Мета : допомогти учням зрозуміти сутність поняття "енергія"; дати уявлення про відновлювані та невідновлювані джерела енергії ; формувати науковий світогляд; розвивати пам'ять, мовлення учнів, уміння аналізувати й порівнювати; виховувати бережливе ставлення до невідновлюваних джерел енергії.
Енергія є здатністю робити роботу. Без енергії ми не спромоглися би що-небудь робити. Ми не змогли би ходити, подорожувати й робити нормальну повсякденну роботу, все, що ми вважаємо повсякденним життям. Усе - від рослин і людей до автомобілів, потягів і літаків - вимагає енергії, аби працювати.
Сьогодні ми залежимо від енергії, що має назву електрика, й від теплової енергії набагато більшою мірою, ніж наші бабуся й дідусь 70 років тому. Наше суспільство стало утриманцем енергії, і саме ця залежність від енергії спричинила проблеми довкілля, що повстали дуже гостро на даний момент.
Майже всі джерела енергії, перелічені вище, не принесуть нам нічого корисного в їхньому природному стані. Літр нафти у Вашій руці не буде допомагати Вам підніматися по сходах. Аби використовувати енергію, властиву цим джерелам, слід витягнути енергію, що міститься в них, і перетворити її так, щоб її можна було використовувати.
Це, звичайно, означає застосування деякої форми процедури перетворення енергії з одного виду в інший (типу згоряння) й передачі енергії (у даному випадку теплової) пари, а потім, за допомогою пари, виробляється електрика в парових турбінах і електричних генераторах. Електрика буде піднімати ліфт, що може тоді допомогти Вам піднятися нагору, не користуючись сходами. Електродвигуни піднімають ліфт, залишаючи Вас із великою кількістю енергії, а Ви зможете натомість зробити більш приємні речі, наприклад, пограти у футбол.
У наш час дуже гостро повстала проблема винаходу інших джерел енергії, ніж ті, до яких ми звикли. Вчені шукають різні способи використання таких джерел енергії, які не забруднюють довкілля. Ними є: вітер, сонячна енергія, гідроенергія, біомаса, геотермальна енергія. Ці джерела допоможуть зменшити забруднення навколишнього середовища, та поліпшити екологічне становище на планеті в цілому.
Механічна енергія є енергією механічного руху або взаємодії тіл. Механічна енергія може бути потенціальною та кінетичною. Потенціальна енергія є енергією тіла, яка залежить лише від його місцеположення. Якщо тіло лежить на якій-небудь поверхні, то воно володіє нульовою потенціальною енергією по відношенню до цієї площини, але відносно площини, розташованої нижче за неї, воно володіє деякою енергією. А якщо витратити деяку кількість енергії та підняти тіло над поверхнею, то прикладену до тіла енергію буде запасено у вигляді потенціальної енергії тіла. Кінетична енергія є енергією механічного руху тіла. Тобто, рух тіла є проявом його кінетичної енергії. Коли тіло падає з висоти, воно перетворює запасену потенціальну енергію на кінетичну. Цей ефект використовується в гідроелектростанціях для одержання електрики.
Теплова енергія є енергією нагрітих тіл. Кожне тіло складається з молекул та атомів, отож теплова енергія є сумарною енергією руху або коливань молекул і атомів у тілі. Теплова енергія може передаватися від одного тіла до іншого, трьома способами: Конвекція - у цей спосіб теплота в речовинах передається з самою речовиною. Прикладом цьому є вода в каструлі: гаряча вода зі споду піднімається догори, де змішується з холодною, і, таким чином, прогрівається весь об'єм води. Теплопровідність - теплота передається без передачі речовин. Наприклад, гаряча вода в системах опалення. Вона тече по трубах та передає теплоту через їхні стінки. Радіація - це є вид передачі теплоти, коли вона передається від речовини до речовини за допомогою хвиль.
Електрична енергія є потоком електронів, що переходять із одного місця в інше. Річ у тому, що деякі види атомів мають вільні електрони, які можуть подорожувати від одного атома до іншого. І коли проходить цей процес, з'являється струм. Саме це відбувається у провіднику, електрони проходять від атома до атома, утворюючи струм. Електричний струм проходить через одні речовини краще, ніж через інші. Найкраще він проходить крізь метали, тому їх використовують для виготовлення дротів. Дуже корисною властивістю електричної енергії є швидкість її передачі, вона сягає 300000 кілометрів на секунду, з такою швидкістю за одну секунду можна облетіти навколо Земної кулі більш ніж сім разів.
Дуже цікавим видом енергії є ядерна енергія. У ядрі атома існують величезні сили, які тримають разом нейтрони та протони, утворюючи ядро. Розриваючи ці сили, ми вивільнюємо величезну кількість енергії. Тому вона й носить назву ядерної, тобто енергії ядра. Використання цієї енергії приносить набагато менше шкоди, ніж використання вугілля, нафти, газу, але це триває лише поки з нею працюють дуже обережно. В разі аварії на атомній станції, радіація, яка є в числі властивостей ядерного палива, знищить все живе, що існує навколо, у радіусі багатьох кілометрів.
Хімічна енергія є енергією, запасеною в різноманітних хімічних сполуках, таких як газ, бензин, мазут, нафта, тощо. При спалюванні, ці речовини вступають у реакцію з киснем та вивільнюють теплову енергію. У акумуляторах, або знайомих усім нам батарейкам живлення, також проходять хімічні реакції, але вже іншого плану, та вивільнюється електрична енергія.
Енергія електромагнітних хвиль є дуже цікавим видом енергії. Вона може передаватись крізь повітря у вигляді світла, звуку та інших, невидимих нами хвиль. За їх допомогою здійснюється передача програм телебачення, радіомовлення, працюють мобільні телефони, лампи освітлюють приміщення, тощо.
Все, що трапляється навколо нас, є проявами енергії. Коли ростуть дерева, вони використовують енергію сонячного світла. Каміння, що котиться з гори, перетворює запасену потенціальну енергію на кінетичну. Те саме трапляється з річкою, коли вона тихо котить свої хвилі по рівнинах. Ви вивісили свій одяг на сонце, щоб він просохнув? Дуже добре, Ви використовуєте сонячну енергію для випарювання води з одягу. Ваш одяг висохнув і гойдається на вітру, так то є проявом кінетичної енергії вітру. Ви поїли, тепер у шлунку хімічна енергія їжі перетвориться на теплову енергію Вашого тіла. Ну, а як у житті ми використовуємо енергію ?
Опалення будинку Всі ми любимо, коли тепло. Влітку все в повному порядку, тепло й удень і вночі. Вдень іноді навіть жарко, тож ми вмикаємо кондиціонер або вентилятор та використовуємо електрику, щоб надати приміщенню комфортних умов. Ну, а взимку? Надворі 30 градусів морозу? Звісно, ми хочемо, щоб удома було тепло. І для цього ми користуємось опаленням. Воно може бути електричне, парове, або, якщо це приватний будинок, у ньому є піч. За допомогою системи опалення ми перетворюємо різні види енергії, залежно від системи опалення, на теплову енергію.
Підігрівання води Кожна сім'я використовує воду. Також кожна сім'я використовує гарячу воду. Ви хочете випрати одяг, чи може прийняти душ? Вам доведеться підігрівати воду. Як і в теплопостачанні, існують різні системи постачання гарячої води, та вони також відрізняються між собою тим, яка енергія перетворюється на теплову енергію гарячої води. Треба дуже ощадливо ставитись до гарячої води. Щоб її підігріти, треба використати багато пального, а ще треба її доставити до Вашої оселі, на це також потрібне пальне.
Освітлення Будь-де ми стикаємось із цим видом споживання енергії. Енергія Сонця освітлює нашу планету, та завдяки цій енергії існує все живе на Землі. Людство винайшло спосіб, у який можна отримувати світло, коли сонце вже сіло. Спочатку це були вогнища, потім свічі, а з часом людство почало використовувати олію, гас та газ. А згодом американський винахідник на ім'я Томас Алва Едісон винайшов у 1879 році електричну лампу розжарювання, і його винахід ми використовуємо дотепер. Едісон жив із 1847 по 1931 роки. Він прославив себе не тільки цим винаходом. Його творіннями стали: диктофон, залізничні гальма, перша в світі електростанція постійного струму, залізно-нікелевий акумулятор. Як Ви зрозуміли, освітлення потребує витрат енергії, а сучасне освітлення потребує витрат електричної енергії. Тому не забувайте вимикати світло в оселі, коли воно Вам не потрібно. Так Ви заощадите гроші собі, та залишите нащадкам чисту планету.
Приготування їжі З давніх-давен люди звикли готувати для себе гарячі страви. Вони розпалювали багаття та, використовуючи хімічну енергію, що міститься у дровах, готували собі їжу. Зараз ми використовуємо газові та електричні плити. Вже з назви зрозуміло, яка енергія в них перетворюється на теплову, що потребується для приготування. Зауважимо, що існує ще й така річ, як холодильник. Він зберігає продукти, але витрачає електрику. Існують чайники, як звичайні так і електричні. Як Ви вважаєте, яким чином вони нагрівають воду? Також є посудомийні машини. Електрохліборізки. Мікрохвильові печі. Всі вони вживають електроенергію. Тож будьте ощадливі, не марнуйте енергію на кухні, а в наступних главах ми розповімо Вам, що для цього потрібно робити.
Транспорт Звичайно, ми всі не сидимо по квартирах увесь час. Кожний із нас любить подорожувати, завітати до друзів, або просто посидіти на лавці біля дому. А ще треба ходити до школи, на роботу, з'їздити до бабусі. Що ж трапляється у цих випадках? Ми вийшли з квартири, а вона на 16 поверсі. Ну, хто дуже любить спорт, може піти сходами, але я впевнений, що навіть ці люди вважають більш приємним спуститися на ліфті. А якщо треба підніматися, то й на думку не спаде, що можна піти пішки. Ліфт, як відомо, споживає електричну енергію, аби підніматись та опускатись. Це є першим прикладом використання енергії. Ну, а далі? Тролейбуси вживають електрику. Автобуси - пальне. Трамваї та метро - знов електрику. Ви маєте автомобіль? Що ж, Вам пощастило. А завдяки чому він рухається? Так, він використовує хімічну енергію пального та перетворює її на механічну енергію. І так само з потягами, пароплавами, літаками, гелікоптерами, тощо.