Человек родился быть господином, повелителем, царем природы,
но мудрость, с которой он должен править, не дала ему от рождения:
она приобретается учением.

Н.И.Лобачевский

Для многих понятия - физика и экология - кажутся несовместимыми. Ведь физика, внедрение ее результатов в промышленность представляются как один из главнейших источников загрязнения окружающей среды. Энергетика, атомная промышленность, и многие другие отрасли, широко использующие достижения физики, отрицательно влияют на окружающую среду.

Существуют различные толкования термина «экология». Экология как самостоятельная наука относится к наукам биологическим, да и сам термин «экология» был предложен немецким биологом-эволюционистом Э. Геккелем. Наряду с таким «биологическим» пониманием экологии в современном обществе существует понятие «экология» как представление об уровне техногенного загрязнения окружающей среды.

Новое понимание экологии возникло на основе теории термодинамики открытых систем и является наиболее «физическим». Это понимание экологии можно найти в работах А.А. Богданова, В.И. Вернадского. Богданов еще в начале XX века высказал мысль о том, что законы организации должны действовать не только в живой, но и неживой природе.

Пророк ХХ столетия В.И.Вернадский в начале 30-х годов, когда на смену физики Ньютона, зарождалась новая квантовая физика, писал, что «человек - это квантовая система, человек - это космос в миниатюре».

Сегодня современная научная картина мира строится на основе физических законов природы, которая должна отражать и учитывать нарастающие экологические проблемы. Влияния деятельности людей на окружающий мир, стало настолько тесным, что вторжение человека в природу уже не может быть хаотичным и безграничным. Все это должно определенным образом регулироваться, или в противном случае цивилизация окажется перед экологической катастрофой.

Решение экологических проблем в огромной степени зависит от постановки экологического образования и воспитания подрастающего поколений. Учащиеся должны хорошо знать законы природы, понимать взаимосвязь природных явлений, уметь предвидеть и оценивать последствия вмешательства в естественное течение различных процессов.

В средней общеобразовательной школе экологическое образование носит междисциплинарный характер и входит в содержания многих предметов: природоведения, географии, биологии, химии, физики и др. и как самостоятельный курс в нашей школе не ведётся, поэтому необходимо максимально использовать аспекты экологии на уроках всех дисциплин и во внеурочное время. Считают, что вопросами экологии в школе должны заниматься учителя биологии и географии. Наверное, именно поэтому в процессе становления школьного экологического образования физика оказалась далеко не в первых рядах.

Но опыт работы учителем в школе показал, что большой вклад в дело экологического образования могут внести и преподаватели физики. На первый взгляд кажется, что интересы физики и экологии противоречивы. Ведь экология изучает взаимосвязи в природе, а физика - это наука, которая лежит в основе научно-технического прогресса и вносит нарушения в

многочисленные природные взаимодействия. Однако нельзя забывать, что «физика» в переводе с греческого означает «природа». Я считаю, что необходимо использовать физику как инструмент сохранения окружающей среды.

Сегодня учебный процесс по физике весьма напряжен. Для связи предмета экологии с физикой, необходимо определить какие же виды знаний экологического характера должны войти в содержание данной дисциплины.

Определить объем экологической информации в любом предмете весьма сложный вопрос. Его конкретное решение зависит от опыта работы учителя, от времени, которое можно отвести в ходе урока на элементы экологии.

Но есть и такие уроки физики, которые вполне можно посвятить целиком изучению проблем экологии:

Изучение тепловых двигателей;

При изучении темы энергетических ресурсов;

Круговорот воды в природе;

Атмосфера;

Воздухоплавание;

Ядерная физика и др.

Успешная реализация возможностей экологического образования учащихся может быть достигнута при осуществлении всех форм обучения: урочная и внеурочная работа, элективные курсы, факультативные занятия, решение физических задач с экологическим содержанием, исследовательская работа учащихся по экологии и т.д.

К концу второго тысячелетия человечество вступило в мир сложнейших взаимозависимостей и глобальных экологических проблем. Стремительное и нарастающее вмешательство человека в природные сообщества обусловило реальную угрозу существованию окружающей нас среды. Сегодня в числе основных забот жителей Земли - проблемы экологии.

Воспитание человека, способного жить в гармонии с природой - важнейшая задача школы. Учащиеся должны осознать мысль о том, что законы природы познаются не только с целью их применения на благо людей, но и для того, чтобы человек не нарушал гармонии окружающего его мира.

Важно укрепить такую жизненную позицию: небрежное, безответственное отношение к природе безнравственно; чувство ценности, окружающей нас природы обогащает духовный мир человека, возвышает его моральные принципы. Ведь, по словам писателя С. П. Залыгина, «отношение человека к окружающей среде - это уже и сам человек, его характер, его философия, его душа, его отношение к другим людям».

Преподавание физики и географии
Песоцкая Наталья Александровна и Давыдова Лариса Емельяновна
Интегрированный урок /физика+география/

«Экологические проблемы энергетики»
Цель:
Образовательная: освещение проблем, возникающих при использовании человечеством тепловых двигателей и путей их решения;
Развивающая: закрепить и привести в систему знания о тепловых двигателях, используя межпредметные связи по физике, географии, экологии;
Воспитательная: способствовать пониманию собственных интеллектуальных достижений в области физики, географии, формирование экологических знаний
Тип урока: интегрированный урок совершенствования теоретических знаний и практических навыков
Оборудование: таблицы (принципиальная схема ТЭС, ГЭС и энергия воды, ядерный реактор и схема ЯТЦ), паровая и газовая турбины, ДВС
Ход урока:

Эпиграфы к уроку:
«Мы столь радикально изменили нашу среду, что теперь для того, чтобы существовать в этой среде, мы должны изменить себя»
Норберт Винер
«Есть такое правило: встал поутру, умылся, привёл себя в порядок – и сразу же приведи в порядок свою планету»
А. Сент-Экзюпери

Вопрос учителя физики: «Что вам пригодится сегодня на уроке?»

Ответы ребят: «Знания, умения ориентироваться по карте, работать со схемами, навыки решения задач, умения работать в группе»
Учитель географии
«Наша школа выбрала естественно – математический цикл. Давайте составим кластер, отражающий список профессий, исходящих из темы нашего урока»
Моя будущая профессия: энергетик, инженер, электрик, эколог, и др.

Учитель физики:
Класс разделён на группы, примерно равные по силам. Оценивать работу учащихся будет жюри в составе школьной администрации.
1 этап
Учитель физики: Каждая группа получила задание на дом составить проект по одной из выбранных ими типов электростанций.
Начинает 1 группа с защитой проекта по ТЭС.
В структуре выработки электроэнергии преобладают ТЭС, работающие на угле, мазуте, природном газе. На долю ТЭС в мировом производстве приходится 62%. По размерам выработки электроэнергии на ТЭС лидирует США, Китай, Россия, Япония, Германия. Но по доле ТЭС в общей выработке электроэнергии выделяются другие страны: Польша, ЮАР, «нефтяные страны». Доля ТЭС в электроэнергетике Казахстана составляет более 90%. Большая часть энергии производится на 37 ТЭС, работающих на углях Экибастузского, Майкубенского, Тургайского и Карагандинского бассейнов, на газе, на мазуте. Около 20 ТЭС работает на Экибастузском угле. В окрестностях Экибастуза работает ГРЭС-1, ГРЭС-2. В Алматинской области на берегу озера Балхаш строится Южно-Казахстанская ГРЭС. Значительного повышения КПД удалось достигнуть в результате изобретения паровой турбины. Первая паровая турбина, нашедшая практическое применение, была изготовлена шведским инженером Густавом Лавалем в 1889г. Для работы паровой турбины за счёт энергии, освобождаемой при сжигании каменного угля или мазута, вода в котле нагревается и превращается в пар. Пар нагревается до температуры 5000С и при высоком давлении выпускается из котла через сопло. При выходе пара внутренняя энергия нагретого пара преобразуется в кинетическую энергию струи пара. Скорость струи пара может достигнуть 1000м/с. Струя пара направляется на лопатки турбины и приводит турбину во вращение. На одном валу с турбиной находится ротор электрического генератора. Таким образом энергия топлива преобразуется в электрическую энергию. Современные паровые турбины обладают высоким КПД. Мощность современных энергоблоков котёл-турбина-генератор достигает 1.2∙106кВт. Для повышения КПД на многих электростанциях тело, отбираемое от паровой турбины, используется для нагревания воды. Горячая вода поступает в систему бытового и промышленного теплоснабжения. КПИ топлива в такой электроцентрали (ТЭЦ) повышается до 60-70%.

Учитель географии: При сгорании топлива образуется такие вредные для растений, животных и человека вещества как оксиды азота, углеводороды, оксиды углерода, сернистые соединения, сажа. Какие воздействия на организм человека оказывают вредные выбросы?

Ответ учащегося:
СО – оксид углерода при вдыхании связывается с гемоглобином крови, вытесняя из неё кислород, в результате чего наступает кислородное голодание, сказывающееся на ЦНС. Высокая концентрация может вызвать смерть. Диоксид азота вызывает сильное раздражение слизистых оболочек глаза, а при вдыхании – образование азотной и азотистой кислот в дыхательных путях. Сернистый газ приводит к онкозаболеваниям. Сажа действует на лёгкие, возрастает опасность заболевания раком. Чтобы избежать всего этого человек строит дымовые трубы на высоте более 300м с обязательной установкой специальных насадок на них для улавливания ядовитых газов так называемые пылеуловители: с использованием силы тяжести; инерционные пылеуловители, использующие силы инерции при повороте газового потока; центробежные пылеуловители, основанные на действии центробежных сил инерции (циклоны); рукавные фильтры, основанные на фильтрации запыленного газа через ткани; электрические пылеуловители, действие которых основано на использовании сил притяжения.

Учитель физики: продолжает 2 группа с проектом защиты ГЭС.

Ответ учащегося: примерно 20% мирового производства электроэнергии обеспечивают ГЭС. По общим размерам выработки электроэнергии на ГЭС выделяются Канада, США, Бразилия, Россия, Китай. Из экономически развитых стран мира практически всю электроэнергию на ГЭС получает Норвегия, затем Бразилия, Австрия, Канада, Щвейцария. Из стран СНГ в эту группу входят Киргизия, Таджикистан. В Казахстане электроэнергия ГЭС занимает незначительную долю: 3 крупные электростанции – Бухтарминская, Усть-Каменогорская, Капчагайская, они обеспечивают 10% потребности страны. Использование потенциальной энергии воды насчитывает 1000лет. Водяные колёса разных типов применялись в древних цивилизациях Азии и Востока. Наибольшее развитие они получили в 18 и в сер 19вв, став основным приводом для мельниц, станков, текстильных машин и т.п. В настоящее время гидроэнергия используется для получения электроэнергии. До сих пор считается, что наиболее экономично строить ГЭС высокой мощности. В мире начитывается около 130 станций; мощность наиболее крупных станций достигает 13ГВт. Как правило используется 2 типа турбин: радиально-лопастные, обычно с большим диаметром рабочего колеса до 10м и радиально-осевые с диаметром колеса до 7м, их КПД выше и они могут работать при значительном колебании напора воды от 45 до 120м. Для получения значительного напора воды и аккумулирования энергии стремятся строить станции с высокими плотинами. ГЭС долгое время считались экологически чистыми производствами, т.к. они не дают вредных выбросов. Однако это не так. Строительство ГЭС деформирует окружающую среду, т.к. при этом создаются огромные водные бассейны, заливаются плодородные пойменные земли и лесные массивы, с поверхности водохранилищ происходит интенсивное испарение воды. Известно, что площадь всех искусственных водоёмов в СНГ равна территории Франции. Американскими учёными установлено, что сооружения высотных плотин и накопление больших объёмов воды повышает сейсмичность в районе станции. Искусственное землетрясение наблюдалось также при заполнении водохранилища Нурекской ГЭС.

Учитель физики: Каковы меры преодоления негативного воздействия гидроэнергетики на окружающую среду?

Ответ учащегося: В некоторых водохранилищах из-за мелководий происходят неблагоприятные гидробиологические процессы, влекущие за собой разложение органических веществ и цветение воды, ухудшающие санитарное состояние водоёма. Это отрицательное влияние можно использовать для выращивания риса, водоплавающих птиц, ондатры, нутрии и т.д. Заиливание прибрежной зоны нежелательно во многих отношениях, но оно создаёт возможность получения удобрений из ила. В перспективе – создание малых ГЭС единичной мощности 30кВт на небольших водоёмах. Создавая малые ГЭС можно получить электроэнергию не воздействуя на природную среду так сильно, как при воздействии крупной ГЭС.

Учитель географии: Слово 3 группе. Проект по АЭС.

Ответ учащегося: АЭС в мире обеспечивают 17% мировой выработки электроэнергии; они работают уже в 32 странах мира. Больше всего АЭС в США, Франции, Японии, Германии, России, Канаде. А по доле АЭС в общей выработке выделяются Литва, Франция, Бельгия. Атомная энергетики вполне обеспечена сырьём. К числу главных производителей уранового концентрата относятся Канада, Австралия, Намибия, США, Россия. Единственная атомная электростанция в Казахстане находилась в городе Актау с реактором на быстрых нейтронах с мощностью в 350 МВт. АЭС работала в 1973-1999 годах. В настоящий момент атомная энергия в Казахстане не используется, несмотря на то, что запасы (по данным МАГАТЭ) урана в стране оценены в 900 тысяч тонн. Основные залежи находятся на юге Казахстане (ЮКО и Кызылординская области), западе в Мангыстау, на севере Казахстана (месторождение Семизбай).
Сейчас рассматривается вопрос о строительстве новой атомной электростанции мощностью 600 МВт в г. Актау. В стране эксплуатируются около 5 исследовательских ядерных реакторов.
Ядерный реактор – это техническая установка, в которой осуществляется самоподдерживающаяся цепная реакция деления ядер урана с освобождением ядерной энергии. Ядерный реактор состоит из активной зоны и отражателя, размещённых в защитном корпусе. Активная зона содержит ядерное топливо в виде топливной композиции в защитном покрытии и замедлитель. Топливные элементы имеют вид тонких стержней. Они собраны в пучки и заключены в чехлы. Такие сборные композиции называются сборками или кассетами. Вдоль топливных элементов двигается теплоноситель, который воспринимает тепло ядерных превращений. Нагретый в активной зоне теплоноситель двигается по контуру циркуляции за счёт работы насосов либо под действием сил Архимеда и, проходя через теплообменник, либо парогенератор, отдаёт тепло теплоносителю внешнего контура. Известно, что 1кг урана заменяет 20т угля. Мировые запасы энергоресурсов оценивается величиной в 13∙1012т урана.

Учитель физики: Почему АЭС считаются экологически более чистыми, чем ТЭС, с чем это связано?

Ответ учащегося: Радиоактивные выбросы угольной ТЭС в атмосферу при существующей эффективности очистки отходящих газов в 5-40 раз выше, чем АЭС. Это объясняется тем, что в одной тонне угля содержатся 1-2.5г урана и 2.5-5г тория. При расходе угля до 6млн.тонн в год общее количество урана и тория и продуктов из радиоактивного распада, проходящее через топку котлов ТЭС вместе с углём составляет от 1 до 2.5т урана и от 2 до 5т тория в год. Если на АЭС принимаются меры по локализации радиоактивных отходов, то на ТЭС и особенно вблизи золоотвалов наблюдается повышенный радиационный фон.

Учитель физики: Защита проектов закончена. Приступаем к новому этапу – решение физических

задач с экологическим содержанием 2 этап «Решение задач с экологическим содержанием»
1команде:
Сколько кубических литров природного газа нужно сжечь, чтобы повысить температуру 10л воды от 10 до 1000С? Удельная теплоёмкость воды 4200Дж/(кг∙0С), удельная теплота сгорания природного газа 4.4∙107Дж/кг. КПД нагревателя 25%. Что нужно, чтобы в окружающую среду попало как можно меньше вредных продуктов сгорания?
2 команде:
Электрическая лампа, мощностью 60 Вт опущена в прозрачный калориметр, содержащий воду массой 0.5кг. За 10мин вода нагрелась на 100С. Какую часть энергии, потребляемой лампой, калориметр пропускает в виде ЭМ излучения? Как можно уменьшить потерю энергии на излучение?
3 команде:
Какое количество воды может нагреть от 0 до 500С ветродвигатель, колесо которого имеет радиус 6м, за час работы при скорости ветра 10м/с? Какие превращения энергии происходят при этом? КПД установки 20%.

Учитель географии: Ископаемые виды топлива загрязняют окружающую среду и тому же их запасы не безграничны. Поэтому люди стремятся найти новые виды энергии, способные производить электричество и обеспечивать работу механизмов. Назовите альтернативные источники электроэнергии.
Расскажите о малоизвестных источниках энергии.
1 команда рассказывает о водородном топливе.
2 команда рассказывает о бионефти
3 команда рассказывает об использовании ветряков.
(тем временем проверяется решение задач)

Учитель географии: Переходим к 3 этапу урока «Установи соответствие»
Типы станций
А. ГЭС
Б. АЭС
В. ТЭС
Технико-экономические особенности
1. Наибольшая доля производимой энергии
2. Самая высокая стоимость строительства
3. Наибольшее загрязнение атмосферы
4. Самая низкая себестоимость производимой энергии
5. создание радиационной опасности
6. Возможность размещения в электродефицитных районах
Ответы: А 2,4; Б 5,6; В 1,3

1. Термодинамика
2. Калориметр
3. Вечный двигатель
4. Теплопередача
5. Тепловой двигатель
6. КПД
7. детонация
1. Способ изменения внутренней энергии тела
2. Явление самовоспламенение горючей смеси, происходящее ещё до того, как поршень достигает верхней мёртвой точки
3. Учение о теплоте и работе
4. Устройство, которое может совершать неограниченно долго работу без затрат энергии
5. Устройство, уменьшающее теплообмен содержимого внутреннего сосуда с внешней средой
6. Двигатель, который превращает внутреннюю энергию топлива в механическую работу
7. Величина, показывающая насколько эффективно используется подводимая к машине энергия
Ответы: 1-3, 2-5, 3-4, 4-1, 5-6, 6-7, 7-2
Подведение итогов урока. Награждение команд

Название:
Номинация:
Авторы:
Золотова Светлана Евгеньевна
учитель математики
Чащина Светлана Юрьевна
Учитель химии
Усанова Виктория Васильевна
Учитель физики
Место работы: ГБОУ Гимназия № 1562 им. Артема Боровика г. Москвы
Месторасположение: г. Москва

Интегрированный урок по математике, физике, экологии

Интегрированный урок рассчитан на учащихся 8 класса и раскрывает связь математики, физики с экологией нашей планеты на примере решения экономических задач экологического содержания.

Цели и задачи:

Образовательные:

• создать у учащихся мотивы энергосберегающего поведения;
• формирование компетентности в сфере самостоятельной познавательной деятельности;
• формировать умения и навыки решать математические задачи экономического содержания.

Развивающие:

• способствовать развитию творческих способностей, умений работать с учебной информацией, анализировать; сравнивать;
• продолжить развитие навыков интеллектуальной коллективной работы, умения излагать свою точку зрения.

Воспитательные:

• воспитание личности, интересующейся важнейшими тенденциями развития планеты, проблемами окружающей среды привлечь внимание учеников к проблеме экономии энергии и энергоресурсов;
• вовлекать школьников в полезную деятельность по энерго- и ресурсосбережению;
• стимулировать интерес учащихся к практическому применению знаний, полученных в школе.

Тип урока: урок применения полученных знаний.

Ход урока

1. Организационный момент

Добрый день, ребята.

В 2017 году «Час Земли» традиционно, в десятый раз, пройдет в России и других странах мира. Кто из вас слышал про эту акцию? Когда она проходит? В чем заключается данная акция?

Главной темой Часа Земли стала экологическая ответственность каждого жителя планеты. Цель глобальной акции Час Земли — привлечь внимание к ограниченности ресурсов нашей планеты, и призвать людей бережно и ответственно относиться к тому, что дает нам природа.

На один час с 20.30 до 21.30 в Москве будет отключена подсветка более 1600 зданий и 14 парков. Очень важно, не просто задать себе вопрос: «Что лично я могу сделать для экономного энергопотребления?», а сделать хотя бы шаг в сторону экологического образа жизни. В рамках акции все желающие на час отключают свет и электрические приборы, чтобы выразить свое бережное отношение к окружающему миру.

1. Мотивация учебной деятельности

Само слово “ЭНЕРГИЯ” — какое-то на первый взгляд нематериальное. Не увидеть, не потрогать! Однако ничто вокруг нас не совершается без участия этой самой энергии.

В данном видеофильме вам напомнили, откуда в наши дома поступает электрическая энергия. Давайте перечислим для каких целей мы ее используем. (ответы учащихся)

Именно поэтому двадцатое столетие принято называть веком электричества. «Электрический прорыв» произошел не столько в производственной сфере электроэнергетики, сколько у потребителей электроэнергии при ее использовании в бытовых процессах.

Процессы производства электроэнергии, которую мы потребляем, наносят урон окружающей среде. Этот урон заставляет нас задуматься над возможностями снижения потребления энергии.

Проблема энергосбережения актуальна не только для наших семей, гимназии, города, страны, но и всего мира. Экономия электроэнергии дает возможность снизить собственные затраты и оказывать меньшее воздействие на окружающую среду.

Энергосбережение представляет собой комплекс мероприятий по сохранению и рациональному использованию электричества и тепла. На сегодняшнем уроке мы хотели бы подробнее рассмотреть вопрос энергосбережения в области экономии электроэнергии.

Итак, как вы сформулируете ключевой вопрос сегодняшнего урока? Тема урока: Электричество. Учимся экономить.

Потребность в энергии постоянно увеличивается. Зачастую в пустующих помещениях горят электрические лампы, бесцельно работают конфорки электроплит, светятся экраны телевизоров. Установлено, что 15-20% потребляемой в быту электроэнергии пропадает из-за небережливости потребителей.

1. Проверка и обсуждение выполнения домашней работы

• На выходные мы дали вам следующее задание: Составить энергетический паспорт квартиры. Для этого необходимо было с родителями заполнить предложенную вам таблицу и рассчитать расходы семьи за использование …..

Название:
Номинация: Школа, Конспект урока,школа, алгебра 8 класс
Авторы:
Золотова Светлана Евгеньевна
учитель математики
Чащина Светлана Юрьевна
Учитель химии
Усанова Виктория Васильевна
Учитель физики

Гончар Елена Леонидовна

учитель физики,

учитель-методист

МОУ «Школа №26 г.Донецка»

УРОК-БЕСЕДА ПО ФИЗИКЕ «ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ДЛЯ КАЖДОГО»

АННОТАЦИЯ: урок направлен на воспитание экологического сознания у учащихся, должен способствовать организации навыков экологически устойчивого и безопасного стиля жизни, привлечь внимание к проблемам использования энергии, экономии энергии и энергоресурсов, охране окружающей среды; предлагаемый материал создаёт мотивацию для сбережения ресурсов и энергии, вовлекает школьников в полезную деятельность по энерго- и ресурсосбережению, стимулирует интерес к научным исследованиям и практическому применению знаний.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: энергосбережение, окружающая среда, энергетика, электроприборы, источники энергии, техника безопасности.

Задачи:

Помочь школьникам осознать важность экологии, как науки, научить бережно обращаться с ресурсами Земли, воспитывать доброжелательное отношение к окружающей среде, научить принимать верные решения по вопросам окружающей среды и принимать осмысленные действия.

Цели урока : обучающие:

Создать условия для ознакомления учащихся с видами электроприборов, назначением электросчетчика, устройством утюга;

Содействовать развитию умения рассчитывать количество потребленной электроэнергии и её стоимость;

Создать условия для формирования первоначальных умений правильной эксплуатации электроприборов и знания правил техники безопасности при их использовании.

развивающие:

Способствовать развитию у школьников умений выделять главное в изучаемом;

Способствовать развитию аналитического мышления, расширению кругозора;

Формировать умения выполнять операции анализа, синтеза, классификации, способность наблюдать, делать выводы, выделять существенные признаки объекта, выдвигать гипотезы и применять их при решении задач разного уровня.

воспитательные:

Способствовать воспитанию у учащихся экономического мышления;

Развитию самостоятельности и коммуникативности в работе;

Формировать бережное отношение к энергоресурсам и бытовой технике.

Тип урока: комбинированный.

Формы ведения урока: диалог, беседа, объяснение, практическая работа, упражнения, инструктаж, работа с технической документацией, профориентационная деятельность.

Формы организации учебно-познавательной деятельности учащихся : групповая работа, индивидуальная, общеклассная, работа с текстом.

План урока

I. Организационный момент.

II. Актуализация опорных знаний и умений учащихся. Повторение правил безопасности труда. Создание проблемной ситуации: «Все энергетические ресурсы исчерпаны. Как найти выход из сложившейся ситуации?»

III. Изучение нового материала.

1.Понятие об электросчетчике. Расчет стоимости потребленной электроэнергии.

2.Использование энергосберегающих технологий в быту.

3.Виды бытовых электроприборов.

4.Устройство электроприборов.

Ход урока

І . Вступительное слово учителя.

В недалеком прошлом маломощные электростанции, работающие на угле и нефти с трудом обеспечивали потребности человека. Но и потребности были очень скромные. Естественно и речи не было, что Земля может исчерпать свои ресурсы. Но численность жителей Земли растет в геометрической прогрессии и тем самым увеличивается потребность в энергии. Ученые пытаются решить эту проблему. Международные конференции, научные книги, исследования посвящены поиску дешевых, доступных, экологически безопасных решений. Вот и сегодня на уроке мы поговорим на эту тему. Как мы понимаем эту проблему, что можем сделать для сохранения богатств нашей планеты?

ІІ . Актуализация опорных знаний и умений учащихся.

Беседа.

1.Скажите, какую роль играет в нашей жизни электрический ток.

2.Какие элементы электрической цепи вам известны?

3.Что такое сопротивление проводника? В каких единицах оно измеряется?

4.Как можно выразить работу электрического тока через мощность и время?

5.Каково общее назначение всех электроприборов?

6.Назовите электроприборы, используемые в быту.

7.Какие светильники установлены в вашей квартире? Постарайтесь определить их виды и назначение. Какими светильниками вы пользуетесь чаще?

8.Что является необходимым условием для работы перечисленных приборов?

9.Какой прибор показывает нам количество израсходованной энергии?

ІІІ. Обсуждение темы.

Учитель: Что такое энергетика?

Энергетика - это отрасль хозяйства, охватывающая энергетические ресурсы, выработку, преобразование, передачу и использование различных видов энергии.

А как давно человек начал использовать энергию?

Учитель: Около 500 тыс. лет назад, человек впервые освоил энергию огня- тепловую энергию от сгорания древесины.

10 тыс. лет назад с возникновением земледелия, потребность в энергетических ресурсах возросла, и человек стал строить мельницы, работающие на энергии воды и ветра. Но с ростом промышленного производства и увеличения численности населения Земли, человек строит теплоэлектростанции работающие на основе каменного угля, нефти и природного газа. Широко осваивается энергия рек- гидроэлектростанции. В конце 20 века освоена атомная энергия, но и это уже не удовлетворяет потребности человека. Но есть и нетрадиционные источники энергии- ветроэлектростанции (используется ветер, заставляющий вращаться турбины и таким образом производит электричество), гелиолектростанции- энергия солнца, геотермальные(пар от воды, нагретый глубоко в Земле, используется для того чтобы повернуть турбины, подключенные к электрическим генераторам.) Человек пытается использовать энергию приливов и отливов, морских течений, жидкого водорода, синтетического топлива. Но как обстоят экологические проблемы при использовании тех или иных источников для получения энергии?

Учитель: Использование тепловой энергии приоритетна. Но! Еще Д.И. Менделеев говорил, что использование нефти Это все равно что сжигать деньги в печи, хотя нефть в чистом виде не используется, а только мазут- продукт её переработки. И ещё при сжигании любого топлива расходуется большое количество кислорода и выделяется углекислый газ в таком количестве,что приводит к экологической проблеме- создаётся “ парниковый эффект”. Это приводит к потеплению климата и как последствия наводнения (нам хорошо знакомы стихийные бедствия в Европе.) При сгорании топлива загрязняется окружающая среда, это приносит вред животным (они либо покидают свои места, либо гибнут, либо происходит мутации в развитии) , изменяется качество питьевой воды, чрезмерное цветение и зарастание водоемов. Это приводит к экологическим катастрофам. Продолжаться так, конечно, до бесконечности не может. Нужна альтернатива, и мы с вами знаем, что тепловые ресурсы не бесконечны.

Назовите исчерпаемые и неисчерпаемые источники энергии.

Расчет стоимости потребленной электроэнергии.

Пример 1. Имеется электрическая лампа, рассчитанная на ток мощностью 100 Вт. Ежедневно лампа горит в течение 6 часов. Найти работу тока за один месяц (30 дней) и стоимость израсходованной энергии при тарифе 2,45 гривны за 1 кВт*ч.

Использование энергосберегающих технологий в быту.

Зависит ли расход электроэнергии от времени года?

Ребята, а надо ли нам с вами рационально и бережно относиться к электроэнергии? Создание проблемной ситуации

Какие пути экономии электроэнергии вы можете предложить?

Не включать осветительные и электронагревательные приборы без надобности;

Используйте экономичный режим работы бытовых электроприборов (стиральных машин, электроплит, пылесосов);

Уходя из квартиры, убедитесь, что все электроприборы выключены (это правило одновременно является и правилом противопожарной безопасности).

В зависимости от назначения электроприборы условно разделяют на следующие группы:

Для приготовления пищи (плиты, миксеры, овощерезки, соковыжималки, кофеварки, тостеры, блендеры и т.д.);

Нагрева жидкости (чайники, самовары, кипятильники, водонагреватели);

Дополнительного обогрева и вентиляции помещений (радиаторы, камины, конвекторы, вентиляторы, кондиционеры);

Личной гигиены (утюги, фены, грелки);

Проведения досуга (музыкальные центры, магнитофоны, телевизоры);

Бытовая техника (стиральные машины, холодильники, пылесосы);

Средства связи (телефоны, радиотелефоны);

Электроинструменты (паяльники, выжигатели, глянцеватели, дрели и т.д.).

Каждый электроприбор имеет технический паспорт, в котором указывается напряжение, мощность, номер стандарта, год выпуска, название изготовителя, который находится на корпусе прибора в виде таблички, а так же инструкцию по применению, где указаны правила эксплуатации, особенности ухода за прибором, возможные неисправности и причины их устранения, гарантийные обязательства.

IV . Устройство электронагревательных приборов.

Учитель: исчерпаемые источники энергии - это нефть, газ, уголь, уран. То что они могут иссякнуть это одна проблема, но отходы этих станций смертельно опасны для человека. Неисчерпаемые источники энергии - это энергия биомассы, ветра, солнца, морских волн и течений, тепло земли. К каким последствиям может привести авария на АЭС?

Учитель: Даже без аварии вокруг реактора наблюдается радиоактивный фон, что приводит к генным мутациям и онкологическим заболеваниям.

Но так ли безвредно использование ветра, солнца и воды?

Учитель: При очень многих плюсов есть минусы. Зависимость ветроэлектростанций от погоды и создается шумовое загрязнение. Уходят животные, что нарушает экологический баланс в данной местности. Человек чувствует угнетенное состояние. И при всем этом мощность таких станций невелика. В Германии созданы ветровые парки на южном побережья Ютландского полуострова, и в близи посёлка Куликово Калининградской области. Геотермальная энергия- используется в Исландии, на Камчатке.. Но горячая вода обратно никуда не закачивается, это приведет к загрязнению почв и экологическим нарушениям. Солнечных электростанций пока очень мало. Это солнечные установки, которые улавливают и преобразуют энергию солнца. Но это зависимость от климатических условий и очень дорого. Такой вид энергии используется в Бразилии, Калифорнии на крышах многоэтажек.

Можно ли как то изменить ситуацию?

Учитель: Самое главное научится экономить энергию. Элементарно экономить электричество в наших квартирах, проводить теплоизоляцию окон для большего сохранения тепла. Эффективное использование энергетических ресурсов., соблюдения требований к охране природы чтобы не нарушался экологический баланс в природе, сократить расходование ресурсов. Установить средства регулирование потребление энергоресурсов (включатели и выключатели.)

V . Закрепление новых знаний и умений учащихся (рефлексия).

1.Первой группе составить правила техники безопасности, используя частицу НЕ, вторая группа составляет на основании правил безопасности 1 группы без использования частицы не, т. е. объясняет, как необходимо поступить в той или иной ситуации.

2.Разгадать кроссворд по теме «Электробытовые приборы»

1) Бытовой кухонный электроприбор.

2) Бытовой электроприбор для мытья полов

3) Бытовой электроприбор для уборки помещения

4) Электроприбор

5) Тепловой электроприбор

6) Бытовой электроприбор, используемый для обогрева помещений

7) Бытовой электроприбор

8) Кухонный электроприбор для получения сока

9) Внешняя оболочка электроприбора

10) Деталь, соединяющая электронагревательный прибор со шнуром

11) Устройство, автоматически поддерживающее температуру

12) Деталь терморегулятора имеющая отношение к прическе

13) .Важный узел холодильника

14) Жарочный шкаф с инфракрасным нагреванием

VI . Подведение итогов урока.

VII . Домашнее задание: рассчитать потребление электроэнергии в вашем доме за неделю.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

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

2) Бушуев В.В. Троицкий А.А. Энергоэффективность и экономика России.// Энергия: техника, экономика, экология. 2004. № 5.

3) Лисиенко В.Г. Щелоков Я.М. Хрестоматия по энергосбережению. Справочное издание. В 2-х книгах.- М.: «Теплоэнергетик», 2002. - 688 с.

Урок - лекция (физика – 11 класс)

Тема урока «ЧЕЛОВЕЧЕСТВО И ЭНЕРГИЯ»

Цель: рассмотреть пути решения неизбежно надвигающегося глобального энергетического кризиса.

Задачи:

Выделить энергетику - как одно из приоритетных направлений экономического и научно-технического развития России в XXI в.

Рассмотреть альтернативные источники энергии как возможные варианты преодоления энергетического кризиса, выявив их преимущества и недостатки.

Обратить внимание на экологическую составляющую каждого из альтернативных источников энергии.

Учебные вопросы:

Неизбежность глобального энергетического кризиса.

Альтернативные источники энергии:

а) Энергия Солнца;

б) Энергия ветра;

в) Энергия океана;

г) Геотермальная энергия.

3. Что же поможет решить глобальный энергетический кризис?

Ход урока.

Орг.момент.

Постановка проблемы:

Изучение нового материала :

Итоги урока . Рефлексия

Домашнее задание

Ш. Изучение нового материала

Первый учебный вопрос:

Где начало того конца, которым оканчивается начало?

К. Прутков

Еще в 1996 г. премьер-министром России были утверждены приоритетные направления развития отечественной науки и техники, а также критических технологий федерального уровня, определённые правительственной комиссией по научно-технической политике. К ним отнесены направления и технологии, которые признаны наиболее перспективными с точки зрения экономического и научно-технического развития России в XXI в. и которые государство обязуется курировать и финансировать. Список приоритетов таков:

• Фундаментальные исследования;

  Информационные технологии и электроника;

  Производственные технологии;

  Новые материалы и химические продукты;

  Технологии живых систем;

  Транспорт;

  Топливо и энергетика;

  Экология и рациональное природопользование.

Учитывая важность затронутого вопроса, я предлагаю поговорить об одном из перечисленных приоритетов – об энергетике.

Общепризнано, что основным фактором, определяющим развитие материальной культуры, является создание и использование источников энергии. Энергия – это самый главный носитель технического прогресса и повышения жизненного уровня человека.

По данным ООН, современный средний уровень потребления энергии в год на человека составляет порядка 5 кВт на одного человека, существующий уровень наиболее развитых стран – 14 кВт.

Получение, преобразование и консервирование энергии – это фундаментальные процессы, изучаемые различными отраслями наук. Основная закономерность, которую установила физика – закон сохранения энергии. На основании этого закона предсказывается глобальный кризис в получении энергии. Неизбежность глобального энергетического кризиса сейчас полностью осознана, и поэтому энергетическая проблема для науки и техники стала проблемой номер один. В настоящее время в качестве основных энергетических ресурсов используется органическое топливо: нефть, природный газ, уголь, торф. Запасы химической энергии в органическом топливе были накоплены за долгое время существования Земли благодаря биологическим процессам. Поэтому, на основе закона сохранения энергии человечество, если оно не найдет других источников энергии, будет поставлено перед необходимостью ограничения её потребления. А это приведет к снижению уровня материального благосостояния человечества.

Эра энергии полезных органических ископаемых, едва начавшись, вероятнее всего, вскоре и закончится. Можно назвать, по меньшей мере, три причины, подтверждающие этот прогноз:

Количество полезных ископаемых ограничено,

Их использование загрязняет окружающую среду,

Их запасы невосполнимы.

Так, например, считается, что уголь, нефть и газ невозобновляемые источники энергии лишь постольку, поскольку сегодняшний темп их использования в миллионы раз превышает темп образования.

Академик А.Е. Шейндлин считает, что «существует три пути решения глобальных энергетических проблем будущего: нахождение новых источников энергии, более эффективное использование существующих, и наконец, рациональное расходование добытой энергии».

В последнее время повсеместно возрастает внимание к использованию возобновляемых источников энергии: солнечной энергии, энергии ветра, морей и океанов, геотермальному теплу подземных источников, т.е. глубинное тепло Земли.

Строго говоря, гидроэнергетические ресурсы – также разновидность возобновляемых источников энергии. Производство электроэнергии на ГЭС полностью освоено и является широкоразвитым направлением большой энергетики. Если рассматривать в энергетическом плане сток рек всего земного шара, то получится огромная цифра, показывающая, что каждый год мы могли бы использовать без всяких затрат на добычу мощность ГЭС, составляющую 210·10 9 кВт, причем неограниченное число лет.

Однако, экономически целесообразным считается использование электроэнергии мощностью всего 7·10 9 кВт, т.е. приблизительно 3,3% от возможной выработки электроэнергии. Это связано с тем, что запруживание рек с подъемом воды на небольшую высоту обычно экономически не оправдывает себя, в особенности, когда затоплению подлежат плодородные земли, так как приносимый урожай оказывается значительно более ценным, чем получаемая энергия.

Также существует фактор негативного воздействия на окружающую среду – засоление и ощелачивание плодородных земель.

Кроме того, малоизученным последствием строительства плотин ГЭС является, по мнению некоторых сейсмологов и геологов, так называемая «наведенная сейсмичность» в зоне расположения мощных гидроузлов и больших по объему водохранилищ. Влияние самих водохранилищ на локальные климатические условия носит двойственный характер – охлаждающего и отепляющего воздействия. Поэтому, преобразование гидроэнергии в электричество по сравнению с другими видами возобновляемых источников энергии приводит к значительным воздействиям на окружающую среду. Поэтому задача строительства ГЭС сводится к решению с их помощью комплексных проблем: строительство ГЭС целесообразно как для выработки электроэнергии, так и для развития речного судоходства, сельского и рыбного хозяйства, а также вблизи энергоёмких предприятий, которые могли бы использовать дешевую энергию гидростанций без сооружения для этих целей дополнительных линий электропередачи.

Второй учебный вопрос:

Я предлагаю поговорить об освоении вышеперечисленных новых, альтернативных, источников энергии.

а) Солнечная энергия . «Взирая на Солнце, прищурь глаза свои, и ты смело разглядишь на нем пятна» К.Прутков.

Вся солнечная энергия, достигающая поверхности Земли, составляет около 2,2·10 21 Дж в год. Солнечная энергия представляет «вечный» и потенциально огромный источник энергоснабжения, не вносящий каких-либо загрязнений в окружающую среду. Однако известны и недостатки солнечной энергии.

Во-первых, солнечное излучение на поверхности Земли – это источник энергии сравнительно низкой плотности. Так, на уровне моря из-за поглощения, обусловленного водяным паром, озоном и углекислым газом, поток излучения ослабевает примерно до 1000Вт/м 2 . Это обстоятельство заставляет обычно собирать солнечную энергию с достаточно большой площади. Например, чтобы генерировать энергию мощностью 100 МВт, следует снимать электроэнергию с площади в 1кв.км.

Во-вторых, в данном месте солнечное излучение непостоянно по времени суток и подвержено колебаниям в связи с погодными условиями. Из-за этого каждая солнечная энергетическая установка должна иметь либо устройство для аккумулирования энергии, либо дублирующую энергетическую установку, использующую другой источник энергии. Эти недостатки вызывают большие затраты на установку для сбора солнечной энергии.

Типичная солнечная нагревательная система состоит из расположенных на крыше плоских коллекторов. Коллектор представляет собой черную плиту, хорошо изолированную снизу. Сверху плита прикрыта стеклом или пластмассой, которая пропускает свет, но не пропускает инфракрасное тепловое излучение. В пространстве между плитой и стеклом размещают трубопроводы с теплоносителем (вода, масло, воздух и др). Солнечное излучение, проникая через стекло или пластмассу в коллектор, поглощается трубами и плитой и нагревает теплоноситель.

В настоящее время дома, отапливаемые солнцем, строятся во многих странах – Японии, Канаде, Германии, Франции, США и других. Так, в США отопление и кондиционирование за счет солнечной энергии производится в 35% зданий.

Для повышения температуры обогреваемого объекта солнечные установки снабжаются концентраторами солнечного излучения. Концентратор представляет собой совокупность зеркал, собирающих (фокусирующих) солнечные лучи. На этом принципе основана работа так называемых солнечных печей. Крупнейшая в мире солнечная печь сооружена во Франции, в Пиренеях, с тепловой мощностью 1 МВт. Общая площадь зеркал этой печи около 2500 кв.м. в фокусе печи достигается температура порядка 3800° С, в ней можно плавить и обрабатывать самые тугоплавкие вещества.

Главным препятствием для крупномасштабного производства э/энергии на солнечных электростанциях является их высокая расчетная стоимость, которая обусловлена требованием большой площади энергоприемников и их дорогови зной: стоимость 1 кВт установленной мощности составляет в настоящее время 150-300 тыс. руб.

Для прямого преобразования солнечного излучения в электричество используются полупроводниковые фотоэлектропреобразователи (ФЭП). И здесь достигнуты определенные успехи при создании установок специального назначения и небольшой мощности. ФЭП оказались практически незаменимыми источниками электрического тока в космических аппаратах. Полупроводниковые солнечные батареи впервые были установлены на третьем советском искусственном спутнике Земли, запущенном 15 мая 1958г. На Луне более года работал «Луноход-1», питаемый от солнечной батареи. Теперь же панели солнечных батарей стали привычной частью космических аппаратов.

Таким образом, в малых автономных установках, где стоимость не играет решающей роли, излучение Солнца целесообразно использовать уже сейчас.

б) Энергия ветра . «Ветер есть дыхание природы» К. Прутков.

Энергия ветра - это результат тепловых процессов, происходящих в атмосфере планеты. Различие плотностей нагретого и холодного воздуха обуславливают перемещение воздушных масс. Следовательно, первопричина энергии ветра – энергия солнечного излучения, которая высвобождается в одной из своих форм – энергии воздушных течений. Около 2% поступающей на Землю солнечной радиации превращается в энергию ветра.

Ветер – очень большой возобновляемый источник энергии. Его энергию можно использовать почти во всех районах Земли. Предпочтительность применения ветровых электростанций (ВЭС) по экономическим соображениям в сравнении с любыми вариантами, основанными на использовании органического топлива, не вызывает сомнений. Вся потенциально возможная для реализации в течение года энергия ветра по поверхности Земли оценивается в 13·10 12 кВт·ч. Для практического использования реально рассматривать 10-20% этой энергии. Трудность, однако, заключается в очень большой рассеянности энергии ветра и непостоянстве ветра, т.е. в низкой плотности потока энергии.

Ветроэнергия, что очень интересно, – один из наиболее древних источников энергии. Возраст древних ветряных двигателей точно не установлен. Но считают, что такие двигатели появились в 1700 г. до н.э. Энергия ветра широко применялась для привода мельниц и водоподъёмных устройств в глубокой древности в Египте и на Ближнем Востоке. В Европе ветряные мельницы появились в начале ХII в. В Голландии в XVII в. общая мощность ветряных мельниц составляла 50-100 МВт, что с учетом небольшой численности населения представляло собой внушительную цифру: 50-100 кВт·ч механической работы на человека в год.

Ветряные мельницы так и остались бы исторической диковинкой, если бы не энергетический кризис 70-х годов. За последние годы, как в России, так и зарубежных странах вновь наблюдается усиленное внимание к работам по ветроэнергетике. В настоящее время разработано несколько конструкций ветряных двигателей. Типичная воздушная турбина состоит из двух или трёх похожих на пропеллеры роторов, с размахом лопастей 18 м, смонтированных на высокой металлической вышке (или бетонной башне высотой 25 м). Ротор, массой около 8 т, обычно вращается со скоростью, в 5-6 раз превышающей скорость ветра. Установленный на вышке генератор преобразует механическую энергию вращения ротора в электрический ток.

Однако, использование ветряных двигателей имеет несколько проблем:

Двигатель необходимо останавливать, когда ветер ослабевает, и энергетические потери на трение начинают превышать количество энергии, извлекаемой из ветра;

Ветроколесо должно развивать максимальную мощность при любом ветре – от умеренного до сильного;

Если скорость ветра становится слишком большой, воздушная турбина требует автоматического отключения, чтобы избежать перегрузки генератора;

При перемене направления ветра турбина должна поворачиваться таким образом, чтобы наиболее эффективно его использовать.

И, тем не менее, в условиях резкого подорожания топливных ресурсов за рубежом ВЭС становятся все более рентабельными. По экономическим оценкам, выполненным в Массачусетском университете, уже в настоящее время в условиях США можно ожидать одинаковой стоимости производимой энергии на АЭС и ВЭС.

К 1987 году в СССР были созданы опытные ветроэнергетические установки мощностью до 5 МВт. По ряду показателей – надежности, удобству эксплуатации, кпд, экономичности и транспортабельности – они превосходят зарубежные образцы. А вот в ряде районов Крайнего Севера, Европейской части России, Северного Урала, Чукотки, Магаданской области и др. эти ветроэнергетические установки представляются, безусловно, рентабельными. Уже сегодня широкое практическое использование получили автономные установки мощностью всего в единицы, и даже доли киловатта. В основном они предназначены для нужд сельского хозяйства – орошения, вертикального дренажа, электроснабжения автономных потребителей. Использование ВЭС способствует сохранению окружающей среды от загрязнения, что очень существенно с точки зрения экологии.

в) Энергия океана.

Мировой океан занимает 70,8% земной поверхности и поглощает около трёх четвертей солнечной энергии, падающей на землю. Энергия океана – ещё не тронутая кладовая энергетических ресурсов. В числе установок, использующих энергию океана, в настоящее время рассматриваются приливные электростанции, волновые и электростанции морских течений, в которых происходит преобразование механической энергии океана в электрическую. Наличие температурного градиента между верхними и нижними слоями Мирового океана используются в так называемых гидротермальных электростанциях.

Приливные электростанции (ПС) – это новое направление электропроизводства. Морские приливы и отливы представляют собой, как известно, периодические колебания уровня моря, вызываемые силами притяжения главным образом Луны и в меньшей степени Солнца. Когда Солнце, Луна и Земля находятся на одной прямой, то приливная волна максимальна. А в тех случаях, когда угол Луна – Земля – Солнце составляет 90°, приливная волна минимальна. Средняя высота волны на большинстве побережий невелика и достигает всего около 1 метра, однако в некоторых местах у берегов высота приливов может достигать и более 15 метров. Так, например, в Пенжинской губе Охотского моря высота приливной волны составляет 13 м, а на атлантическом побережье Канады (залив Фанди) даже 18 м.

В простейшем варианте принцип действия ПЭС сводится к следующему: во время прилива вода наполняет какой-либо резервуар, а во время отлива вытекает из него, вращая гидравлические турбины. Это так называемая однобассейновая схема ПЭС. Несколько сложнее двухбассейновая ПЭС: в ней энергия производится как во время прилива, так и во время отлива.

Общая мощность приливов всех морей и океанов Земли оценивается в 3·10 9 кВт, что соответствует энергетическому потенциалу почти всех рек мира. Это большая цифра. Однако перспектива сколько-нибудь широкого строительства ПЭС, по мнению ученых, является весьма сомнительной. Это объясняется высокой дороговизной возведения ПЭС, а еще тем, что их использование ограничено немногими географически благоприятно-расположенными районами.

И все же ПЭС построены: это в 1966 г. во Франции, на реке Ранс, мощностью 240 МВт, и в 1968 г. в Советском Союзе Кислогубская ПЭС на побережье Баренцева моря недалеко от г. Мурманска. ПЭС имеют одно значительное преимущество: процесс производства электроэнергии на этих электростанциях является экологически чистым.

К возобновляемым источникам энергии относятся и морские волны. Морские волны порождаются ветром, их энергия определяется состоянием поверхности моря. Средняя волна высотой 3 м несет примерно 90 кВт мощности энергии на 1 м длины фронта волны. Однако практическая реализация данной энергии вызывает большие сложности. В настоящее время запатентован ряд технических решения по преобразованию энергии волн в электрическую. В Японии используется энергия волны для автономного энергоснабжения плавающих буев.

В состоянии подготовки к технической реализации находятся работы по использованию энергии океанических течений для производства электроэнергии. Предполагается в районах относительно сильных течений установить турбины с диаметром рабочего колеса 170 м и длиной ротора 80 м, изготовленные из алюминиевого сплава, с возможным сроком службы не менее 30 лет. Потоки воды океанического течения вращают лопасти турбины, а через систему мультипликаторов, повышающих число оборотов, вращают соединенный с трубой электрогенератор. По оценкам специалистов, стоимость производимой электроэнергии на подобных электростанциях ожидается в 1,8 раза ниже, чем на ТЭС, и в 2,4 раза ниже, чем на АЭС.

В настоящее время уделяется определенное внимание энергетическому использованию температурного градиента различных слоев воды в морях и океанах, то есть созданию гидротермальных электростанций. Экспериментальные образцы автоматической энергетической установки гидротермального типа демонстрировались в Японии и США в 80-х годах 19 века. В США предполагается построить непосредственно гидротермальную электростанцию мощностью 1 МВт, на которую возлагается надежда экономии нефти до 63 тыс. т. в день. Вовлечение огромных ресурсов энергии океанов в энергопроизводство проявится в минимальном отрицательном воздействии на окружающую среду.

г) Геотермальная энергия.

Проблема использования тепла Земли для производства энергии представляет большой интерес. Геотермальная энергия – практически неисчерпаемый источник энергии. Известно, что с увеличением глубины земных слоёв температура повышается. Это приводит к тому, что из недр Земли к её поверхности непрерывно течет тепловой поток значительной мощности, по расчетам в 30 раз больший мощности всех электростанций мира. В настоящее время ведется интенсивное исследование проблемы использования геотермальных ресурсов (подземных запасов горячей воды и пара; источники, связанные с теплотой сухих горных пород) для производства электроэнергии.

Первая успешная попытка использовать тепло Земли для производства электричества была осуществлена в Лордерелло (Италия) в 1904 г., где в паротурбинном цикле стали использовать выходящий из земли сухой пар. Мощность этой ГеоТЭС сейчас составляет 390 МВт.

Сегодня в мире нет ещё достаточно опыта, чтобы надежно оценить все стоимостные показатели геотермальной энергии, но ясно одно, что освоение геотермальных источников связано с весьма большими финансовыми затратами. К тому же, опыт эксплуатации ряда зарубежных ГеоТЭС, в том числе крупнейшей в мире станции «Большие гейзеры» (США, 12,5 МВт), показал, что ряд факторов, связанных с их работой, отрицательно воздействует на окружающую среду. К ним, прежде всего, относится сероводород, содержащийся в паре. Присутствие сероводорода в воздухе создает неприятный запах и может вызвать коррозию оборудования и материалов. В термальных водах растворено много вредных веществ, таких, как мышьяк, селен, ртуть. Сбрасывать такую воду в естественные водоёмы можно далеко не всегда. При обсуждении экологических вопросов использования геотермальных энергоустановок необходимо также помнить, что извлечение больших количеств воды и пара на поверхность может влиять на микроклимат местности, повлечь за собой неустойчивость земной коры и землетрясения. Достаточно радикальным является метод закачки сбросовых вод в непродуктивные скважины. Но такая закачка удорожает эксплуатацию геотермальных месторождений.

И все же работы по изучению проблемы использования геотермальной энергии ведутся во многих странах мира, так как запасы её неистощимы. Кроме того, в отличие от солнечной энергии, которая имеет колебания не только суточные, но и в зависимости от времени года и от погоды, геотермальная энергия может генерироваться непосредственно. Предполагается, что при соответствующем развитии ГеоТЭС, энергия, вырабатываемая ими, будет стоить дешевле энергии, полученной любыми другими путями.

Третий учебный вопрос:

К сожалению, широкомасштабное использование рассмотренных альтернативных источников энергии требует значительных доработок, длительного времени и колоссальных финансовых затрат, и как следствие, - это задача необозримого будущего.

Поэтому, вся надежда на решение глобального энергетического кризиса возлагается на использование ядерной и термоядерной энергетики. Атомная энергетика, как и другие виды энергии, не может быть совершенно чистой и не влиять на окружающую среду. А вот термоядерные реакторы с дейтерий-тритиевым топливом имеют значительные преимущества перед ядерными реакторами с точки зрения, опять-таки, влияния на окружающую среду. Это связано с гораздо менее летучими радиоактивными отходами, меньшей уязвимостью при утечках теплоносителя и других аварийных ситуациях.

Но вопрос эксплуатации термоядерного реактора связан с проблемой управления термоядерной реакции синтеза. Решение данной проблемы связано с большими материальными затратами, на которые не возможно выделить государственные средства ни в одной стране, это под силу только группе государств. И поэтому надежды связывают с коммерческим термоядерным реактором. Когда же он будет? На этот вопрос отвечает академик Е.П.Велихов:

«Я думаю, что для осуществления планового перехода к неисчерпаемому источнику энергии уже в этом, двадцатом, столетии нам следовало бы общими усилиями сделать экспериментальный термоядерный реактор. Это было бы, конечно, существенным шагом вперёд. Мы бы точнее узнали, на что можно рассчитывать и какие дальнейшие усилия нужно прилагать… Не будь международного сотрудничества, результаты были бы беднее… Сейчас мы имеем эскизный проект установки. Ничего подобного в научной практике еще не было, и ни одна страна самостоятельно такого эскизного проекта не могла бы сделать. Субъективно и объективно управляемый синтез – это уникальная область для сотрудничества. К военным целям исследования по магнитному удержанию плазмы отношения не имеют, коммерческой тайной это ещё не стало. Все понимают, что управляемый термоядерный синтез нужен и сотрудничество выгодно всем. И на него надо в дальнейшем опираться. А в одном из своих выступлений академик Л.А. Арцимович сказал, что «проблема управляемой термоядерной реакции будет непременно решена, если у человечества возникнет в ней реальная потребность».

Думается, что такое время уже настало. Но это тема уже для другого разговора.

Итоги урока:

Микротест (предлагается в конце урока для стимулирования ученика быть внимательным на уроке изучения нового материала, для тренировки его памяти.

С утверждениями, представленными ученикам нужно либо согласиться, либо не согласиться (поставить «+» или «-» перед номером каждого утверждения)).

Глобальный энергетический кризис предсказывается законом сохранения электрического заряда.

Чтобы генерировать солнечную энергию, ее следует снимать с огромной площади.

Одна из проблем использования ветряного двигателя: двигатель необходимо останавливать, когда ветер ослабевает, так как это энергетически не выгодно.

Геотермальная энергия – экологически чистый вид энергии.

Решить энергетический кризис поможет ядерная энергетика.

Домашнее задание . Подготовить проекты – презентации по «Альтернативным источникам энергии»