druhých a rozhodovať sa na základe racionálneho myslenia, pomáhajú učiť demokratickému mysleniu. Výskum naznačuje, že zavedenie metód skupinovej práce je účinné pri prevencii odpútania sa medzi študentmi. V predchádzajúcej lekcii je vhodné rozdeliť sa do skupín a dať každej skupine domácu úlohu nájsť a spracovať materiály o určitom type elektrárne. V triede by mala prevládať aktivita žiakov, mali by pracovať s pomôckami, príručkami a schémami, pretože práve táto aktivita je spojená s aktívnym myslením.

Používaním nových vyučovacích metód popri tradičných môžeme študentom pomôcť rozvíjať ich myslenie a zároveň ich naučiť rešpektovať práva iných a spolupracovať na dosiahnutí spoločného cieľa. „Vedomosti sú len vtedy, keď sa získavajú úsilím mysle, a nie pamäťou“ (L. Tolstoj).

V lekcii sa využívajú metódy aktívneho učenia, najmä metóda práce v základných krížových skupinách a metóda „stromu rozhodovania“.

Metóda základnej krížovej skupiny. Učiteľ ich rozdelí do základných skupín, v ktorých žiaci pracujú s materiálom určitého typu (každá skupina je iná). Potom učiteľ vytvorí nové krížové skupiny tak, aby obsahovali zástupcov z každej predchádzajúcej základnej skupiny. V týchto skupinách sa žiaci navzájom učia, odovzdávajú si poznatky získané v základných skupinách.

Rozdelenie do skupín je možné vykonať rôznymi spôsobmi. Žiakom rozdajte napríklad kartičky rôznych farieb, na ktorých sú napísané čísla 1, 2, 3, 4, 5, 6. Základné skupiny tvoria farby kartičiek, krížové – podľa čísel. Na malé hárky papiera môžete napísať symboly A1, A2, A3, A4, A5, A6, B1, B2,... atď. do E6. Základné skupiny tvoria písmená, krížové skupiny - čísla. Počet členov skupiny by nemal presiahnuť 6 osôb.

Metóda rozhodovacieho stromu. Každá skupina dostane veľkoformátové tabuľky s nakresleným „stromom riešenia“ zvažovaného problému) a fixy na vyplnenie. Počas práce si členovia skupiny zapisujú nevýhody a výhody každej možnosti a potom sa rozhodnú, ako problém vyriešiť. Po ukončení práce zástupcovia každej skupiny podajú správu o výsledkoch práce svojich skupín.

Počas vyučovania

I. Aktualizácia základných vedomostí žiakov

(V triede ticho hrá hudba, na predvádzacom stole je rýchlovarná kanvica s ohrevom vody, nad tabuľou svieti lampa, pre skupinovú prácu sú upravené žiacke stoly.)

učiteľ. Milí priatelia, dnes začneme našu lekciu netradične. Najprv vypijeme čaj a potom budeme pracovať. Naša laborantka už dávno zapla rýchlovarnú kanvicu a voda sa chystá vrieť. (Zrazu zhasnú svetlá, prestane hrať hudba, kanvica sa vypne. Laborant pristúpi k učiteľovi a potichu mu niečo povie.)

učiteľ. Čo sa stalo?

Študenti. V sieti nie je prúd.

učiteľ. Škoda... Čaj teraz piť nebudeme. Povedzte mi, prosím, odkiaľ pochádza prúd v elektrickej sieti našej triedy, našich bytov?

Študenti. Vyrába sa v elektrárňach.

učiteľ. Správny. Aké elektrárne poznáte?

Študenti. Vodné elektrárne, tepelné elektrárne, jadrové elektrárne, alternatívne (slnečné, veterné, prílivové, geotermálne, bioplynové).

(Keď žiaci pomenujú určitý typ elektrárne, učiteľ alebo asistent vylepí na tabuľu plagáty so schémou daného typu elektrárne.)

II. Motivácia k vzdelávacím aktivitám

učiteľ. Energia je základom života v ľudskej spoločnosti a jej progresívny rozvoj je spojený s priamym zvyšovaním spotreby energie. Táto spotreba sa v priebehu 20. storočia zvýšila. viac ako 100-krát, pričom sa spálilo mnohonásobne viac organického paliva ako vo všetkých predchádzajúcich dobách. Aké vyhliadky nás čakajú v 21. storočí?

Ľudstvo si čoraz viac uvedomuje svoju zodpovednosť za ochranu životného prostredia a za čistotu našej planéty. Vedecko-technický pokrok, zvýšený komfort bývania a s tým spojený nárast spotreby energie sú objektívne veci. To však neznamená, že by sa mali dosiahnuť za každú cenu. Používaním len tradičných zdrojov energie (ropa, plyn, jadrové palivo) sa ničí a znečisťuje pôda, vodné zdroje a vzduch. Viac ako 1 kW na meter štvorcový nám zároveň počas dňa neustále poskytuje svetlo nevyčerpateľného, ​​ekologicky nezávadného a verejne dostupného prírodného zdroja – Slnka. Pokrok v technológii už umožňuje jeho využitie na výrobu elektriny, ktorej náklady sa približujú tradičným. V mnohých krajinách sa intenzívne rozvíja aj veterná energia a energia biomasy, ktoré súvisia so slnečnou energiou. Hlavným ekonomickým problémom sveta je dnes nepochybne energetická kríza. Sociálno-ekonomický rozvoj každej krajiny, najmä Ukrajiny, závisí od stavu jej energetického sektora.

Existujú teda spôsoby výroby elektriny z organického a jadrového paliva (uhlie, ropa, zemný plyn, urán) a využitie obnoviteľných zdrojov energie (hydraulická, slnečná, veterná, prílivová, geotermálna a iné). Ktorý z nich by ste mali uprednostniť? Témou našej hodiny je „Energia a ekológia“.

III. Zovšeobecňovanie a systematizácia poznatkov

V tejto fáze lekcie budeme pracovať týmto spôsobom. Minulý rok sme s vami vytvorili skupiny, z ktorých každá dostala domácu úlohu: pripraviť správu o určitom type elektrárne. Preto vás žiadam, aby ste si teraz sadli v skupinách k stolom (na stoloch sú znaky rôznych farieb). Dodatočné informácie dostanete k správam, ktoré ste si pripravili doma (pozri prílohu). Vašou úlohou je spracovať tento materiál, diskutovať o ňom a odpovedať na nasledujúce otázky (otázky sú napísané na tabuli alebo formou plagátu).

1. Aký je princíp fungovania elektrárne?

2. K akým energetickým premenám dochádza v tomto ES?

3. Vplyv tohto ES na životné prostredie?

4. Na ktorých miestach sa elektrárne tohto typu prevažne nachádzajú?

Na dokončenie tejto práce je vyčlenených 8 minút.

(Počas práce študentov učiteľ sleduje ich prácu a v prípade potreby im poskytuje pomoc.)

Učiteľ (za 8 minút). Zastavte prosím diskusiu. Našu ďalšiu prácu vykonávame nasledovne. Vaše farebné karty majú napísané rôzne čísla. Požiadam teda študentov, aby sa pozreli, aké číslo je napísané na kartičke, a sadli si za stôl s príslušným číslom.

Teraz si musíte navzájom povedať o type ES, ktorý ste sa naučili v predchádzajúcej skupine. Potom vyplňte tabuľku, ktorú dostanete, a rozhodnite sa: ktorá stanica je najhospodárnejšia a najšetrnejšia k životnému prostrediu? Na dokončenie tejto úlohy máte 15 minút.

(Po 15 minútach skupiny umiestnia svoje stoly na tabuľu s riešením pokrytým pásikom papiera.)

učiteľ. Požiadam jedného z členov skupiny, aby komentoval svoj stôl bez toho, aby si prečítal riešenie.

(Skupiny sa striedajú pri predkladaní tabuliek. Keď všetky skupiny nahlásia, učiteľ odhalí všetky riešenia a prečíta ich. Na základe týchto riešení žiaci zovšeobecnia, ktorá elektráreň je najekologickejšia a najšetrnejšia k životnému prostrediu.)

učiteľ. Elektrická energia je teda dôsledkom rozvoja civilizácie. Poskytuje nám možnosť sledovať televízne programy, počúvať rádio a používať mnohé zariadenia. Ale povedzte mi, čo by sme si mali vždy pamätať, keď využívame akýkoľvek výdobytok civilizácie?

Študenti. O vplyve týchto výdobytkov na životné prostredie.

učiteľ. Teraz chcem navrhnúť zaujímavý experiment. Poďme zistiť, kto z vás sa môže vzdať výhod civilizácie v záujme zachovania životného prostredia. Prosím všetkých, aby zavreli oči a zdvihli ruku, ak sú na to pripravení. Ďakujem.

(Učiteľ hodnotí a komentuje prácu žiakov, ich schopnosť pracovať s vedeckým materiálom, analyzovať, vyvodzovať závery, zaznamenáva aktívnu prácu na hodine, zaujímavé a zmysluplné správy. Zadáva domácu úlohu.)

Aplikácia

Vodná elektráreň (HPP)

Energetika – odvetvie hospodárstva, ktoré vyrába energiu – je dôležité pre rozvoj hospodárstva, vedy a kultúry krajiny. V súčasnosti majú významný podiel na výrobe elektriny mechanické zdroje energie - vodné elektrárne. Človek prvýkrát využil energiu vody pomocou vodného kolesa. V modernej vodnej elektrárni sa voda rúti značnou rýchlosťou na lopatky turbíny. Voda prúdi cez ochrannú sieťku a regulačný ventil cez oceľové potrubie do turbíny, nad ktorou je inštalovaný generátor. Mechanická energia vody sa prenáša cez turbínu do generátorov, v ktorých sa premieňa elektrická energia. Po ukončení prác (turbína sa otáča) voda vteká tunelom do rieky a postupne sa rozširuje.

Náklady na výstavbu vodnej elektrárne sú síce vážne, ale kompenzuje ich fakt, že sa neplatí (aspoň explicitne) za zdroj energie – vodu. Výkon moderných vodných elektrární presahuje 100 MW a účinnosť je 95%. Takýto výkon sa dosahuje pri nízkych otáčkach rotora, a preto sú moderné hydraulické turbíny nápadné svojou veľkosťou. Turbína je energeticky veľmi výhodný stroj, pretože voda ľahko a jednoducho mení translačný pohyb na pohyb rotačný.

Vybudovanie priehrady na rieke umožňuje vytvoriť výrazný rozdiel medzi dolnou a vyššou hladinou vody z vodnej elektrárne pozdĺž rieky, teda medzi horným a dolným bazénom. Niekedy tento výškový rozdiel dosahuje aj viac ako 100 m. Vodovodná voda padá zo značnej výšky na lopatky hydroturbíny, roztáča ju a spolu s ňou roztáča aj generátor elektriny, ktorý je s turbínou spojený. Výkon každej vodnej elektrárne závisí od rozdielu hladín medzi hornými a dolnými bazénmi a ďalej! počet metrov kubických vody, ktoré prejdú lopatkami turbín stanice za 1 sekundu: čím je väčšia, tým je vodná elektráreň výkonnejšia.

Jedným z princípov výroby elektrickej energie z vodných elektrární je maximálne využitie riečnej vodnej energie. Podľa tohto princípu sa na riekach nestavajú jednotlivé vodné elektrárne, ale vytvárajú sa kaskády takýchto staníc a nádrží na reguláciu ročného prietoku vody. Prietok väčšiny riek je počas roka nerovnomerný. Takže v Dnepri počas jarnej povodne, to znamená asi jeden mesiac, polovica všetkých zásob vody rieky prúdila do mora; v letných mesiacoch hladina vody prudko klesla. V dôsledku toho vodná elektráreň fungovala v lete na polovičný výkon. Situáciu dramaticky zmenilo vytvorenie veľkej nádrže pri vodnej elektrárni. Teraz už pramenité vody z Dnepra netečú zbytočne do mora, ale sú uložené v nádrži a potom systematicky využívané počas celého roka vo vodných elektrárňach. To umožnilo nielen zvýšiť výrobu elektriny, ale aj odľahčiť špičkové zaťaženie energetického systému oblasti, kde sa vodná elektráreň nachádza. Moderné vodné elektrárne sú vybudované tak, aby sa nimi dali komplexne riešiť problémy výroby elektriny, zavlažovania pôdy, zásobovania vodou a pod.

Všimnite si, že vodné elektrárne majú oproti tepelným a jadrovým elektrárňam minimálne dve výhody:

1. absencia nákladov na palivo počas prevádzky, v dôsledku čoho je ich elektrina 4-8 krát lacnejšia ako elektrina vyrobená v tepelných elektrárňach a jadrových elektrárňach;

2. Vodná energia riek, ktorá sa využíva vo vodných elektrárňach, sa prirodzene reprodukuje, ale fosílne zdroje energie sa nereprodukujú.

Hydroenergetické technológie majú mnoho výhod, no sú tu aj značné nevýhody. Napríklad nízke zásoby vody počas obdobia sucha môžu vážne ovplyvniť množstvo vyrobenej energie. To môže byť závažný problém tam, kde vodná energia tvorí významnú časť energetického mixu krajiny; Výstavba priehrad spôsobuje veľa problémov: presídľovanie obyvateľov, zanášanie nádrží, spory o vodu medzi susednými krajinami a značné náklady na tieto projekty. Výstavba vodných elektrární na nížinných riekach vedie k zaplavovaniu veľkých oblastí. Významná časť plochy vytvorených nádrží je plytká. V lete sa v nich vplyvom slnečného žiarenia aktívne rozvíja vodná vegetácia a dochádza k takzvanému „kvitnutiu“ vody.

Priehrady zabraňujú migrácii rýb. Bohaté kaskádové vodné elektrárne menia rieky na sériu jazier, kde sa objavujú močiare. V týchto riekach umierajú ryby a mení sa mikroklíma okolo nich, čo ďalej ničí prírodné ekosystémy.

Tepelná elektráreň (TPP)

Ľudská energia je oddávna zameraná na hľadanie prostriedkov na uľahčenie výkonu práce potrebnej pre jej existenciu. Na tento účel sa používali všetky druhy nástrojov a mechanizmov, skrotené zvieratá, ale iba tepelný motor dramaticky rozšíril ľudské schopnosti a urýchlil technický pokrok.

Tepelný motor je systém, ktorý umožňuje premieňať tepelnú energiu na iné formy energie – mechanickú, elektrickú.

V tepelných elektrárňach sa energia, ktorá sa uvoľňuje pri spaľovaní rôznych druhov palív - uhlia, plynu, ropy, rašeliny, ropných bridlíc pomocou elektrických generátorov poháňaných parnými a plynovými turbínami alebo spaľovacími motormi, premieňa na elektrickú energiu. energie. Väčšina moderných výkonných tepelných elektrární sú parné turbíny. V parnej turbíne ohriata (až 500-560°C) a stlačená (až 2,4·107 Pa) para opúšťa trysku a expanduje. Objem pary sa zvyšuje a tlak zodpovedajúcim spôsobom klesá, zatiaľ čo potenciálna energia stlačenej pary sa premieňa na kinetickú energiu. Para opúšťa trysku značnou rýchlosťou, naráža na lopatky kotúča turbíny namontované na hriadeli a rýchlo nimi rotuje, pričom kinetická energia pary sa prenáša na rotor turbíny. Hriadeľ turbíny je pevne spojený s hriadeľom elektrického generátora, a preto turbína otáča rotor generátora, v dôsledku čoho vzniká elektrická energia.

Väčšina energie paliva sa stráca spolu s horúcou (odpadovou) parou. Táto horúca zmes pary a vody, odsávaná z turbín, sa používa na vykurovanie obytných priestorov a priemyselných potrieb, čím sa zvyšuje účinnosť tepelných elektrární (KVET). Treba poznamenať, že v tepelných elektrárňach sa efektívne využíva 80 % energie spaľovania paliva.

Pri spaľovaní paliva v tepelných motoroch sa uvoľňujú škodlivé látky: oxid uhoľnatý (IV), zlúčeniny dusíka, zlúčeniny olova a do atmosféry sa uvoľňuje aj značné množstvo tepla. Okrem toho použitie parných turbín v tepelných elektrárňach vyžaduje vyčlenenie veľkých plôch pre jazierka, v ktorých sa ochladzuje odpadová para. Každý rok sa na svete spáli 5 miliárd ton uhlia a 13,2 miliardy ton ropy, čo je sprevádzané uvoľnením 2·1010 J tepla do atmosféry. Zásoby organického paliva sú na Zemi rozložené mimoriadne nerovnomerne a pri súčasnej miere spotreby uhlie vydrží 150-200 rokov, ropa 40-50 rokov a plyn približne 60 rokov. Celý cyklus prác spojený s ťažbou, prepravou a spaľovaním organického paliva (hlavne uhlia), ako aj vznikom odpadov, je sprevádzaný uvoľňovaním značného množstva chemických znečisťujúcich látok. Ťažba uhlia je spojená s výrazným zasoľovaním vodných nádrží, kde sa vypúšťa voda z baní. Okrem toho čerpaná voda obsahuje izotopy Rádium a Radón. Tepelná elektráreň, hoci má moderné systémy na čistenie produktov spaľovania uhlia, vypúšťa do atmosféry ročne podľa rôznych odhadov od 10 do 120 tisíc ton oxidov síry, 2 až 20 tisíc ton oxidov dusíka. Okrem toho vzniká viac ako 300 tisíc ton popola, ktorý obsahuje asi 400 ton toxických kovov (arzén, kadmium, olovo).

Možno poznamenať, že tepelné elektrárne spaľujúce uhlie vypúšťajú do atmosféry viac rádioaktívnych látok ako jadrové elektrárne rovnakého výkonu. Je to spôsobené uvoľňovaním rôznych rádioaktívnych prvkov obsiahnutých v uhlí vo forme inklúzií (rádium, tórium, polónium atď.). Pre kvantifikáciu vplyvu žiarenia sa zavádza pojem „kolektívna dávka“, t. j. súčin hodnoty dávky počtom obyvateľov, ktorí boli vystavení žiareniu (vyjadrený v man-sievertoch). Ukázalo sa, že na začiatku 90. rokov minulého storočia bola ročná kolektívna dávka žiarenia pre obyvateľov Ukrajiny v dôsledku tepelnej energie 767 mužských hviezd. a kvôli jadrovej energii - 188 hviezdnych hviezd.

V súčasnosti sa do atmosféry ročne vypustí 20 až 30 miliárd ton oxidu uhoľnatého. Prognózy naznačujú, že ak bude toto tempo pokračovať aj v budúcnosti, do polovice storočia by sa priemerná teplota na Zemi mohla zvýšiť o niekoľko stupňov, čo povedie k nepredvídaným globálnym klimatickým zmenám.

Pri porovnávaní environmentálnych účinkov rôznych zdrojov energie je potrebné brať do úvahy aj ich vplyv na ľudské zdravie. Vysoké riziko pre pracovníkov pri používaní uhlia je spojené s jeho ťažbou v baniach, prepravou a environmentálnym vplyvom produktov spaľovania. Posledné dva dôvody sa týkajú ropy a plynu a ovplyvňujú celú populáciu. Zistilo sa, že globálny dopad emisií zo spaľovania uhlia a ropy na ľudské zdravie je približne rovnaký ako pri havárii v Černobyle, ktorá sa opakuje raz ročne. Ide o „tichý Černobyľ“, ktorého dôsledky sú priamo neviditeľné, no neustále ovplyvňujú životné prostredie. Koncentrácia toxických nečistôt v chemickom odpade je stabilná a nakoniec sa všetky dostanú do ekosféry.

Jadrová elektráreň (JE)

Základom jadrovej energie sú jadrové elektrárne, ktoré premieňajú jadrovú energiu na elektrickú energiu. Jadrové elektrárne využívajú teplo uvoľnené v jadrovom reaktore v dôsledku reťazovej reakcie štiepenia jadier ťažkých prvkov, najmä 235U, 238U, 239Pb. Potom, ako v bežných tepelných elektrárňach, sa tepelná energia premieňa na elektrickú energiu. Konečným štiepením 1 g izotopu uránu alebo plutónia sa uvoľní približne 22,5 MWh. energie, čo je ekvivalent energie 2,8 tony štandardného paliva.

Princíp činnosti jadrovej elektrárne je nasledovný: jadrový reaktor chránený betónom obsahuje vo vnútri valce (tyče) obsahujúce urán. Bloky uránových tyčí sú umiestnené vo vode, ktorá je zároveň moderátorom aj chladivom. Voda je pod vysokým tlakom, a preto sa môže zohriať na veľmi vysoké teploty (asi 300°C). Táto horúca voda z vrchnej časti aktívnej zóny reaktora sa privádza potrubím do parogenerátora (ktorý je tiež naplnený vodou, ktorá sa odparuje), ochladzuje sa a potrubím sa vracia do reaktora. Nasýtená para z parogenerátora vstupuje potrubím do parnej turbíny a po vyčerpaní sa vracia späť ďalším potrubím. Turbína roztáča elektrický generátor, z ktorého prúd prúdi do rozvádzača a potom do vonkajšieho elektrického obvodu. Priebeh reťazovej reakcie regulujú tyčinky z látok, ktoré dobre pohlcujú neutróny.

Od spustenia prvej jadrovej elektrárne do prevádzky uplynulo viac ako 45 rokov. Počas tejto doby došlo k vážnym zmenám v technológii jadrových elektrární: výkon jadrových reaktorov sa prudko zvýšil a technické a ekonomické ukazovatele jadrových elektrární sa zvýšili. Teraz pre oblasti vzdialené od zdrojov chemických palív sú náklady 1 kW za hodinu. pre jadrové elektrárne je menej ako pre tepelné elektrárne. Preto aj napriek mierne vyšším nákladom na zariadenia pre jadrové elektrárne je ich celkový ekonomický výkon za týchto podmienok lepší ako u tepelných elektrární. Zásoby jadrového paliva v ekvivalente energie sú stokrát väčšie ako zásoby organického paliva. Jadrové elektrárne prakticky nevypúšťajú chemické znečisťujúce látky do atmosféry. Ak sa ich normálnou prevádzkou rozumie taký prevádzkový režim, v ktorom dodatočná dávka žiarenia zo stanice neprekročí hodnoty kolísania prirodzeného pozadia, je táto podmienka spravidla splnená. Vo všeobecnosti je skutočný radiačný vplyv jadrových elektrární na prírodné prostredie výrazne (10-krát a viac) menší ako je prípustný. Ak vezmeme do úvahy environmentálny vplyv rôznych zdrojov energie na ľudské zdravie, potom medzi neobnoviteľnými zdrojmi energie je riziko z jadrových elektrární, ktoré fungujú normálne, minimálne, a to pre pracovníkov, ktorých činnosť súvisí s rôznymi fázami jadrového palivového cyklu. a pre obyvateľstvo. Globálny radiačný príspevok jadrovej energie vo všetkých fázach jadrového palivového cyklu je v súčasnosti asi 0,1 % prirodzeného pozadia a ani pri jeho intenzívnom rozvoji v budúcnosti neprekročí 1 %.

Ťažba a úprava uránových rúd je spojená aj s nepriaznivými vplyvmi na životné prostredie. Hlavným problémom však zostáva likvidácia vysokoaktívneho odpadu. Objem zvlášť nebezpečných rádioaktívnych odpadov predstavuje asi stotisícinu celkového množstva odpadov vrátane vysoko toxických chemických prvkov a ich stabilných zlúčenín. Vyvíjajú sa metódy ich koncentrácie, spoľahlivého viazania a umiestňovania do stabilných geologických útvarov, kde sa podľa odborníkov dokážu udržať tisíce rokov.

Závažnou nevýhodou jadrovej energie je rádioaktivita použitého paliva a produktov jeho štiepenia. To si vyžaduje vytvorenie ochrany pred rôznymi druhmi rádioaktívneho žiarenia, čo výrazne zvyšuje náklady na energiu vyrobenú v jadrových elektrárňach. Navyše ďalšou nevýhodou jadrových elektrární je tepelné znečistenie vody, teda jej ohrev.

Je zaujímavé, že podľa skupiny anglických lekárov, osoby, ktoré pracovali v rokoch 1946-1988. pracovníci v britskom jadrovom priemysle žijú v priemere dlhšie a majú výrazne nižšiu úmrtnosť zo všetkých príčin vrátane rakoviny. Ak vezmeme do úvahy skutočné úrovne žiarenia a koncentrácie chemikálií v atmosfére, potom možno tvrdiť, že vplyv týchto látok na flóru ako celok je v porovnaní s účinkami žiarenia dosť významný.

Prezentované údaje naznačujú, že pri bežnej prevádzke elektrární je vplyv jadrovej energie na životné prostredie desaťkrát nižší ako tepelná energia.

Černobyľská tragédia zostáva pre Ukrajinu nenapraviteľnou katastrofou. Týka sa to však skôr sociálneho systému, ktorý ho zrodil, než jadrovej energie.

Alternatívne elektrárne

Rastúce využívanie elektrickej energie a zhoršovanie environmentálnych problémov výrazne zintenzívnilo hľadanie ekologických spôsobov výroby elektriny. Intenzívne sa rozvíjajú metódy využívania palivovej obnoviteľnej energie – solárna, veterná, geotermálna, energia vĺn, energia prílivu, odlivu, bioplynu a podobne. Zdroje týchto druhov energie sú nevyčerpateľné, no treba rozumne posúdiť, či dokážu uspokojiť všetky potreby ľudstva.

Veterné elektrárne (WPP)

Celkový potenciál veternej energie Zeme je podľa rôznych autorov 1200 TW, ale možnosti využitia tohto typu energie v rôznych regiónoch Zeme nie sú rovnaké. Najnovší výskum je zameraný najmä na výrobu elektrickej energie z veternej energie. Veterné elektrárne sa stavajú prevažne na jednosmerný prúd. Veterné koleso poháňa dynamo – generátor elektrického prúdu, ktorý súčasne nabíja paralelne zapojené batérie.

Dnes veterné elektrické jednotky spoľahlivo zásobujú ropných robotníkov elektrinou; úspešne pracujú v ťažko dostupných oblastiach, na odľahlých ostrovoch, v Arktíde, na tisíckach poľnohospodárskych fariem, kde v blízkosti nie sú veľké osady ani elektrárne. Širokému využívaniu veterných elektrických jednotiek za normálnych podmienok stále bráni ich vysoká cena. Pri používaní vetra vzniká vážny problém:

prebytok energie vo veternom počasí a jej nedostatok v pokojných obdobiach. Využitie veternej energie komplikuje skutočnosť, že vietor má nízku hustotu energie, mení sa aj jeho sila a smer. Veterné turbíny sa zvyčajne používajú na miestach, kde sú dobré veterné podmienky. Na vytvorenie veterných turbín s vysokým výkonom je potrebné, aby bola veterná turbína veľkých rozmerov, okrem toho musí byť vrtuľa zdvihnutá do dostatočnej výšky, pretože vo vyšších nadmorských výškach je vietor stabilnejší a má vyššiu rýchlosť. Len jedna elektráreň na fosílne palivo dokáže nahradiť (čo do množstva vyrobenej energie) tisíce veterných turbín.Na Ukrajine sú najlepšie podmienky na výstavbu veterných elektrární na Kryme.

Energia prílivov a prílivov

Po stáročia ľudia špekulovali o príčine morského prílivu a odlivu. Dnes už s istotou vieme, že silný prírodný jav – rytmický pohyb morských vôd spôsobujú gravitačné sily Mesiaca a Slnka. Energia prílivu a odlivu je obrovská, jej celkový výkon na Zemi je asi 1 miliarda kW, čo je viac ako celkový výkon všetkých riek sveta.

Princíp činnosti prílivových elektrární je veľmi jednoduchý. Počas prílivu voda otáča rotor hydraulickej turbíny a napĺňa nádrž a po odlive opúšťa nádrž do oceánu, pričom opäť otáča rotor turbíny. Hlavná vec je nájsť vhodné miesto na inštaláciu priehrady, kde by bola významná výška prílivu. Výstavba a prevádzka pobrežných elektrární je zložitá úloha. Morská voda spôsobuje koróziu väčšiny kovov a časti inštalácií zarastajú riasami. Na Ukrajine nie sú podmienky na využívanie prílivovej energie.

Energia slnka

Tepelný tok slnečného žiarenia, ktorý dopadá na Zem, je veľmi veľký. Je to viac ako tisíckrát vyššie ako celkové využitie všetkých druhov palív a energetických zdrojov na svete.

Medzi výhody slnečnej energie patrí výnimočná šetrnosť k životnému prostrediu. Slnečná energia sa dostáva na celý povrch Zeme, jej nedostatkom trpia len polárne oblasti planéty. To znamená, že takmer na celej zemeguli jej neustálemu používaniu bránia len mraky a noc. Táto všeobecná dostupnosť znemožňuje monopolizáciu tohto typu energie, na rozdiel od ropy a plynu. Samozrejme, cena je 1 kW hodina. slnečná energia je výrazne vyššia ako energia získaná tradičnou metódou. Len pätina slnečného svetla sa premieňa na elektrický prúd, no tento podiel vďaka úsiliu vedcov a inžinierov rastie.

Keďže energia slnečného žiarenia je rozložená na veľkej ploche (inými slovami, má nízku hustotu), každé zariadenie na priame využitie solárnej energie musí mať zberné zariadenie s dostatočnou plochou. Najjednoduchším zariadením tohto druhu je plochý kolektor - čierna platňa dobre izolovaná zospodu.

Je pokrytá sklom alebo plastom, ktorý prepúšťa svetlo, ale neprepúšťa infračervené tepelné žiarenie. V priestore medzi sporákom a sklom sa najčastejšie umiestňujú čierne trubice, v ktorých prúdi voda, olej, vzduch, oxid síry (IV) a podobne. Slnečné lúče, prenikajúce cez sklo alebo plast do kolektora, sú absorbované čiernymi trubicami a pieckou a ohrievajú pracovnú látku v trubiciach. Tepelné žiarenie nemôže z kolektora unikať, preto je v ňom teplota oveľa vyššia (200-3000C) ako teplota okolia. Práve tu sa prejavuje takzvaný skleníkový efekt. Zložitejším kolektorom, ktorého cena je oveľa vyššia, je konkávne zrkadlo, ktoré sústreďuje dopadajúce žiarenie v malom objeme okolo určitého geometrického bodu – ohniska. Vďaka špeciálnym mechanizmom sú kolektory tohto typu neustále otočené smerom k Slnku. To umožňuje zhromaždiť značné množstvo slnečného svetla. Teplota v pracovnom priestore zrkadlových kolektorov dosahuje 3000°C a vyššie. Existujú elektrárne trochu iného typu. Najatraktívnejším nápadom na premenu slnečnej energie je podľa odborníkov využitie fotoelektrického javu v polovodičoch. Plocha solárnych panelov na zabezpečenie dostatočného výkonu však musí byť pomerne veľká (denný výkon 500 MW vyžaduje plochu 500 000 m2), čo je dosť drahé. Solárna energia je jedným z materiálovo najnáročnejších druhov výroby energie. Veľkoplošné využívanie slnečnej energie so sebou prináša gigantický nárast potreby materiálov a následne aj pracovných zdrojov na ťažbu surovín, získavanie materiálov, výrobu heliostatov, kolektorov, iných zariadení a ich prepravu. Účinnosť solárnych elektrární v oblastiach vzdialených od rovníka je dosť nízka v dôsledku nestabilných atmosférických podmienok, relatívne slabej intenzity slnečného žiarenia, ako aj jeho kolísania v dôsledku striedania dňa a noci.

Geotermálnej energie

Geotermálna energia využíva vysoké teploty zemskej kôry na výrobu tepelnej energie. Na niektorých miestach Zeme, najmä na okrajoch tektonických platní, sa teplo dostáva na povrch v podobe horúcich prameňov – gejzírov a sopiek. V iných oblastiach pretekajú podvodné horúce pramene podzemnými formáciami a toto teplo možno využiť prostredníctvom systémov výmeny tepla. Island je príkladom krajiny, kde sa geotermálna energia vo veľkom využíva.

Bioplyn. Biotechnológia

Teraz boli vyvinuté technológie, ktoré umožňujú extrahovať horľavé plyny z biologických surovín ako výsledok chemickej reakcie rozkladu zlúčenín s vysokou molekulovou hmotnosťou na zlúčeniny s nízkou molekulovou hmotnosťou v dôsledku aktivity špeciálnych baktérií (ktoré sa podieľajú na reakcia bez prístupu kyslíka zo vzduchu).

Schéma reakcie: biomasa + baktérie => horľavé plyny + iné plyny + hnojivá.

Biomasa je odpad z poľnohospodárskej výroby (chov hospodárskych zvierat, spracovateľský priemysel). Hlavnou surovinou na výrobu bioplynu je hnoj, ktorý sa dodáva do bioplynovej stanice. Hlavným produktom bioplynovej stanice je zmes horľavých plynov (90 % zmesi tvorí metán). Táto zmes sa dodáva do elektrární.

Obnoviteľné zdroje (okrem vodnej energie, ktorá klesá) majú spoločnú nevýhodu: ich energia je veľmi slabo koncentrovaná, čo spôsobuje značné ťažkosti pri praktickom využití. Náklady na obnoviteľné zdroje (nepočítajúc vodné elektrárne) sú výrazne vyššie ako tradičné. Na výrobu elektriny vo výkonovom rozsahu od niekoľkých do desiatok kilowattov je možné úspešne využiť slnečnú aj veternú a iné druhy energie. Tieto druhy energie však nie sú sľubné na vytváranie výkonných priemyselných zdrojov energie.

Lekcia - prednáška (fyzika – 11. ročník)

Téma lekcie: „ĽUDSTVO A ENERGIA“

Cieľ: zvážiť spôsoby, ako vyriešiť nevyhnutnú globálnu energetickú krízu.

Úlohy:

Zdôrazniť energetiku ako jednu z prioritných oblastí hospodárskeho, vedeckého a technického rozvoja Ruska v 21. storočí.

Zvážiť alternatívne zdroje energie ako možné možnosti na prekonanie energetickej krízy, identifikovať ich výhody a nevýhody.

Venujte pozornosť environmentálnej zložke každého alternatívneho zdroja energie.

Študijné otázky:

Nevyhnutnosť globálnej energetickej krízy.

Alternatívne zdroje energie:

a) slnečná energia;

b) veterná energia;

c) energia oceánov;

d) Geotermálna energia.

3. Čo pomôže vyriešiť globálnu energetickú krízu?

Počas vyučovania.

Organizačný moment.

Formulácia problému:

Učenie sa nového materiálu :

Zhrnutie lekcie . Reflexia

Domáca úloha

S. Štúdium nového materiálu

Prvá študijná otázka:

Kde je začiatok konca, ktorým sa začiatok končí?

K. Prutkov

V roku 1996 predseda vlády Ruska schválil prioritné smerovanie rozvoja domácej vedy a techniky, ako aj kritických technológií na federálnej úrovni, ktoré určila vládna komisia pre vedecko-technickú politiku. Patria sem oblasti a technológie, ktoré sú uznávané ako najperspektívnejšie z hľadiska ekonomického, vedeckého a technického rozvoja Ruska v 21. storočí. a na ktoré sa štát zaväzuje dohliadať a financovať ich. Zoznam priorít je:

• Základný výskum;

  Informačné technológie a elektronika;

  Výrobné technológie;

  Nové materiály a chemické produkty;

  Technológie živých systémov;

  Doprava;

  Palivo a energia;

  Ekológia a racionálne využívanie prírodných zdrojov.

Vzhľadom na dôležitosť nastolenej otázky navrhujem hovoriť o jednej z uvedených priorít – energetike.

Všeobecne sa uznáva, že hlavným faktorom určujúcim rozvoj materiálnej kultúry je tvorba a využívanie zdrojov energie. Energia je najdôležitejším nositeľom technologického pokroku a zlepšovania životnej úrovne ľudí.

Súčasná priemerná úroveň spotreby energie za rok na osobu je podľa OSN približne 5 kW na osobu, súčasná úroveň v najvyspelejších krajinách je 14 kW.

Výroba, transformácia a zachovanie energie sú základné procesy skúmané v rôznych odvetviach vedy. Hlavným vzorom, ktorý fyzika stanovila, je zákon zachovania energie. Na základe tohto zákona sa predpovedá celosvetová kríza vo výrobe energie. Nevyhnutnosť globálnej energetickej krízy je teraz plne uvedomená, a preto sa energetický problém pre vedu a techniku ​​stal problémom číslo jedna. V súčasnosti sa ako hlavné energetické zdroje využívajú organické palivá: ropa, zemný plyn, uhlie, rašelina. Zásoby chemickej energie vo fosílnych palivách sa nahromadili počas dlhého obdobia existencie Zeme v dôsledku biologických procesov. Preto na základe zákona zachovania energie bude ľudstvo, ak nenájde iné zdroje energie, postavené pred potrebu obmedziť jej spotrebu. A to povedie k zníženiu úrovne materiálneho blahobytu ľudstva.

Éra minerálnej energie, ktorá sa sotva začala, s najväčšou pravdepodobnosťou čoskoro skončí. Existujú najmenej tri dôvody, ktoré podporujú túto predpoveď:

Počet minerálov je obmedzený,

Ich používanie znečisťuje životné prostredie,

Ich rezervy sú nenahraditeľné.

Napríklad sa verí, že uhlie, ropa a plyn sú neobnoviteľné zdroje energie len do tej miery, do akej súčasná miera ich využívania je miliónkrát vyššia ako rýchlosť tvorby.

Akademik A.E. Sheindlin verí, že „existujú tri spôsoby, ako vyriešiť globálne energetické problémy budúcnosti: hľadanie nových zdrojov energie, efektívnejšie využívanie existujúcich zdrojov a napokon racionálne využívanie vyťaženej energie“.

V poslednom čase sa všade zvyšuje pozornosť na využívanie obnoviteľných zdrojov energie: slnečná energia, veterná energia, moria a oceány, geotermálne teplo z podzemných zdrojov, t.j. hlboké teplo Zeme.

Prísne vzaté, vodné zdroje sú tiež druhom obnoviteľného zdroja energie. Výroba elektriny vo vodných elektrárňach je plne rozvinutá a je široko rozvinutou oblasťou veľkorozmernej energetiky. Ak vezmeme do úvahy prietoky riek celej zemegule z energetického hľadiska, dostaneme obrovské číslo, ktoré ukazuje, že každý rok by sme mohli bez výrobných nákladov využiť výkon vodnej elektrárne vo výške 210,10 9 kW. neobmedzený počet rokov.

Za ekonomicky realizovateľné sa však považuje použitie elektriny s výkonom len 7·10 9 kW, t.j. približne 3,3 % možnej výroby elektriny. Dôvodom je skutočnosť, že prehradenie riek vodou stúpajúcou do malej výšky nie je zvyčajne ekonomicky opodstatnené, najmä ak sú úrodné pôdy vystavené záplavám, pretože úroda je oveľa cennejšia ako prijatá energia.

Je tu aj faktor negatívneho vplyvu na životné prostredie – zasoľovanie a alkalizácia úrodných pôd.

Navyše, málo prebádaným dôsledkom výstavby vodných elektrární je podľa niektorých seizmológov a geológov takzvaná „indukovaná seizmicita“ v oblasti, kde sa nachádzajú výkonné vodné stavby a veľkoobjemové nádrže. Vplyv samotných nádrží na miestne klimatické podmienky je dvojakého charakteru – ochladzovacie a otepľovacie účinky. Premena vodnej energie na elektrickú energiu má preto v porovnaní s inými typmi obnoviteľných zdrojov energie za následok značné environmentálne dopady. Úloha výstavby vodných elektrární preto spočíva v riešení zložitých problémov s ich pomocou: výstavba vodných elektrární je vhodná tak na výrobu elektriny, ako aj na rozvoj riečnej plavby, poľnohospodárstva a rybolovu, ako aj takmer energeticky náročných. podniky, ktoré by mohli využívať lacnú energiu z vodných elektrární bez toho, aby na tieto účely budovali ďalšie elektrické vedenia.

Druhá študijná otázka:

Navrhujem hovoriť o vývoji vyššie uvedených nových, alternatívnych zdrojov energie.

a) Slnečná energia . „Pri pohľade na Slnko prižmúrte oči a smelo na ňom uvidíte škvrny“ K. Prutkov.

Všetka slnečná energia, ktorá sa dostane na zemský povrch, je asi 2,2·10 21 J za rok. Solárna energia predstavuje „večný“ a potenciálne obrovský zdroj energie, ktorý nezanáša žiadne znečistenie do životného prostredia. Známe sú však aj nevýhody slnečnej energie.

Po prvé, slnečné žiarenie na zemskom povrchu je zdrojom energie s relatívne nízkou hustotou. Na hladine mora sa teda v dôsledku absorpcie spôsobenej vodnou parou, ozónom a oxidom uhličitým tok žiarenia oslabuje na približne 1000 W/m2. Táto okolnosť nás núti zbierať slnečnú energiu zvyčajne z dosť veľkej plochy. Napríklad na výrobu energie s kapacitou 100 MW je potrebné odobrať elektrinu z oblasti 1 km štvorcový.

Po druhé, v danej lokalite nie je slnečné žiarenie konštantné v závislosti od dennej doby a podlieha výkyvom v dôsledku poveternostných podmienok. Z tohto dôvodu musí mať každé solárne zariadenie buď zariadenie na uskladnenie energie, alebo záložné energetické zariadenie využívajúce iný zdroj energie. Tieto nevýhody spôsobujú vysoké náklady na inštaláciu solárnej energie.

Typický solárny vykurovací systém pozostáva zo strešných plochých kolektorov. Zberač je čierny plech, v spodnej časti dobre izolovaný. Vrch platne je pokrytý sklom alebo plastom, ktorý prepúšťa svetlo, ale neprepúšťa infračervené tepelné žiarenie. V priestore medzi sporákom a sklom sú umiestnené potrubia s chladiacou kvapalinou (voda, olej, vzduch atď.). Slnečné žiarenie, prenikajúce cez sklo alebo plast do kolektora, je absorbované potrubím a pieckou a ohrieva chladiacu kvapalinu.

V súčasnosti sa domy vyhrievané slnkom stavajú v mnohých krajinách – Japonsko, Kanada, Nemecko, Francúzsko, USA a iné. V Spojených štátoch sa teda vykurovanie a klimatizácia pomocou solárnej energie vyrába v 35 % budov.

Pre zvýšenie teploty vykurovaného objektu sú solárne inštalácie vybavené koncentrátormi slnečného žiarenia. Koncentrátor je súbor zrkadiel, ktoré zbierajú (zaostrujú) slnečné lúče. Na tomto princípe je založená prevádzka takzvaných solárnych pecí. Najväčšia solárna pec na svete bola postavená vo Francúzsku, v Pyrenejach, s tepelným výkonom 1 MW. Celková plocha zrkadiel tejto pece je asi 2500 m2. v ohnisku pece sa dosiahne teplota asi 3800 °C, v ktorej sa môže roztaviť a spracovať najviac žiaruvzdorných látok.

Hlavnou prekážkou rozsiahlej výroby elektriny zo solárnych elektrární je ich vysoká odhadovaná cena, ktorá je spôsobená požiadavkou na veľkú plochu energetických prijímačov a ich ciest. A teplo: náklady na 1 kW inštalovaného výkonu sú v súčasnosti 150-300 tisíc rubľov.

Polovodičové fotovoltaické konvertory (PVC) sa používajú na priamu premenu slnečného žiarenia na elektrickú energiu. A tu sa dosiahli určité úspechy pri vytváraní zariadení na špeciálne účely a zariadení s nízkym výkonom. FEP sa ukázali ako prakticky nenahraditeľné zdroje elektrického prúdu v kozmických lodiach. Polovodičové solárne panely boli prvýkrát inštalované na tretej sovietskej umelej družici Zeme, vypustenej 15. mája 1958. Lunokhod-1 poháňaný solárnou batériou fungoval na Mesiaci viac ako rok. Teraz sa solárne panely stali bežnou súčasťou kozmických lodí.

Preto v malých autonómnych zariadeniach, kde náklady nehrajú rozhodujúcu úlohu, je vhodné použiť slnečné žiarenie už teraz.

b) Veterná energia . „Vietor je dych prírody“ K. Prutkov.

Veterná energia je výsledkom tepelných procesov prebiehajúcich v atmosfére planéty. Rozdiel v hustotách ohriateho a studeného vzduchu určuje pohyb vzdušných hmôt. V dôsledku toho je hlavnou príčinou veternej energie energia slnečného žiarenia, ktoré sa uvoľňuje v jednej zo svojich foriem – v energii prúdenia vzduchu. Asi 2% slnečného žiarenia dopadajúceho na Zem sa premieňa na veternú energiu.

Vietor je veľmi veľký obnoviteľný zdroj energie. Jeho energia sa dá využiť takmer vo všetkých oblastiach Zeme. Uprednostňovanie využívania veterných elektrární (VE) z ekonomických dôvodov v porovnaní s akýmikoľvek možnosťami založenými na využívaní fosílnych palív je nepochybné. Všetka veterná energia potenciálne možná na implementáciu na zemskom povrchu počas roka sa odhaduje na 13·10 12 kWh. Pre praktické využitie je reálne uvažovať s 10-20% tejto energie. Náročnosť však spočíva vo veľmi veľkom rozptyle veternej energie a premenlivosti vetra, t.j. v nízkej hustote energetického toku.

Veterná energia, ktorá je veľmi zaujímavá, je jedným z najstarších zdrojov energie. Vek starých veterných turbín nie je presne stanovený. Predpokladá sa však, že takéto motory sa objavili v roku 1700 pred Kristom. Veterná energia bola široko používaná na pohon mlynov a zariadení na zdvíhanie vody v staroveku v Egypte a na Strednom východe. V Európe sa veterné mlyny objavili začiatkom 12. storočia. V Holandsku v 17. storočí. Celkový výkon veterných mlynov bol 50 – 100 MW, čo bolo vzhľadom na malý počet obyvateľov pôsobivé číslo: 50 – 100 kWh mechanickej práce na osobu za rok.

Veterné mlyny by zostali historickou kuriozitou, nebyť energetickej krízy 70. rokov. V posledných rokoch sa v Rusku aj v zahraničí opäť venovala zvýšená pozornosť práci s veternou energiou. V súčasnosti bolo vyvinutých niekoľko návrhov veterných turbín. Typická vzduchová turbína pozostáva z dvoch alebo troch vrtuľových rotorov s rozpätím lopatiek 18 m, namontovaných na vysokej kovovej veži (alebo 25 m vysokej betónovej veži). Rotor s hmotnosťou okolo 8 ton sa zvyčajne otáča rýchlosťou 5-6 násobku rýchlosti vetra. Generátor inštalovaný na veži premieňa mechanickú energiu rotácie rotora na elektrický prúd.

Používanie veterných turbín má však niekoľko problémov:

Motor sa musí zastaviť, keď vietor zoslabne a straty energie v dôsledku trenia začnú prevyšovať množstvo energie získanej z vetra;

Veterné koleso by malo vyvinúť maximálny výkon v akomkoľvek vetre - od mierneho po silný;

Ak je rýchlosť vetra príliš vysoká, vzduchová turbína vyžaduje automatické vypnutie, aby sa zabránilo preťaženiu generátora;

Pri zmene smeru vetra sa turbína musí otáčať tak, aby ju čo najefektívnejšie využila.

A napriek tomu v kontexte prudkého nárastu cien palivových zdrojov v zahraničí sú veterné parky čoraz výnosnejšie. Podľa ekonomických odhadov vykonaných na University of Massachusetts možno aj dnes v Spojených štátoch očakávať rovnaké náklady na energiu vyrobenú v jadrových a veterných elektrárňach.

Do roku 1987 boli v ZSSR vytvorené experimentálne veterné elektrárne s výkonom do 5 MW. V mnohých ukazovateľoch - spoľahlivosť, jednoduchosť použitia, efektívnosť, efektívnosť a prepravovateľnosť - sú lepšie ako zahraničné modely. Ale v mnohých regiónoch Ďalekého severu, európskej časti Ruska, Severného Uralu, Čukotky, Magadanskej oblasti atď. sa tieto veterné elektrárne určite zdajú byť ziskové. Už dnes sa autonómne zariadenia s kapacitou len niekoľkých, ba dokonca zlomkov kilowattov, široko využívajú v praxi. Sú určené najmä pre poľnohospodárske potreby - zavlažovanie, vertikálne odvodňovanie, napájanie autonómnych spotrebiteľov. Využívanie veterných elektrární pomáha chrániť životné prostredie pred znečistením, čo je z environmentálneho hľadiska veľmi dôležité.

c) Energia oceánov.

Svetové oceány zaberajú 70,8 % zemského povrchu a absorbujú asi tri štvrtiny slnečnej energie dopadajúcej na zem. Energia oceánov je nevyužitou zásobárňou energetických zdrojov. Spomedzi zariadení využívajúcich energiu oceánov sa v súčasnosti uvažuje o prílivových elektrárňach, elektrárňach vĺn a morských prúdov, v ktorých sa mechanická energia oceánu premieňa na elektrickú energiu. Prítomnosť teplotného gradientu medzi hornou a spodnou vrstvou Svetového oceánu sa využíva v takzvaných hydrotermálnych elektrárňach.

Novým smerom vo výrobe elektriny sú prílivové elektrárne (PS). Je známe, že morské prílivy sú periodické výkyvy hladiny mora spôsobené gravitačnými silami hlavne Mesiaca a v menšej miere aj Slnka. Keď sú Slnko, Mesiac a Zem na rovnakej čiare, prílivová vlna je na svojom maxime. A v prípadoch, keď je uhol Mesiac - Zem - Slnko 90°, je prílivová vlna minimálna. Priemerná výška vlny na väčšine pobreží je malá a dosahuje len asi 1 meter, ale na niektorých miestach pri pobreží môže výška prílivu a odlivu dosiahnuť viac ako 15 metrov. Napríklad v zálive Penzhina v Okhotskom mori je výška prílivovej vlny 13 m a na atlantickom pobreží Kanady (Bay of Fundy) dokonca 18 m.

Vo svojej najjednoduchšej verzii sa princíp činnosti PES scvrkáva na nasledovné: počas prílivu voda napĺňa nádrž a počas odlivu z nej vyteká, rotujúce hydraulické turbíny. Ide o takzvanú schému TES s jedným umývadlom. TPP s dvoma nádržami je o niečo komplikovanejší: vyrába energiu počas prílivu aj počas odlivu.

Celkový výkon prílivu a odlivu všetkých morí a oceánov Zeme sa odhaduje na 3·10 9 kW, čo zodpovedá energetickému potenciálu takmer všetkých riek sveta. Toto je veľké číslo. Perspektíva akejkoľvek rozsiahlej výstavby PES je však podľa vedcov veľmi pochybná. Vysvetľujú to vysoké náklady na vybudovanie VSZ a tiež skutočnosť, že ich využitie je obmedzené na niekoľko geograficky priaznivo umiestnených oblastí.

Napriek tomu boli TPP postavené: v roku 1966 vo Francúzsku, na rieke Rance, s kapacitou 240 MW, av roku 1968 v Sovietskom zväze, Kislogubskaya TPP na pobreží Barentsovho mora neďaleko mesta Murmansk. PES majú jednu významnú výhodu: proces výroby elektriny v týchto elektrárňach je šetrný k životnému prostrediu.

Medzi obnoviteľné zdroje energie patria aj morské vlny. Morské vlny sú generované vetrom, ich energia je určená stavom morskej hladiny. Priemerná vlna vysoká 3 m nesie približne 90 kW energie na 1 m dĺžky čela vlny. Praktická realizácia tejto energie však spôsobuje veľké ťažkosti. V súčasnosti je patentovaných množstvo technických riešení na premenu energie vĺn na elektrickú energiu. V Japonsku sa energia vĺn používa na autonómne poháňanie plávajúcich bójí.

Práce na využití energie morských prúdov na výrobu elektriny sú v štádiu prípravy na technickú realizáciu. V priestoroch s relatívne silnými prúdmi sa plánuje inštalovať turbíny s priemerom obežného kolesa 170 m a dĺžkou rotora 80 m, vyrobené z hliníkovej zliatiny, s možnou životnosťou minimálne 30 rokov. Prúdy vody z morského prúdu otáčajú lopatky turbíny a cez systém multiplikátorov zvyšujúcich rýchlosť otáčajú elektrický generátor pripojený k potrubiu. Náklady na elektrinu vyrobenú v takýchto elektrárňach sa podľa odborníkov očakávajú 1,8-krát nižšie ako v tepelných elektrárňach a 2,4-krát nižšie ako v jadrových elektrárňach.

V súčasnosti sa určitá pozornosť venuje energetickému využitiu teplotného gradientu rôznych vrstiev vody v moriach a oceánoch, teda vytváraniu hydrotermálnych elektrární. Experimentálne vzorky automatickej hydrotermálnej elektrárne boli demonštrované v Japonsku a USA v 80. rokoch 19. storočia. V Spojených štátoch amerických sa plánuje priama výstavba hydrotermálnej elektrárne s výkonom 1 MW, ktorá má ušetriť až 63-tisíc ton ropy denne. Zapojenie obrovských zdrojov energie oceánov do výroby energie bude mať za následok minimálny negatívny vplyv na životné prostredie.

d) Geotermálna energia.

Problém využitia zemského tepla na výrobu energie je veľmi zaujímavý. Geotermálna energia je prakticky nevyčerpateľný zdroj energie. Je známe, že s rastúcou hĺbkou zemských vrstiev teplota stúpa. To vedie k tomu, že z útrob Zeme na jej povrch nepretržite prúdi tepelný tok značného výkonu, podľa prepočtov 30-krát väčší ako výkon všetkých elektrární na svete. V súčasnosti prebieha intenzívny výskum problematiky využívania geotermálnych zdrojov (podzemné zásoby horúcej vody a pary; zdroje spojené s teplom suchých hornín) na výrobu elektrickej energie.

Prvý úspešný pokus využiť teplo Zeme na výrobu elektriny sa uskutočnil v Lorderello (Taliansko) v roku 1904, kde sa suchá para vychádzajúca zo zeme použila v cykle parnej turbíny. Kapacita tejto geotermálnej elektrárne je teraz 390 MW.

Dnes vo svete ešte nie je dostatok skúseností na spoľahlivé odhadnutie všetkých nákladových ukazovateľov geotermálnej energie, ale jedno je jasné, že rozvoj geotermálnych zdrojov je spojený s veľmi veľkými finančnými nákladmi. Okrem toho prevádzkové skúsenosti viacerých zahraničných geotermálnych elektrární, vrátane najväčšej svetovej stanice „Big Geysers“ (USA, 12,5 MW), ukázali, že množstvo faktorov spojených s ich prevádzkou má negatívny vplyv na životné prostredie. Medzi ne patrí predovšetkým sírovodík obsiahnutý v pare. Prítomnosť sírovodíka vo vzduchu vytvára nepríjemný zápach a môže spôsobiť koróziu zariadení a materiálov. V termálnych vodách je rozpustených veľa škodlivých látok, ako je arzén, selén, ortuť. Nie vždy je možné takúto vodu vypúšťať do prírodných nádrží. Pri diskusii o environmentálnych otázkach využívania geotermálnych elektrární je tiež potrebné pamätať na to, že ťažba veľkého množstva vody a pary na povrch môže ovplyvniť mikroklímu oblasti, čo vedie k nestabilite zemskej kôry a zemetraseniam. Spôsob čerpania odpadových vôd do neproduktívnych studní je dosť radikálny. Takáto injekcia však zvyšuje náklady na ťažbu geotermálnych ložísk.

Napriek tomu sa v mnohých krajinách po celom svete pracuje na štúdiu problému využívania geotermálnej energie, pretože jej zásoby sú nevyčerpateľné. Navyše, na rozdiel od slnečnej energie, ktorá kolíše nielen denne, ale aj v závislosti od ročného obdobia a počasia, geotermálna energia môže byť generovaná priamo. Predpokladá sa, že pri vhodnom rozvoji geotermálnych elektrární bude nimi vyrobená energia stáť menej ako energia získaná akýmkoľvek iným spôsobom.

Tretia študijná otázka:

Žiaľ, rozsiahle využitie uvažovaných alternatívnych zdrojov energie si vyžaduje výrazné zlepšenia, dlhý čas a enormné finančné náklady, a preto je to úloha na dohľadnú budúcnosť.

Preto všetky nádeje na vyriešenie globálnej energetickej krízy spočívajú vo využívaní jadrovej a termonukleárnej energie. Jadrová energia, podobne ako iné druhy energie, nemôže byť úplne čistá a neovplyvňovať životné prostredie. Ale termojadrové reaktory s deutériovo-tríciovým palivom majú oproti jadrovým reaktorom značné výhody z hľadiska ich dopadu na životné prostredie. Je to spôsobené oveľa menej prchavým rádioaktívnym odpadom, menšou zraniteľnosťou voči únikom chladiacej kvapaliny a iným núdzovým situáciám.

Ale otázka prevádzky termonukleárneho reaktora súvisí s problémom riadenia termonukleárnej fúznej reakcie. Riešenie tohto problému je spojené s veľkými materiálnymi nákladmi, na ktoré nie je možné vyčleniť verejné prostriedky v žiadnej krajine, to môže urobiť len skupina štátov. A preto sa nádeje vkladajú do komerčného termonukleárneho reaktora. kedy to bude? Akademik E.P. Velikhov odpovedá na túto otázku:

„Myslím si, že na uskutočnenie plánovaného prechodu na nevyčerpateľný zdroj energie už v tomto dvadsiatom storočí by sme mali spoločne vytvoriť experimentálny termonukleárny reaktor. To by bol, samozrejme, významný krok vpred. Vedeli by sme presnejšie, s čím môžeme počítať a aké ďalšie úsilie treba vynaložiť... Bez medzinárodnej spolupráce by boli výsledky slabšie... Teraz máme predbežný návrh inštalácie. Vo vedeckej praxi nikdy nič také nebolo a takýto predbežný návrh by si žiadna krajina nemohla vyrobiť sama. Subjektívne a objektívne vedená syntéza je jedinečnou oblasťou spolupráce. Výskum v oblasti magnetickej plazmy nemá nič spoločné s vojenskými účelmi, zatiaľ sa nestal obchodným tajomstvom. Každý chápe, že riadená termonukleárna fúzia je potrebná a spolupráca je prospešná pre všetkých. A na to sa musíme spoliehať aj v budúcnosti. A v jednom zo svojich prejavov akademik L.A. Artsimovič povedal, že „problém riadenej termonukleárnej reakcie bude určite vyriešený, ak to ľudstvo bude skutočne potrebovať“.

Myslím, že taký čas už nastal. Ale toto je téma na iný rozhovor.

Zhrnutie lekcie:

Mikrotest (odporúčané na konci hodiny, aby ste povzbudili študenta, aby bol pozorný počas hodiny učenia sa nového materiálu, aby si trénoval pamäť.

Študenti musia buď súhlasiť, alebo nesúhlasiť s prezentovanými výrokmi (pred číslo každého výroku uveďte „+“ alebo „-“)).

Globálnu energetickú krízu predpovedá zákon zachovania elektrického náboja.

Na výrobu slnečnej energie je potrebné ju zozbierať z obrovskej oblasti.

Jeden z problémov pri používaní veternej turbíny: keď vietor zoslabne, motor sa musí zastaviť, pretože je to energeticky nerentabilné.

Geotermálna energia je ekologická forma energie.

Jadrová energia pomôže vyriešiť energetickú krízu.

Domáca úloha . Pripravte projekty – prezentácie na tému „Alternatívne zdroje energie“