«Экологические проблемы использования тепловых машин. Энергия будущего »

Урок физики в 8 классе

Вечеркина Т. П.,

учитель математики и физики СШ № 20, г. Астана

Тема: «Экологические проблемы использования тепловых машин. Энергия будущего »

Цели: Получить учащихся, знающих, что тепловые машины могут оказывать негативное воздействие на окружающую среду. Умеющих: определить в чём польза теплового двигателя и чем он опасен в использовании. Воспитывать любознательность и ответственное отношение к учёбе. Познакомить учащихся со значением проведения «ЭКСПО -2017»

Задачи:

1.Раскрыть значимость проведения «ЭКСПО-2017»

2. Познакомить с альтернативными источниками энергии

3. Развивать критическое и творческое мышление учащихся

Ход урока

Любая деятельность человека предполагает использование энергии и с ростом уровня жизни энергопотребления растет. Проблемы, связанные с энергообеспечением, очень актуальны в наше время. Какую теневую сторону имеет потребление энергии? Какую роль в этом играют тепловые машины? Презентация «Тепловые машины, плюсы и минусы»

1. Стадия вызова

1. Что объединяет эти изображения? (альтернатиные источники энергии)

1. Стадия осмысления

Замысел проекта: Предстоящая выставка, которая пройдет под лозунгом «Энергия будущего», осветит одну из самых актуальных тем, волнующих мировое сообщество — альтернативные источники энергии. Тему предстоящей выставки олицетворяет логотип «Экспо 2017».

Замысел проекта «Энергия будущего» заключается в том, чтобы привлечь внимание общественности к решениям и способам, обеспечивающим управление устойчивыми источниками энергии.

Эти способы направлены на:

(презентация экспо 2017, слайд 8, 9)

2.Просмотр видеоролика «Астана - 2017»

3.Деление на группы.

4. Исследовательская работа. Каждая группа работает с текстом (Приложение 1), Интернетом и готовят постеры. Каждая группа рассказывает о своем источнике энергии.

1. Солнечные батареи

2. Гидроэлектростанции

3. Биотопливо

4. Энергия ветра

5. Геотермальная энергия

6. Ядерная энергия

5.Защита постеров. Один выступающий рассказывает о своем источнике энергии

6.Творческое задание. В группах нарисуйте «Умный дом» будущего с использованием альтернативных источников энергии.

 Стадия рефлексии. Заключительное слово учителя.

Приложение 1

Идея использования солнечной энергии появилась много лет назад. Но лишь с 1970-х годов появились технологии, позволяющие воплотить ее в жизнь. В основе лежит простой принцип. Солнечный свет, падая на коллектор, концентрируется и превращается в энергию. Реализовать этот принцип можно несколькими способами, в зависимости от того, как будет использоваться энергия – для подогрева воды в бассейне или для электроснабжения. Основное препятствие здесь – стоимость установки. Специальное оборудование стоит значительно дороже традиционных систем. При этом, инвестиции окупятся лишь через много лет. Несмотря на стоимость, солнечная энергия подходит для энергоснабжения в городах. В сельских районах, где возрастает стоимость прокладки силовых кабелей, солнечная энергия – лучший вариант электроснабжения.

На гидроэлектростанциях для вращения турбин используется энергия падающей воды. Такой способ получения электричества требует управления потоком воды, к примеру, рекой, с помощью, например, дамбы. У гидроэлектростанций есть множество преимуществ. Можно сказать, что такой источник – возобновляемый. Генераторы, приводимые в движение водой, не делают выбросов в атмосферу. Поток воды, контролируемый гидроэлектростанцией, определяет количество производимого электричества. В мире из этого источника получают около 20% электричества. Лидируют в использовании гидроэлектростанций Норвегия, Россия, Китай, Канада, США и Бразилия.

Биомассой называют любой вид биологических отходов – отходы деревообрабатывающий промышленности, сельского хозяйства, мусор, в качестве топлива также используются некоторые виды зерновых культур. Отходы поставляет промышленность: вырубка леса, строительство, производство бумаги, фермерские хозяйства, твердый мусор с городских свалок и метан – газ, вырабатываемый на свалках. Некоторые виды трав после ферментации также могут быть использованы в качестве биотоплива. Во всем мире биотопливо – преимущественно это продукты из древесины, сжигается вместе с углем на теплоэлектростанциях. Биотопливо – основной вариант использования биомассы. Вырабатываемый в процессе ферментации этанол может быть использован самостоятельно, либо в качестве добавки к бензину. В Бразилии большая часть транспорта заправляется этанолом. Биодизельное топливо, сделанное из растительного масла, животного жира и отработанного масла из ресторанов, может полностью заменить обычное дизельное топливо. Такое топливо также можно использовать в смеси. Самый крупный производитель и потребитель биодизельного топлива – Германия.

Несмотря на то, что при сжигании такого топлива выделяется диоксид углерода, биотопливо считается "углеродно нейтральным". Ископаемое топливо выделяет CO2 миллионы лет, создавая избыток CO2 в атмосфере. CO2, выделяемый биомассой при сжигании, поглощается растениями. Ископаемое топливо все еще используется в производстве биотоплива, питая оборудование фермы, приводя в движение грузовики, а также на других этапах процесса. На данный момент, биотопливо не является полностью углеродно нейтральным. Это уменьшает общий объем выбросов CO2, что является шагом в правильном направлении.

 Маленькие мельницы были распространены в мире до тех пор пока их не вытеснили сначала паровые, а позже – электрические двигатели. Интерес к большим ветряным турбинам возрос во время нефтяного кризиса в 1970-м году. К 80-м годам, ветровые электростанции - ряды генераторов, начали наполнять сельские районы многих стран мира. Среди основных стран, использующих такой вид энергии, - Германия, США, Дания и Испания, Индия и Китай также начинают использовать энергию ветра.

Гигантские ветряные турбины генерируют электричество когда ветер вращает их огромные лопасти. Лопасти подключены к генератору, вырабатывающему электричество. Крупные ветровые электростанции могут удовлетворить основные энергопотребности. Небольшие электростанции и одиночные ветряки могут вырабатывать электричество для дома, телекоммуникационного оборудования и водяных насосов. Как и в случае с солнечными батареями, постройка ветряной электростанции требует значительных начальных инвестиций, которые не обязательно быстро окупаются.

В геотермальных источниках энергии естественные свойства природных горячих источников и паровых кратеров используются для получения электричества или обеспечения жителей горячей водой. Геотермальные электростанции направляют пар, выходящий из поверхности земли, в турбины. Турбины вращаются, приводя в движение генераторы, вырабатывающие электричество. Первая паровая электростанция была открыта в итальянском городе Лардерелло в 1904 г. Она работает по сей день. США, Исландия, Филиппины, Россия, Кения и Тибет – вот лишь несколько из 24 стран, использовавших 8900 мегаватт электричества, выработанного геотермальными источниками в 2005 году. В прямом геотермальном нагреве горячая вода, выходящая на поверхность земли (горячие источники), используется для обогрева домов и других построек. В 2005 году геотермальные источники в 72-х странах сгенерировали более 16000 мегаватт энергии.

 Ядерная энергия

В 70-х годах ядерная энергия стала альтернативой ископаемому топливу. На ядерной станции проводится контролируемый ядерный распад, выделяется энергия. Недорогое топливо уравновешивает инвестиции, необходимые для строительства ядерных электростанций, в результате электричество становится дешевле. Несмотря на происшествия на электростанции острова Третья миля (шт. Пенсильвания) и в Чернобыле (Украина), ядерное топливо все еще является хорошим источником энергии для многих регионов. Энергия атома обеспечивает 16% энергии для 70 стран мира. Атомные электростанции – первостепенный источник энергии для тех стран, в которых отсутствуют природные ресурсы ископаемого топлива. Франция и Япония уже частично запустили ядерные программы. Современные электростанции имеют множество систем безопасности, предотвращающих плавление ядра и выброс радиоактивных веществ. Сейчас единственной проблемой остается утилизация отработанного топлива, которое может быть использовано для создания ядерного оружия.