Збережемо клімат за допомогою простих енергетичних рішень.

Тема уроку: Збережемо клімат за допомогою простих енергетичних рішень.

Мета:

Навчаюча: вивчити екологічні проблеми, що виникають при використанні теплових двигунів;

Розвиваюча: розвивати науковий світогляд учнів, логічне мислення, навчити робити висновки самостійно, розвинути інтерес до вивчення фізики;

Виховна: виховувати відповідальне ставлення до власного здоров’я  та здоров’я оточуючих.

Тип уроку: Комбінований урок.

План  уроку:

1. Організаційний момент.

2. Актуалізація опорних знань учнів.

3. Вивчення нового матеріалу.

4. Узагальнення та закріплення вивченого матеріалу.

5. Домашнє завдання.

Хід уроку

1. Організаційний момент

Привітання, перевірка відсутніх.

2. Актуалізація опорних знань учнів.

1. Що таке тепловий двигун?

2. Які перетворення енергії відбувається під час роботи теплового двигуна?

3. Який принц роботи двигуна внутрішнього згоряння?

4. Принцип роботи та використання парової і газової турбіни?

3.  Вивчення нового матеріалу.

Діти, скажіть, будь ласка, чи вся енергія, що виділилася внаслідок згоряння палива, перетворюється в механічну під час роботи теплового двигуна?

Неповне згорання палива призводить до хімічного забруднення атмосфери отруйними речовинами, це, в свою чергу, веде до зміни клімату на Землі. Тому мета нашого уроку вивчити екологічні проблеми, що виникають при використанні теплових двигунів, а також знайти шляхи їх подолання.

Екологічні  проблеми використання теплових машин

Широке використання теплових машин у житті людини призвело до загострення екологічних проблем, пов'язаних із викидами в атмосферу шкідливих речовин. Неповне згорання палива призводить до хімічного забруднення атмосфери отруйними речовинами. До складу палива входить вуглець, який під час згорання перетворюється на вуглекислий газ. С + О₂ = СО₂ +402 кДж. Під час горіння одні молекули перетворюються на інші. Наприклад, під час згорання метана виділяється вуглекислий газ і вода:

СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О. Горіння супроводжується виділенням енергії. Якщо вуглець згорає не повністю, то утворюється оксид вуглецю (ІІ) (угарний газ): 2С + О₂ =2СО. Оксид вуглецю (ІІ) – це сильна отрута! Він не має кольору, запаху, погано розчиняється у воді, має дуже низьку температури кипіння (-191,5°С). Угарний газ, краще ніж кисень, з’єднується  з гемоглобіном у крові, чим викликає кисневе голодання. Якщо у повітрі помешкання знаходиться 0,4 % угарного газу, людина отримує смертельне отруєння.

В результаті неповного згорання палива в атмосферу потрапляють отруйні речовини, які забруднюють її. Серед них особливе місце належить вуглекислому газу СО₂, який небезпечний тим, що створює «парниковий ефект», унаслідок чого температура повітря на Землі підвищується. За даними міжнародних  обстежень,   порівняно з   1961   р.  середня  температура повітря на Землі зросла майже на 1 °С. Основною причиною зміни клімату нашої планети вчені вважають зростання викидів діоксиду карбону в атмосферу.

     Виділення великої кількості кислоти під час згорання палива призводить до збільшення температури на планеті. Якщо економити електроенергію, то менше палива буде використовуватися, а значить зменшиться забруднення атмосфери. Дуже багато палива витрачається на ТЕС, у теплових двигунах, на технічні потреб і на опалення помешкань.

     С процесом згорання палива пов’язано виробництво електроенергії. 80 % електроенергії в нашій країні виробляється на ТЕС. Недоліки ТЕС – низький ККД (35%-60%). А також під час згорання виділяються отруйні речовини. За 1 рік в атмосферу викидається 10-20 тис. тон оксиду сірки, 20-25 млн. тон оксиду вуглецю. Викиди від згорання вугілля, нафти потрапляє в екосферу і шкідливо впливає на здоров’я людей. Рівень захворювання збільшився на 21,5%. За тривалістю життя Україна займає 52 місце у світі.

     Чи знаєте ви, що на 1кВт електроенергії можна добути 40кг вугілля, 33кг нафти, 15кг залізної руди, спекти 120кг хліба. Якщо учні нашого класу кожний день у своїй квартирі не будуть вмикати протягом година лампочку потужністю 60 Вт, то економія електроенергії складе 0,84 кВт/год., а за рік – 434,5 кВт/год., в результаті чого можна добути 17,4 т вугілля, 14,3 т нафти, 6,5 т залізної руди, спекти 52 т хліба.

Відповідь: 0,84 кВт/год.,  434,5 кВт/год.

     Якщо у кожній квартирі в Україні вимкнути на  годину  одну лампочку, то буде збережено 200 тис. кВт електроенергії. Це значить, що для отримання цієї електроенергії  не буде спалюватися паливо на ТЕС, і значить наша атмосфера не буде забруднюватися вуглекислим газом.

У світі з різних джерел нині потрапляє в атмосферу майже 30млрд т СО₂, а лісами поглинається лише 4 млрд. т; частка України в цьому загальносвітовому процесі складає 1,1 %. У загальному викиді СО₂ в атмосферу майже половина належить самим виробникам енергії - тепловим електростанціям, що працюють на вугіллі, нафті або газі . Викиди автомобільного та іншого транспорту становлять 24,1 %. Решта — це виробнича діяльність (заводи і фабрики), процеси життєзабезпечення тощо.

У природі порушена динамічна рівновага для відновлення кисню в реакціях фотосинтезу. Якщо не вживати ніяких заходів щодо поліпшення екологічної ситуації, це може призвести до жахливих катастроф, які загрожуватимуть усьому людству. Тому пропонуємо заходи, спрямовані на зменшення викидів СО₂ в атмосферу.

План дій з економії електроенергії.

1. Раціонально використовувати електроприлади:

а) використовувати електроплити з регулятором конфорок,

б) не залишати плиту без нагляду,

в) терморегулятор холодильника встановити на 4-5°С,

г) якщо ви їдете у відпустку, то звільніть холодильник від продуктів і вимкніть його,

д) намагайтеся відкривати холодильник якомога рідше,

е) не ставте до холодильника гарячі страви,

ж) при використанні пральної машини відрегулюйте кількість води та її температуру,

з) регулярно перевіряйте чи не течуть у вас крани.

     2. Вимикайте світло, там де воно не потрібно.

     3. Використовуйте економні електролампи.

     4. Регулярно протирайте від пилу плафони люстр. Це збільшує освітленість на 10-15 %,       і таким чином не має потреби вмикати зайву лампу.

Висновок: таким чином при економії електроенергії буде менше спалюватися паливо на ТЕС, а значить зменшиться забруднення атмосфери вуглекислим газом.

     Світові тенденції розвитку енергетики вказують на те, що в життєдіяльності людини треба шукати альтернативні джерела, які ґрунтуються на відтворюваних природних ресурсах: воді, сонці, вітрові тощо.

Не менш важливою залишається проблема утилізації відходів життєдіяльності людини, економічного використання енергоресурсів. Нині особливо гостро постає проблема утилізації побутових відходів, можливість одержання енергії внаслідок екологічно «чистого» спалювання сміття. Це стає важливим не лише для великих міст, але й для малих селищ і містечок. Адже планета Земля — це єдиний наш дім. Ми живемо на різних континентах, у різних містах і селах. Але цей глобальний світ взаємопов'язаний насамперед екологічними проблемами, оскільки порушення динамічної рівноваги в одній його частині неодмінно дається взнаки природними катаклізмами на всій планеті.

Задача. Яка кількість теплоти необхідна для нагрівання однієї склянки води (200г) до кипіння; повного чайника (3л)? скільки газу треба витратити в першому та в другому випадку?

Відповідь: Q₁ =67200 Дж; Q₂ =1008000 Дж; m₁¹ =0,0015 кг; m₂¹ =0,0229 кг

 4.Закріплення вивченого матеріалу.

1.    Чому викиди діоксиду карбону в атмосферу шкідливі?

2.   Які пошуки інженерів ведуться останнім часом в автомобілебудуванні?

3.    Чому необхідно економити електроенергію?

4.    Які заходи по збереженню клімату може провести кожен з нас?

5.    Чому екологічні проблеми є загальнолюдськими?

Домашнє завдання:

Вправа  1.    Двигун   внутрішнього   згоряння   автомобіля   має   потужність 37 кВт, а його ККД дорівнює 20 % . Яку кількість бензину він споживає за 1 год. роботи?

Вправа 2.    Двигун трактора може розвивати потужність 60 кВт, споживаючи при цьому в середньому 18кг дизельного пального за 1 год. Визначити ККД цього двигуна.