Урок-суд "Суд над енергією"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Суд над енергією

 

 

 

Вчитель фізики

Кам’янець-Подільської

загальноосвітньої школи

І-ІІІ супенів № 10

Хмельницької обласьтв

Лісогорська Ганною Анатоліївною

 

СУД НАД ЕНЕРГІЄЮ

Урок — рольова гра

Мета: узагальнити та систематизувати знання учнів про енергію, підкреслити роль фізики у науково-технічно­му розвитку; розвивати цілісність сприйняття навколишнього світу на основі наукових знань про енергію; формувати вміння учнів готувати повідом­лення, опрацьовувати науково-технічну літературу, вес­ти дискусію, формувати уміння осмислювати інформацію, аналізувати її, робити висновки; виховувати активність, самостійність. Розширити вміння працювати з додатковою літературою, вміння знаходити потрібний матеріал, орієнтуватися в ситуації.

 

Тип уроку: урок узагальнення та систематизації знань.

Форма проведення: рольова гра.

 

Над усім, що здійснюється в безмежному просторі,

 в потоці часу, володіє Енергія, як цариця наук чи боги­ня,

 освітлюючії своїм сяйвом і билинку в полі, і геніальну людину,

 тут даруючи, там забираючи, але за­лишаючись

 у цілому кількісно незмінною...

 Із старовинної книжки

Склад суду

1. Суддя.

2. Підсудна Енергія.

3. Головний обвинувачувач.

4. Головний захисник.

5. Засідателі.

6. Свідки захисту.

7. Свідки обвинувачення.

ХІД УРОКУ

Секретар. Встати! Суд іде!

 

Суддя. Слухається справа № 1.

Ми сьогодні судимо енергію, ту саму енергію, без якої не було б сучасного суспільства, благоустрою, до яко­го ми звикли, розваг, сучасної цивілізації. Нещасною була б людина, якби вона не мала у своєму розпорядженні різноманітних енергетичних джерел, які допомагають їй у житті.

Людина без додаткової енергії повинна була б розраховувати на саму себе, тільки на свою силу.

З'ясуймо особу підсудної. Відповідайте, хто ви.

 

Підсудна Енергія. Я — фізична величина, яка характеризує зміну, що відбувається з тілом.

 

Суддя. Є запитання?

 

Головний обвинувачувач.  Підсудна, повідомте свою дату народження.

 

Е н є р г і я. Я існую вічно. Я нізвідки не беруся і нікуди не щезаю, тільки переходжу з однієї форми в іншу.

 

Суддя. Чи є запитання до підсудної в обвинувачу -вача?

 

Обвинувачувач. Немає.

 

С у д д я. Чи є запитання в захисту?

 

Захисник. У мене є запитання до суду. Чи буде бра­тися до уваги той факт, що енергія має велику кількість заслуг?

Суддя. Суд розгляне всі факти.

 

Захисник. У такому разі, чи будуть судді поблажливі до підсудної?

 

Суддя. Суд врахує всі факти.

 

Захисник. У мене поки що все.

 

Суддя. Переходимо до заслуховування свідків обох сторін.

 

Свідок 1. Колись давним-давно, мільйони років тому сталася найбільша подія в історії людства—людина оволоділа вогнем. Вогонь зробив людину ще сильнішою, її вже не лякала погана погода, звірі обходили вогнище стороною. Починаючи з цієї події, людина перестала від­чувати себе рабою природи. З допомогою вогню вона на­вчилася багато чого: з'явилося гончарне ремесло — адже тільки після опалювання м'яка глина змогла перетворитися в міцну кераміку, яка не боїться води. Вогонь допоміг освоювати нові землі, зробив людину сильнішою фізично, адже сила мускулів людини значною мірою залежить від того, що вона споживає в їжу.

Завдяки вогню їжа стала легше засвоюватися, енергетич­на цінність її підвищилася. Вчені встановили, що неандертальці вживали в їжу варене м'ясо, що поступово змі­нило енергетику людського організму.

Мільйони років людина покладалася на свої мускули. інших джерел застосування сили неї не було. 8—10 ти­сяч років тому людство подолало нову енергетичну межу. Це сталося тоді, коли люди приручили тварин. Частину своїх клопотів вони переклали на буйволів, коней, вер­блюдів.

 

Прокурор. Шановний суддя, в цей час настала перша енергетична криза. Сили влас­них мускулів не вистачало, а інші джерела енергії були невідомі — це була епоха «енергетики мускулів». Люди почали змушувати інших людей працювати на себе, зро­бивши їх рабами. Великі армії невільників обробляли землю, будували храми, пекли хліб, ткали. Коли рабІЕ було багато, то для них вишукували роботу, з нашої точ­ки зору, непотрібну — будівництво пірамід. Повстання рабів, часті війни, метою яких було не тільки завоюван­ня нових територій, але й поповнення армії рабів, вис­нажували рабовласницькі держави.

 

Адвокат. Дійсно, так було, але після цього звернулися до тих джерел енергії, які були під ру­кою: води, вітру, сонця. З'явилися вітрила, повітряні, водяні колеса.

 

С в і д о к 3. Чотири тисячі років тому відваж­ні фракійці допливли до гирла Нілу. Вітрило стало вір­ним помічником морякові. Великі географічні відкрит­тя XV—XVI ст., освоєння нових континентів відбулося завдяки використанню енергії вітру.

 

Свідок 2. Використовували вітрила у військових цілях, їх ставили на вози. Тисячу років тому київський князь Олег під час облоги Царгорода поставив свої кораблі на колеса. З попутним вітром рухалися вони до міста, викликаючи страх у захисників міста.

 

Свідок 4. Ідея земного вітрила дожила і до сьогоднішнього дня у вигляді одного з видів спорту — ка­тання на буєрах. Силу вітру використовували у вітрових млинах. Повітряні млини змогли стати основою енерге­тики середніх віків. Був один суттєвий недолік — непостійність енергоносія-вітру.

У середні віки водяні колеса поширились повсюди. Вони обертали станки, піднімали вугілля, мололи зерно. При­гадайте, майже у кожному українському селі був вітряк або млин. Енергія води, яка текла, помагала людям від­чувати себе більш впевненими. -

 

Свідок 5. Використання водяних коліс пов'язано з деякими труднощами. Вода як дже­рело енергії не дуже вигідна. У річці води то багато, то мало, зимою деякі річки замерзають, а з ними і коле­са, адже фабрики повинні були припиняти роботу. Ви­никла потреба у створенні енергетичних машин нового типу — парових.

 

Свідок 1. Джеймс Уатт створив першу паро­ву машину. Парова машина дозволила людині перетво­рити теплову енергію в роботу. Парова машина — одне із небагатьох в історії відкриттів, яке змінило картину життя.

 

Свідок 6. Парові машини мали ряд недоліків:

1. Низький ККД.

2. Великі розміри.

3. Виділялася велика кількість сажі.

Знову перед людством постала задача пошуку нових джерел енергії.

 

Свідок 7. В кінці XIX ст. було створено електричні генератори. Двигуни, які дали можливість людству вступити в нову епоху —епоху електротехніки. В 1930 р. у світі було вироблено близько 300 мільярдів кіловат електроенергії.

 

Свідок 8. Закони природи стверджу­ють, що отримати енергію можна тільки за рахунок її перетворення в інші форми. На електростанціях спалюють близько 30 % корисних копалин, які добуваються у світі, і лише 1/3 їх йде на вироблення електроенергії.

У другій половині XX ст. почали використовувати нафту. До 70-х років нафта була досить дешевою, її використовували у великій кількості. Вчені розрахували, що при такому використанні років через 100 її запаси будуть вичерпані.

 

Свідок 10. Сьогодні у світі більшість вчених та інженерів займаються пошуками нових нетрадиційних джерел енергії, які б могли давати хоча б частину енер­гії. Розв'язок цього завдання шукають різними шляхами. Найбільш перспективним є використання вічних джерел енергії води, тепла землі, сонця. Багато приділяється уваги розвитку атомної енергетики, вчені шукають способи відтворення на землі процесів, які відбувають­ся в зірках і дають велику кількість енергії.

 

Свідок 11. Уже стародавні люди думали, що все життя на Землі нерозривно пов'язане з Сонцем. У релігіях різних народів, які заселяли землю, одним з основних бо­гів був бог Сонця, який дає потрібне тепло всьому живому. Дійсно, кількість тепла, яка потрапляє на землю із зірки, є величезною. Всього за три дні Сонце посилає на Землю стільки енергії, скільки її міститься в усіх відомих нада­ний час запасах корисних копалин і, хоча тільки третя частина цієї енергії досягає землі,— інші 2/3 розсіюєть­ся атмосферою — все одно вона є величезною.

 

Суддя. Чи можна використовувати сонячну енергію безпосередньо?

 

Свідок 11. Можна. Так, наприклад, один із ге­роїв Жуля Берна, інженер Сайрас Сміт запалив вогонь на острові. Він зробив лінзу з двох кусочків скла з го­динників, простір між якими заповнив водою. Цим при­строєм були зібрані сонячні проміння на мох, які його запалили.

Такий спосіб отримання енергії люди знали давно. У руїнах стародавньої столиці Ніневії Месопотамії знайшли лінзи, створені ще в XII ст. до нашої ери. Тільки таким чистим вогнем запалювався священний вогонь в старо­давньому храмі Вести.

 

С в і д о к 2. Але енергію сонця використовували й у військових цілях. Згадайте хоча б леген­ду про Архімеда.

Під час війни рідне місто Архімеда Сіракузи було ото­чено римськими кораблями. Архімед придумав машини для кидання каміння. А одного дня римляни побачили, що місця воїнів на стінах зайняли жінки з дзеркалами в руках. За командою Архімеда вони спрямували со­нячний зайчик на одне з суден, в одну точку. Через де­який час на судні почалася пожежа. Така ж доля спітка­ла інші кораблі.

 

Свідок 9. Використовували енергію й у більш прозаїчних цілях. Так, у Стародавній Греції і Стародав­ньому Римі для опалювання житла використовували со­нячну енергію. Зловити сонячну енергію можна по-різ­ному.

Перший шлях найбільш природний — застосовувати со­нячне тепло для нагрівання якого-небудь теплоносія. Сьогодні майже на кожній присадибній ділянці можна побачити найпростішу сонячну установку — чорну боч­ку для нагрівання води.  .

Більш вдосконаленим прикладом для використання со­нячної енергії є сонячні батареї. Перша сонячна батарея була створена в 1953 р. А вже третій штучний супутник Землі, виведений на орбіту 15 травня 1358 р., був облад­наний сонячними батареями. Тепер широко розкинуті крила, на яких розміщуються цілі сонячні електростан­ції, є невід'ємною деталлю конструкції будь-якого кос­мічного апарата. На станціях «Мир» і «Салют» сонячні батареї довгий час забезпечують життя космонавтів і ро­боту багатьох приладів. На землі цей спосіб отримання енергії — в майбутньому. Але вже сьогодні сонячні бата­реї входять у наш побут. Вже нікого не здивують мікро­калькулятори, які працюють на енергії сонця. Японські вчені сконструювали сонячну батарею, яка за розмірами і формою нагадує звичайну черепицю. Якщо такою че­репицею покрити будинок, то енергії вистачить для за­доволення потреб мешканців.

 

Сторона захисту представляє суду документальне підтверджен­ня.

(Демонструється плакат.)

 

Свідок 7. На сьогодні не зрозуміло, як будуть працювати сонячні батареї, коли йтиме сніг, дощ або випаде туман.

 

Суддя.  Суд бере до уваги зауваження звинува­чення.

 

Адвокат. Крім енергії Сонця, ми мо­жемо використовувати енергію вітру. І знову герой Жуль Берна Філіас Фогг використовує енергію вітру, зробивши санки з вітрилом. Ми вже згадували сьогодні про вітрові млини, вітрила. На даний час енергія вітру використо­вується для виробництва електричної енергії.

Демонструється плакат.

 

Свідок 12. В Данії вітрова енергетика дає по­над 2 % всієї енергії. В США працює 17 тисяч вітрогенераторів загальною потужністю 1 500 МВт. Вітрові уста­новки знаходяться в Данії, Англії, Канаді, Японії. Першу в Україні станцію для добування енергії вітру потужністю 50 тис кВт побудовано в Криму в районі Великої Ялти.

 

 

С у д д я. Чи має ще що сказати сторона звинувачення?

Головний звинувачував. Тільки одне. Вітер не постійний, він весь час змінює свій напрям. Як бути з цим? Але суд враховує це зауваження.

 

Свідок 13. Багато років служила людству енер-:тія води. Запаси її на землі колосальні. Ера гідроенерге­тики почалася на початку XX ст.

• 1926 р. — побудована Волховська ГЕС.

• 1927 р. — почалося будівництво Дніпровської ГЕС.

Ці станції працюють за рахунок динамічного натиску води. Одночасно з цим експлуатуються теплові електричні станції, які використовують хімічну енергію палива, а для охолодження турбін — воду На даний час  станції цих двох типів дають до 80 % електричної енергії від загальної кількості, крім того, частину енергії теплових станцій використовують для обігрівання побутових приміщень.

 

 

С в і д о к 16. Як гідроелектростанції, так і теплоелектростанції завдають великої шкоди при­роді. Так, для гідроелектростанцій потрібний ведлкий запас води. При цьому затоплюються великі території родючої землі, яка давала урожай, гине у великій кіль­кості ліс, риба, порушується екологічна рівновага. Нові моря впливають на клімат. Крім цього, піднімається рі­вень підземних вод, і підтоплюються ще додаткові зем­лі. Велика частина затоплених земель були заливними лугами. Вчені підрахували, що сіна, яке було б зібране на цих лугах за рік, достатньо, щоб спалити і виробити стільки ж енергії, як на ГЕС.

Так само і для ТЕС потрібно створювати великі во­доймища. Ви всі уявляєте собі, який великий масив було затоплено, для того щоб працювала Бурштинська ТЕС. Крім того, ТЕС дають такі відходи, як шлаки і димні гази.

 

С в і д о к 6. Шановний суд, я хочу добавити свої свідчення. Для отримання енергії не­обхідно багато палива, під час згоряння якого виділяєть­ся велика кількість СО2, збільшення якого в атмосфері призводить до виникнення парникового ефекту. Наслід­ки такого явища можуть спричинити екологічну катас­трофу. Якщо, наприклад, середня температура повітря на планеті підвищиться на З °С, то це призведе до та­нення льоду в Полярних областях, підвищення рівня Світового океану.

Скільки б не вдосконалювали фільтри, які вловлюють тверді частинки, велика їх кількість все одно потрапляє в атмосферу. В цих частинках містяться різні шкідливі речовини, які викликають рак та інші захворювання.

 

Свідок 14. В 1896 р. було відкрито явище радіо­активного розпаду. Це відкриття поклало початок роз­витку атомної енергетики.

 

Свідок 5. В грудні 1942 р. у Чікаго і був запущений перший у світі ядерний реактор. Талант і вчених, праця багатьох тисяч людей були спрямовані на створення зброї. 6 серпня 1945 р.— скинута бомба  на Хіросіму, 9 серпня — на Нагасакі.

 

С в і д о к 14. В кінці 40-х — на початку 50-х років ядерну енергію почали використовувати в мирних цілях — у США і СРСР були побудовані перші АЕС. Наданий час такі станції працюють в усіх розвинених країнах світу.

Ядерна енергетика має ряд переваг. Уран у мільйони разів більш енергомісткий, ніж вугілля. Ядерного пального вистачить на землі на багато сотень років.

 

Свідок 5. Атомна енергетика при­несла з собою проблеми, яких не знала традиційна енергетика. Зокрема, йдеться про те, що атомна стан­ція погано пристосовується до зміни навантаження. По-друге, атомна станція — це атомна бомба, проце­си в якій сповільнені. По-третє, не слід забувати про можливість аварій.

 

Свідок 2. Не минули аварії і нас. Всі ви знаєте про аварію на Чорнобильській АЕС. В ніч з 25 на 26 квітня 1986 року сплячу Прип'ять розірвав вибух, який стався на станції. Люди, які вибігли на вулицю, побачили заграву над четвертим блоком і зрозуміли: сталася страшна біда. Годинник показував: 1 год 13 хв ночі. Внаслідок аварії на ЧАЕС відбувся викид радіоактивних речовин, які шкідливо діють на всі живі організми,— на­віть слабкого випромінювання, енергія якого при пов­ному поглинанні підвищила б температуру тіла лише на 0,001 °С, достатньо, щоб порушити життєдіяльність клітин організму. Жива клітина — це складний механізм, який не може продовжувати нормальну діяльність навіть при малих пошкодженнях окремих його ділянок.

Випромінювання навіть малої інтенсивності здатне за­подіяти клітині істотних пошкоджень і спричинити небез­печні захворювання. Якщо доза опромінення велика, всі живі організми гинуть. Небезпека від цього посилюєть­ся тим, що воно не викликає ніяких відчуттів болю, на­віть у смертельних дозах.

Найчутливіші до проміння ядра клітин, особливо ті, які швидко діляться. Тому випромінювання спочатку пошко­джує кістковий мозок, внаслідок чого порушується про­цес утворення крові. Потім відбувається пошкодження клітин травного тракту та інших органів. Опромінення дуже впливає на спадковість, пошкоджуючи гени в хро­мосомах, здебільшого цей вплив негативний. Ви напев­не читали в пресі, що вже народилося лоша з 8 ногами та порося з 2 головами. На ліквідацію наслідків аварії на ЧАЕС було виділено великі кошти.

Суддя. Суд візьме до уваги дані факти. Чи може ще щось сказати звинувачення, за­хист?

 

Адвокат. Тільки одне. В атомній енер­гетиці ще багато проблем. Технічна непідготовленість людства до використання атомної енергетики призве­ла до певних неполадок і аварій. Але атомна енергетика посіла значне місце в енергетичному балансі.

 

Прокурор. На початку слухання справи підсудна сказала, що існує вічно. Але що чекає на неї в майбутньому?

 

Адвокат. Напевно в XXI столітті в енерге­тику прийдуть термоядерні електростанції. Якщо ми дійсно зможемо оволодіти термоядерною реакцією, то Людство назавжди б розв'язало проблему обмеження енергетич­них джерел.

 

 

Свідок 11. Перші досліди з термоядерного синтезу були проведені в середині 50-х років нашого століття. Термоядерний синтез — це перетворення вод­ню в гелій. При утворенні одного атома гелію виділяєть­ся 26,7 мільйонів електрон-вольт. Поява сонця на зем­лі залишається поки що в уяві вчених. Але досягнення минулих років свідчать про те, що не довго залишило­ся чекати. Можливо, людство отримає дійсно невичерп­не джерело енергії. Запаси дейтерію у Світовому оке­ані є величезні, його вистачить на мільярди років. Крім того, керований термоядерний синтез є досить безпеч­ним і здійснює мінімальний тиск на навколишнє сере­довище.

 

С у д д я. Чи є ще свідки захисту чи звинувачення? — Немає. Переходимо до заключного слова.

 

Прокурор. Шановний суддя, вина підсудної очевидна. При всій повазі до захисника, я не розумію, як він може захищати винну.

 

Адвокат. Можна звинувачувати енер­гетику, але неозброєним оком видно: переваг у неї біль­ше, ніж недоліків, на кожному етапі розвитку вона слу­жила людині. Без енергії не було б цивілізації. Нещасною була б людина, якби вона не мала у своєму розпоря­дженні різноманітних джерел енергії, які допомагають їй жити. Людина без додаткової енергії розраховувала б на саму себе.

Я ще хочу звернути увагу на один аспект, а саме — на енер­гозбереження. Кожен з нас може зробити внесок у роз­виток енергетики. Яким чином? Завдяки економії. Кож­ному потрібно знати, що:

•  під час освітлення робочого місця настільною лам­пою економиться до 70—80 % електроенергії;

• порох на лампі Знижує освітленість на 10—15 %;

• якщо лампа потужністю 40 Вт горить цілу добу, то ви­трачається стільки енергії, скільки витратилося б на випікання 20 кг хліба, 10 кг цегли;

• якщо використовувати праску з терморегулятором, то збережемо близько 20 % електроенергії;

• для нагрівання невеликої кількості води потрібно ви­користовувати чайник, його ККД —90 %;

 

Суддя. Суд бере це до уваги. Суд оголошує перерву для проведення наради.

 

Суддя (після перерви). Враховуючи корисні й позитив­ні сторони енергії, а також те, що негативні фактори можна зменшити, суд ухвалив детально вивчити енер­гію з тим, щоб у разі необхідності збільшити або змен­шити її вплив.

Енергетика буде розвиватися й надалі, даючи людству необхідну енергію. Але потрібні додаткові засоби на за­безпечення надійності, як атомних, так і інших видів станцій, їх безаварійної роботи. Нам потрібно навчитися глибоко осмислювати основні закони фізики, проника­ти в глибину їх природи, пізнавати її, залучати на служ­бу людині.

Засідання суду проголошую закритим.