Dane INFORMACYJNE Nazwa szkoły:

Prezentacja na temat: "Dane INFORMACYJNE Nazwa szkoły:"— Zapis prezentacji:

1

2 Dane INFORMACYJNE Nazwa szkoły:
Katolickie Gimnazjum im. Św. Stanisława Kostki ID grupy: 98/75_MF_G2 Opiekun: Katarzyna Zakrzewska Kompetencja: Matematyczno - Fizyczna Temat projektowy: „Energia i my” Semestr/rok szkolny: IV / 2011/2012

3 COŚ Z HISTORII……. Archimedes

4 Archimedes (ok p.n.e.), najwybitniejszy fizyk i matematyk starożytnej Grecji, jeden z największych uczonych starożytności, pochodzący z Syrakuz na Sycylii.

5 Opracował wzory na pole powierzchni i objętość walca, kuli i czaszy kulistej oraz rozważał objętości paraboloidy, hiperboloidy i elipsoidy obrotowej.

6 LICZBA PI Poprawnie oszacował wartość liczby π, którą oznaczył pierwszą literą greckiego wyrazu "perímetros” - obwód koła. pi = 22/7 = 3,14

7 Sformułował prawo Archimedesa
Siła wyporu działająca na ciało zanurzone w płynie jest równa ciężarowi płynu wypartego przez to ciało F(wyporu) = ρ(płynu) ∙g ∙V(zanurzona)

8 Szalone odkrycie

9 Pewnego dnia, król Syrakuz, Hieron II poprosił Archimedesa o rozstrzygnięcie pewnej trudnej kwestii. Władca chciał dowiedzieć się, czy złotnik, któremu polecił wykonanie korony nie oszukał go, zamiast czystego złota dodając do stopu inne, bezwartościowe metale. Matematyk nie mógł rozwiązać zagadki, aż do momentu, gdy podczas kąpieli zauważył, że poziom wody podnosi się, gdy zanurzane jest w niej ciało. Uradowany, wybiegł wtedy z domu, całkiem nagi, krzycząc: Eureka!- co oznacza "Znalazłem!". Odkrył wtedy prawo wyporu, zwane prawem Archimedesa.

10 ANEGDOTA O… Podczas najazdu rzymian na Syrakuzy pewien żołnierz spostrzegł Archimedesa kreślącego rysunki na piasku, pogrążonego w rozmyślaniach. Kiedy zaczął je ścierać, Archimedes krzyknął: Noli turbare circulos meos! (co oznacza: "Nie niszcz moich kół!".) Po tych słowach Archimedes został zabity.

11 Czyli pomysł wolnej energii dla każdego obywatela
Nicola Tesla Czyli pomysł wolnej energii dla każdego obywatela

12 Krótko o życiu Urodził się w biednej rodzinie, stąd pomysł wolnej energii. Pogłoski twierdzą, że było to wbrew woli rządu. Został skazany na śmierć za swoje poglądy.

13 Wyklęty czarodziej techniki
Czy wiecie, że bez geniuszu tego zapomnianego niemal uczonego nie byłoby radia, auto zapłonu, telefonu, generatora i przekaźnika prądu zmiennego, a także telewizji? No, może ktoś kiedyś by to w końcu wymyślił - ale on był pierwszy.

14 Tesla Electric light Company i walka o prąd zmienny

15 Radio i przegrana z Marconim
Po opublikowaniu przez Maxwella teorii elektromagnetyzmu, Tesla wpadł na pomysł konstrukcji cewki wysokonapięciowej i następnie zauważył że wysyła ona bardzo silne fale elektromagnetyczne.

16 Pod koniec życia Tesla wpadał na coraz bardziej szalone pomysły, których nikt już nie chciał finansować. Ostatecznie został umieszczony w zakładzie dla obłąkanych pod Nowym Jorkiem gdzie zmarł w 1943 roku.

17 Przypisuje mu się setki rozmaitych wynalazków, które miały bezpośredni wpływ na postęp ówczesnego przemysłu, np.: transformator Tesli

18 Thomas Alva Edison „Aby coś wynaleźć wystarczy odrobina wyobraźni i sterta złomu.”

19 Wybitny naukowiec

20 I nastało światło Żarówka – elektryczne źródło światła, w którym ciałem świecącym jest włókno wykonane z trudno topliwego materiału (pierwotnie grafit, obecnie wolfram). Drut wolframowy jest umieszczony w bańce szklanej wypełnionej mieszaniną gazów szlachetnych (np. argon z 10-procentową domieszką azotu). Włókno osiąga temperaturę ok. 2500–3000 K na skutek przepływu prądu elektrycznego . Wynalazek powstał w połowie XIX w.

21

22 Thomas Alva Edison „Nie przepracowałem ani jednego dnia w swoim życiu
Thomas Alva Edison „Nie przepracowałem ani jednego dnia w swoim życiu. Wszystko co robiłem, to była przyjemność.’’ Edison Thomas Alva ( ), genialny wynalazca amerykański, samouk, posiadacz ponad 1000 patentów. Jego wynalazkami są m.in. fonograf (1877), żarówka (1879), kineskop (1891), akumulator zasadowy Fe-Ni (1910). Udoskonalił telefon A. Bella.

23 W 1882 uruchomił w Nowym Jorku pierwszą elektrownię miejską, założył instytut badawczy (w Meneo Park), prowadził działalność przemysłową. Założona przez Edisona firma z czasem przekształciła się General Electric. Edison zajmował się również badaniami podstawowymi: w 1883 odkrył zjawisko termoemisji elektronów.

24 Wiedza teoretyczna i praktyczna z zakresu wykorzystania energii na przestrzeni wieków
Energia elektryczna jest nam tak samo potrzebna jak woda i powietrze. Obecnie niemożliwe jest normalne funkcjonowanie społeczeństw bez stałych dostaw energii. Mówiąc o energii przeważnie mamy na myśli energię elektryczną wykorzystywaną do zasilania wszelkiego rodzaju urządzeń wykorzystywanych m. in. w przemyśle, komunikacji, rolnictwie i wielu innych gałęziach gospodarki.

25 Energia elektryczna to energia, która wytwarza się pomiędzy ładunkami elektrycznymi. Ładunki te na skutek oddziaływania sił elektrostatycznych oraz elektrodynamicznych wzajemnie się przyciągają bądź odpychają. Osiąga się to poprzez zastosowanie dwóch obiektów dysponujących odmiennym potencjałem elektrycznym.

26 Odpychanie i przyciąganie się ładunków

27 Znaczenie poszczególnych surowców energetycznych zmieniało się na przestrzeni dziejów. Jedne zyskiwały na znaczeniu, inne wykorzystywane były w coraz mniejszym stopniu. Prymitywna gospodarka opierała się o energię pozyskiwaną ze spalania drewna. Surowiec ten jednak jako bardzo mało wydajny nie mógł zaspokajać wzrastających potrzeb energetycznych świata. Dodatkowo jego zużycie wiązało się z koniecznością karczowania znacznych połaci lasów.

28 Wykarczowany las

29 Elektrownia, ogólnie mówiąc to zakład przemysłowy lub zespół urządzeń wytwarzający energię elektryczną z różnych form energii pierwotnej. Wraz ze wzrostem znaczenia węgla nastąpiło znaczne przyspieszenie gospodarcze. Stosowany był do produkcji energii cieplnej, elektrycznej, ale również w hutnictwie. Na bazie węgla rozwijał się również transport. Obecnie surowiec ten zaspokaja mniej więcej 30% całkowitego światowego zapotrzebowania na energię. Prognozy dotyczące wydobycia węgla nie są jednak korzystne zważywszy, że przy utrzymującym się bardzo wysokim zapotrzebowaniu na surowce energetyczne, w tym na węgiel, jego zasoby mogą zacząć wyczerpywać się już za 200 lat.

30 Węgiel

31 Ropa naftowa była już znana wiele tysięcy lat temu
Ropa naftowa była już znana wiele tysięcy lat temu. W starożytności wykorzystywano ją do balsamowania zwłok, w celach oświetleniowych, leczniczych oraz do celów wojennych (np. produkcja płonących strzał, ognia greckiego, który był mieszaniną siarki, ropy naftowej i wapna i zapalał się pod wpływem kontaktu z wodą. Najczęściej ropa naftowa była wydobywana z bardzo płytkich otworów, albo zbierana z powierzchni w miejscach, gdzie naturalnie wypływała z warstw roponośnych albo szczelin. Ropa naftowa wraz z gazem ziemnym, węglem kamiennym i węglem brunatnym decyduje o gospodarce energetycznej świata. Wartość jej produkcji stanowi przeważającą część wartości produkcji wszystkich surowców mineralnych obrotu międzynarodowego

32 Znaczenie przemysłowe ropa naftowa zyskała po wynalezieniu przez Ignacego Łukaszewicza lampy naftowej w roku. Jej kariera zaczęła się po skonstruowaniu silnika spalinowego, a następnie samochodów, a także opanowaniu technologii wydobycia, przerobu i transportu. Obecnie ropa naftowa znajduje zastosowanie przede wszystkim w sektorze paliwowo-energetycznym oraz w syntezie petrochemicznej, w wyniku której otrzymywane są różne produkty syntetyczne (takie jak na przykład kauczuk, włókna, farby, środki piorące, lakiery, chemikalia i lekarstwa).

33 Lampa naftowa Ropa naftowa

34 Energetyka jądrowa pokrywa obecnie 17% światowego zapotrzebowania na energię. Jej największy rozwój miał miejsce w latach 70 - tych i 80 - tych, kiedy doszło do załamania rynku naftowego. Innym problemem, jaki pojawia się przy energetyce jądrowej jest kwestia odpadów radioaktywnych, które muszą być w odpowiedni sposób przechowywane.

35 W elektrowni jądrowej następuje w procesie rozszczepiania jąder atomów uranu, plutonu lub toru wyzwolenie energii cieplnej, którą wykorzystuje się do wytworzenia pary wodnej. Energia cieplna tej pary zostaje przemieniona w energię mechaniczną w procesie rozprężenia pary zachodzącego w turbinie, a dalej następuje przemiana energii kinetycznej w energię elektryczną w napędzanym przez łopatki turbiny generatorze prądu. Gaz ziemny jest paliwem znacznie droższym od węgla, ale równocześnie o wiele czystszym ekologicznie. Budowa elektrowni gazowych trwa krócej i wymaga mniejszych nakładów niż elektrowni węglowych.

36 Schemat działania elektrowni jądrowej

37 ALTERNATYWNE ŹRÓDŁA ENERGII
Mając świadomość wyczerpalności źródeł konwencjonalnych należy zwrócić się ku alternatywnym sposobom produkcji energii. Sposobów tych jest bardzo wiele, a niektóre z nich znane są już właściwie od czasów starożytnych.

38 Spośród źródeł alternatywnych największe znaczenie ma obecnie energia wód płynących. Znanym i od dawna wykorzystywanym surowcem energetycznym jest "biały węgiel". Tak nazywa się w przenośni przemieszczające się masy wody rzecznej i morskiej. Spośród elektrowni wodnych najbardziej rozpowszechnione są zasilane energią kinetyczną rzek. Do rzadkości należą wciąż elektrownie wykorzystujące energię pływów morskich. Potencjał energetyczny wód zaczęto wykorzystywać od momentu wynalezienia koła wodnego czyli od I wieku n. e. Początkowo koła te używane były jedynie do napędzania młynów, jednak z czasem ich zastosowanie zwiększyło się. W XI wieku energia wód płynących wykorzystywana była w kuźniach, tartakach itp.

39 Wraz z postępem technicznym prymitywne koła wodne zaczęto zastępować coraz bardziej zaawansowanymi technicznie urządzeniami. Obecnie w użyciu są turbiny, które przekazują wodę do generatorów hydroelektrowni. Przykładowa elektrownia wodna

40 Alternatywę dla tradycyjnych źródeł energii stanowi również potencjał energetyczny wiatru. To źródło energii posiada bardzo wiele zalet; przede wszystkich jest ono niewyczerpywalne i w dodatku czyste ekologicznie.

41 Wiatr jako nośnik energii wykorzystywano już w starożytności
Wiatr jako nośnik energii wykorzystywano już w starożytności. Około 1800 lat temu w krajach śródziemnomorskich i w Chinach pojawiły się pierwsze silniki wiatrowe. W Babilonii wykorzystywano je do osuszania mokradeł, a w innych krajach do nawadniania pól (napęd pomp wodnych w systemach irygacyjnych). W VIII wieku w Europie pojawiły się duże wiatraki 4-skrzydłowe, w których budowie wyspecjalizowali się Holendrzy. We wczesnym średniowieczu silnik wiatrowy znalazł zastosowanie w młynach prochowych. Jednocześnie w niektórych krajach na terenach polderowych stosowano wiatraki przepompowujące wodę w celu osuszenia terenu uprawy. Duże zainteresowanie energetyką wiatrową przypadło na wiek XVI i XVII, jednak zastosowanie maszyny parowej skutecznie zepchnęło wiatraki na dalszy plan.

42 Dopiero w wieku XX państwa wysokorozwinięte zaczęły na powrót interesować się energią wiatru. Niewątpliwą zaletą energetyki wiatrowej jest wspomniany już fakt, że nie zanieczyszcza ona środowiska naturalnego. Jest ekologiczna ponieważ w trakcie wytwarzania energii nie następuje proces spalania.

43 Alternatywą do tradycyjnych źródeł energii jest biomas : drewno, słoma, biogaz, biomasa stała oraz biopaliwa płynne. Spalone szczątki roślinne nie zanieczyszczają środowiska w takim stopniu jak energetyczne kopaliny, nie ma również problemu ze składowaniem odpadów, jako że popiół można wykorzystywać jako nawóz dla innych roślin. Za powszechniejszym zastosowaniem biomasy w energetyce przemawia również znacznie niższy koszt produkcji energii.

44 Przykłady biomasy

45 Innym alternatywnym źródłem energii jest promieniowanie słoneczne
Innym alternatywnym źródłem energii jest promieniowanie słoneczne. Historia wykorzystywania tego rodzaju energii sięga starożytnej Grecji. Promienie słoneczne dostarczają zatem nie wyczerpywalnych zasobów energii, a ponadto jej pozyskanie w żaden sposób nie zanieczyszcza środowiska naturalnego. Jedyną przeszkodą w nieograniczonym dostępie do energii słonecznej jest konieczność zainstalowania specjalnych urządzeń fotowoltaicznych, dzięki którym możliwe byłoby magazynowanie emitowanej energii. Kolektory słoneczne, montowane głównie na dachach budynków i w miejscach zabudowanych, muszą mieć zapewnione odpowiednie warunki nasłonecznienia, Innym rozwiązaniem umożliwiającym szersze spożytkowanie energii słonecznej jest rozwijanie elektrowni satelitarnych.

46 Panele słoneczne

47 Elektrownie słoneczne umieszczone na satelitach geostacjonarnych wykorzystują fakt, że promieniowanie słoneczne na orbicie takiego satelity pozwala na uzyskanie co najmniej 10 razy więcej energii niż na Ziemi. Stan nieważkości na orbicie okołoziemskiej stwarza możliwość montowania w kosmosie konstrukcji gigantycznych rozmiarów, przy użyciu mniejszych niż na Ziemi ilości materiałów.

48 Inną możliwością jest wykorzystanie energii pochodzącej z wnętrza Ziemi. Władze państwowe, zdając sobie sprawę z licznych zalet tego źródła energii, wspierają projekty zakładające gospodarcze wykorzystanie ciepła pochodzącego z wnętrza ziemi, które to projekty powstają często przy okazji rutynowych badań geologicznych. Wraz ze zbliżaniem się do wnętrza Ziemi zwiększa się temperatura. W niektórych miejscach gorące skały leżą bardzo blisko powierzchni Ziemi, ogrzewając podziemnie źródła, które wytryskują na powierzchnię w postaci gorących źródeł, gejzerów lub samej pary i które można wykorzystać do produkcji energii elektrycznej.

49 Elektrownia geotermalna

50 WPŁYW ZAAWANSOWANYCH METOD POZYSKIWANIA ENERGII NA POSTĘP NAUKOWO - TECHNICZNY
Wiek XIX przyniósł niesamowicie szybki rozwój nauki i techniki. Osiągnięcia naukowo-techniczne szybko wykorzystano w przemyśle, komunikacji, w codziennym życiu dla uczynienia go łatwiejszym i wygodniejszym.

51 Przy wydobyciu węgla zaczęto stosować świdry pneumatyczne, pompy ssące i rury żelazne do usuwania wody z kopalni. Dzięki zastosowaniu tych nowych metod wydobycie węgla w Europie i USA gwałtownie wrosło. Na kontynencie europejskim powstały wielkie zagłębia węglowe w Niemczech, w północnej Francji i Belgii.

52 Zastosowanie ropy naftowej m. in
Zastosowanie ropy naftowej m.in. w silnikach spalinowych spowodowało ogromny wzrost wydobycia najpierw w USA, potem w Rosji, na Bliskim i Dalekim Wschodzie. Silnik spalinowy

53 Odkrycie zjawiska indukcji magnetycznej przez Faradaya pozwoliło Gramme'owi zbudować prądnicę elektryczną zdolną do ciągłej pracy. Pierwsza elektrownia zbudowana przez Edisona rozpoczęła pracę w Nowym Jorku. Początkowo budowano elektrownie prądu stałego, mało przydatne, ze względu na niewielki zasięg. Prąd zmienny rozwiązał problem przesyłu energii elektrycznej na dalekie odległości. We Francji zbudowano prądnicę i akumulator elektryczny. Prądnica elektryczna

54 Odkrycie turbiny wodnej przez Fourneyrona, a następnie jej udoskonalenie pozwoliło na budowę pierwszej elektrowni wodnej na Niagarze. W ten sposób zaczęto wykorzystywać energię spadku wód. Wynalazek prądnicy elektrycznej umożliwił wprowadzanie oświetlenia łukowego. Ze względu na to, że było bardzo jasne i jaskrawe nadawało się jedynie do oświetlania placów i ulic. Problem oświetlenia mieszkań, biur i sklepów rozwiązała wynaleziona przez Edisona żarówka. Turbina wodna

55 W transporcie zaczęto wykorzystywać parowóz
W transporcie zaczęto wykorzystywać parowóz. W statkach i okrętach zaczęto stosować turbinę parową. Lenoir zbudował silnik spalinowy, za pomocą, którego wprawił w ruch pojazd a Otto udoskonalił go wprowadzając czterosuwowy cykl pracy. Silnik ten został z kolei wykorzystany w motocyklu i samochodzie zbudowanym przez Benza i Daimlera. Stopniowo samochody udoskonalano, zaczęto nawet organizować wyścigi samochodowe. Henry Ford stworzył pierwszą w USA fabrykę samochodów, w której zastosowano taśmowy sposób produkcji. Diesel wynalazł nowy wysokoprężny silnik spalinowy zasilany paliwem płynnym. Był zdecydowanie sprawniejszy i znalazł szerokie zastosowanie w komunikacji lądowej i morskiej.

56 Parowóz

57 Fabryka opon pneumatycznych w Niemczech
Zasługą Szkota Dunlopa było opatentowanie opon pneumatycznych. Pierwsze na świecie metro powstało w Londynie w 1863 roku. Początkowo było parowe od lat dziewięćdziesiątych XIX wieku elektryczne. W Berlinie natomiast od 1881 roku kursowały tramwaje elektryczne. Fabryka opon pneumatycznych w Niemczech

58 Pierwszy trwający 12 sekund lot samolotem silnikowym odbyli bracia Wright. Z czasem tak udoskonalili samolot, że był on w stanie odbyć lot trwający godzinę. Drogą powietrzną pokonano także kanał La Manche. Pierwszy samolot silnikowy

59 Fale elektromagnetyczne posłużyły do budowy radia autorstwa Marconiego
Fale elektromagnetyczne posłużyły do budowy radia autorstwa Marconiego. Malarz Samuel Morse stworzył elektryczny telegraf wykorzystujący przerywanie i zamykanie obwodu elektrycznego. Fonograf skonstruował Edison, a gramofon Emil Berliner. Prototyp telefonu stworzył w 1860 roku Philips Reis, ale za jego faktycznego twórcę uchodzi Graham Bell. Telegraf elektryczny

60 Pierwsze zdjęcie wykonał w 1826 roku Francuz Joseph Niepce, a twórcą udoskonalonej fotografii był Louis Daguerre. Fotografię jaką znamy dzisiaj tzn. wykorzystującą negatyw odkrył w 1841 roku Wiliam Talbot. Twórcami kina są bracia Lumiere, którzy skonstruowali kinematograf.

61 Prace rolne zmechanizowano, rozpoczęto stosowanie pługów ciągniętych przez traktory. W USA, gdzie wciąż były problemy z siłą roboczą wynaleziono w 1834 roku żniwiarkę a później nawet kombajny spalinowe.

62 Teoria elektronowa umożliwiła Mendelejewowi ułożenie tablicy pierwiastków. Becquerel odkrył promieniotwórczość naturalną, a małżeństwo Curie - rad i polon. Hipoteza kwantowa Maxa Plancka pozwoliła Einsteinowi na skonstruowanie teorii względności, a Bohr dzięki niej stworzył teorię budowy atomu. Bohr dokonał też pierwszej reakcji jądrowej.

63 WYJAZD DO CENTRUM NAUKOWEGO KOPERNIK

64 Metale i prąd, czyli ogniwo Volty
Doświadczenie 1 Metale i prąd, czyli ogniwo Volty

65 NASZA GRUPA PODCZAS REALIZACJI DOŚWIADCZENIA

66 NASZA GRUPA PODCZAS REALIZACJI DOŚWIADCZENIA

67 Bezpieczeństwo Kwas siarkowy, nawet rozcieńczony działa drażniąco oraz może nieodwracalnie uszkodzić ubranie.

68 Odczynniki i materiały
Rozcieńczony, 1% roztwór kwasu siarkowego (VI) [H2SO4] Duża blaszka miedziana [Cu] Duża blaszka cynkowa [Zn]

69 Sprzęt Szklana wanienka z rowkami
2 przewody z krokodylkami – czerwony i czarny Brzęczyk Cylinder miarowy 10ml

70 Przebieg doświadczenia
ETAP 1 Do szklanej wanienki pomiędzy wyżłobienia umieść płytkę cynkową (Zn) oraz płytkę miedzianą (Cu) w niewielkiej odległości od siebie Ostrożnie wlej 30 ml roztworu kwasu siarkowego (VI) [H2SO4] odmierzając go cylindrem. Obserwuj co się dzieje.

71 Obserwacje H2SO4 + Zn  ZnSO4 + H2↑ Blaszka cynkowa wybieliła się.
Pojawiły się pęcherzyki jest to gaz  wodór. H2SO4 + Zn  ZnSO4 + H2↑

72 Miedź nie reaguje z kwasem siarkowym. Cynk jest metalem aktywniejszym.
wnioski Miedź nie reaguje z kwasem siarkowym. Cynk jest metalem aktywniejszym.

73 Wykonanie ETAP 2 Do metalowych blaszek podłącz przewody z krokodylkami – czarny do blaszki cynkowej [Zn], czerwony do miedzianej [Cu] Do krokodylków podłącz brzęczyk – czarny do czarnego i czerwony do czerwonego Układ powinien wyglądać jak na schemacie poniżej.

74 Przepływa prąd – brzęczyk wydaje dźwięk
Obserwacje Przepływa prąd – brzęczyk wydaje dźwięk

75 wnioski Powstało ogniwo volty, które jest wykorzystywane w akumulatorach i bateriach.

76 Turbina parowa Turbina parowa – turbina, w której czynnikiem obiegowym jest para wodna. Pierwowzorem turbiny parowej była bania Herona. Jest to silnik (maszyna cieplna) wykorzystujący energię cieplną pary wodnej, wytworzonej zwykle w kotle parowym lub wytwornicy pary, do wytworzenia energii mechanicznej, odprowadzanej wałem do innej maszyny, np. generatora elektrycznego.

77 Zasada działania turbiny
Przepływ gazu przez turbinę wiąże się ze spadkiem energii potencjalnej. W myśl zasady zachowania energii, ta zamieniana jest w energię mechaniczną odprowadzaną wałem do maszyny napędzanej. Z drugiej zasady termodynamiki wynika, że nie można skonstruować silnika cieplnego w całości zamieniającego dostarczone ciepło na pracę, co w praktyce oznacza, że turbiny parowe oprócz użytecznej pracy zawsze oddają do otoczenia ciepło, które jeśli nie jest wykorzystane, staje się ciepłem odpadowym. Stanowi to podstawę wytwarzania energii elektrycznej i ciepła w elektrociepłowniach.

78 Silnik cieplny Urządzenie, które zamienia energię termiczną (cieplną) w energię mechaniczną (praca) lub elektryczną. Idealizacją silnika cieplnego jest silnik pracujący wg cyklu Carnota. Silnik taki ma największą teoretyczną sprawność dla danych temperatur źródeł ciepła górnego i dolnego. Sprawność rzeczywistych silników jest także zależna od temperatury dolnego i górnego źródła ciepła ale mniejsza od sprawności cyklu Carnota. Stosunek sprawności silnika do sprawności obiegu Carnota to sprawność egzergetyczna.

79 Zasada działania silnika cieplnego
Przez silnik cieplny przepływa substancja charakteryzująca się dużymi zmianami objętości właściwej przy zmianach temperatury i ciśnienia, zwana czynnikiem pracującym.

80 Silnik elektryczny Maszyna elektryczna, w której energia elektryczna zamieniana jest na energię mechaniczną.

81 Zasada działania silnika elektrycznego
Zasada działania silnika elektrycznego: wirnik obraca się dzięki temu, że uzwojenia przewodzące prąd umieszczone są w polu magnetycznym. Te dwa pola kolidują ze sobą powodując ruch wirnika (ramki). Komutatory przez szybką zmianę kierunku przepływu prądu przez ramkę powodują dalszy obrót (gdyby nie komutatory to ramka ciągle powracałaby do pozycji początkowej, a właśnie komutatory powodują jej dalszy obrót w jedną stronę). Po tym proces zaczyna się od początku i cykl rozpoczyna się na nowo.

82 Naturalne zasoby energii
Odnawialne źródła energii są to źródła, których używanie nie wiąże się z ich całkowitym wyczerpaniem, gdyż ich zasoby odnawiają się w krótkim czasie.

83 Do najważniejszych źródeł energii odnawialnej należą:
energia wiatru, energia słoneczna, energia geotermalna, wodna, biogazu, biomasy.

84 Energia wiatru

85 Energia wiatru jest bardzo popularnym źródłem energii odnawialnej
Energia wiatru jest bardzo popularnym źródłem energii odnawialnej. Pierwsze wzmianki o wiatrakach znajdują się już w kodeksie Hammurabiego. Wiatraki służyły do pompowania wody i melioracji pól. Współcześnie stosowane turbiny wiatrowe przekształcają wiatr na energię mechaniczną, która dalej zamieniana jest na elektryczną.

86 Energia słoneczna

87 Do pozyskania energii z promieni słonecznych służy ogniwo fotowoltaiczne (ogniwo słoneczne). Przemienia ono bezpośrednio energię promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Po raz pierwszy efekt fotowoltaiczny zaobserwował A.C. Becquerel w 1839 r. w obwodzie oświetlonych elektrod umieszczonych w elektrolicie.

88 Energia geotermalna

89 Energia geotermalna polega na wykorzystaniu energii cieplnej ziemi do produkcji energii cieplnej i elektrycznej. Woda opadowa wnika w głąb ziemi, gdzie w kontakcie z aktywnymi ogniskami magmy, podgrzewa się do znacznych temperatur. W wyniku tego wędruje do powierzchni ziemi jako gorąca woda lub para wodna. W Europie w wykorzystaniu energii geotermalnej przoduje Islandia. Ponad 80% tamtejszego zapotrzebowania na ciepło pokrywają wody geotermalne.

90 Energia wodna Istnieje wiele sposobów wykorzystania potencjału wody:
energia pływów morskich energia fal morskich energia cieplna oceanu energia przepływowa wody

91 Energia pływów morskich

92 Elektrownia pływowa - elektrownia wytwarzająca prąd elektryczny przy pomocy specjalnych urządzeń wykorzystujących przypływy i odpływy morza. Im są one większe, tym bardziej efektywna jest elektrownia. Jest lokowana w miejscach umożliwiających budowę zapór (z turbinami) między otwartym morzem a utworzonym zbiornikiem.

93 Energia fal morskich

94 Energię fal morskich ludzkość próbuje wykorzystać już od 1799 roku
Energię fal morskich ludzkość próbuje wykorzystać już od roku. W dzisiejszych elektrowniach woda morska pchana kolejnymi falami wpływa do położonego na górze zbiornika. Gdy w zbiorniku tym jest wystarczająca ilość wody, wówczas przelewa się ona przez upust i napędza turbinę rurową sprzężoną z generatorem. W ten sposób powstaje prąd elektryczny.

95 Energia cieplna oceanu

96 Przemiana energii cieplej oceanu to wykorzystanie różnicy temperatury wody na powierzchni i w głębi morza lub oceanu. Technologię tę można zastosować przy różnicy temperatur warstw wody minimum 36 F. Cieplejsza woda morska w pobliżu powierzchni ulega odparowaniu w komorze próżniowej. Powstała para napędza turbinę sprzężoną z generatorem. Zaletą tej technologii jest połączenie wytwarzania energii elektrycznej z odsalaniem wody morskiej.

97 Energia przepływowa wody

98 Pozyskiwanie energii z przepływającej wody polega na napędzeniu turbin znajdujących się w zaporze.
Niestety czasami takie rozwiązanie jest szkodliwe dla ekosystemu, gdyż na terenach zalewowych giną różne gatunki roślin nieprzystosowane do nowych warunków.

99 Biogaz

100 Biogaz powstaje w procesie beztlenowej fermentacji odpadów organicznych, podczas której substancje organiczne rozkładane są przez bakterie na związki proste. Jego głównym składnikiem jest łatwopalny metan. Biogaz może być dostarczany do sieci gazowej, wykorzystywany jako paliwo do pojazdów lub w procesach technologicznych.

101 Biomasa

102 Biomasa jest najstarszym i najszerzej współcześnie wykorzystywanym odnawialnym źródłem energii.
Biomasa to cała istniejąca na Ziemi materia organiczna, wszystkie substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego ulegające biodegradacji. Człowiek może wykorzystywać biomasę do produkcji energii cieplnej i elektrycznej.

103 Energetyka przyszłości Co z energią?
W przyszłości odnawialne źródła energii nie sprostają rosnącemu zapotrzebowaniu na energię. Coraz większą nadzieję człowiek wiąże z energią termojądrową powstającą w wyniku fuzji lekkich pierwiastków zachodzącej na skutek ruchów termicznych w bardzo wysokiej temperaturze.

104 Badania nad pozyskiwaniem energii termojądrowej prowadzone są niemal od 55 lat.
Oto pojedyncza reakcja fuzji deuteru i trytu, w której powstaje hel, neutron i wydzielana jest energia 17.6 M

105 INTER Współcześnie działa projekt INTER (International Thermonuclear Experimental Reaktor). W oparciu o ten projekt już w tym roku ma się rozpocząć budowa elektrowni termojądrowej w Cadarache we Francji. Przykładowo jeżeli cała energia używana przez ludzkość byłaby wytwarzana w procesie syntezy termojądrowej, ziemskie zasoby litu wystarczyłyby na 1000 lat, a deuteru na wiele milionów lat.

106 Elektrownia jądrowa! Czy gra warta świeczki?

107 Kiedy powstała? Pierwsza elektrownia jądrowa, o mocy 5 MW powstała w 1954 r. w Obnińsku (ZSRR). Pierwszoplanowym celem ich budowy była produkcja wzbogaconego materiału rozszczepialnego do produkcji broni atomowej.

108 Jak powstaje energia? Rozszczepienie jądra atomowego to reakcja polegająca na rozpadzie jądra na dwie (rzadziej na więcej) części o zbliżonych masach, któremu towarzyszy emisja neutronów oraz kwantów gamma. Jądra, które ulegają rozszczepieniu, są jądrami ciężkimi posiadającymi dużą liczbę nukleonów. Proces ten zachodzi częściej dla stanu wzbudzonego jądra niż dla stanu podstawowego.

109 Budowa elektrowni

110 O elektrowni na świecie

111 czy elektrownia szkodzi środowisku?
Brak wydzielania CO2 w przeciwieństwie do energii cieplnej. Problemem energii atomowej jest składowanie radioaktywnych odpadów, proces ten nie został jeszcze do końca opracowany przez człowieka.

112 Atomowe wady Koszty powstania oraz eksploatacji.
W przypadku awarii może dojść do tragedii na skalę światową. Jak w Czarnobylu lub w Japonii. Problemy ze składowaniem odpadów.

113 Atomowe zalety 1 kg uranu może zastąpić 28 ton węgla kamiennego.
Nie emituje pyłów oraz szkodliwych gazów, Nie wymaga hałaśliwych urządzeń do nawęglania

114 Co ludzie sądzą o elektrowni?

115 Czy powstanie w Polsce? …czas pokaże. Jedno jest pewne, węgiel, gaz i ropa kiedyś się skończą, a my ludzie XXI wieku musimy znaleźć rozwiązanie jak najszybciej.

116 Jak długo jesteśmy w stanie eksploatować naturalne zasoby ropy naftowej, węgla, uranu? Czy wykorzystanie energii odnawialnej zaspokoi nasze potrzeby?

117 Zasoby środowiska przyrodniczego są ograniczone
Zasoby środowiska przyrodniczego są ograniczone. Wśród ogółu zasobów wyróżnia się odnawialne i nieodnawialne. Do nieodnawialnych na ogół zalicza się złoża surowców mineralnych. Do odnawialnych zwykle zalicza się zasoby biosfery oraz zasoby wód słodkich.

118 W grupie surowców energetycznych najbardziej rozpowszechniony jest węgiel. Nie wszystkie zasoby węgla kamiennego i brunatnego zostały udokumentowane. Wiadomo, że zasoby tych paliw są tak wielkie, iż przy obecnym tempie wzrostu ich wydobycia, w dającej się planować przyszłości, nie zostaną wyczerpane.

119 Zasoby ropy naftowej i gazu ziemnego nie zostały jeszcze w pełni udokumentowane, jednak geologowie są zgodni, że nie należy liczyć na jakieś wielkie odkrycie tych surowców.

120 Charakterystyczną cechą rozmieszczenia zasobów ropy naftowej jest duża ich koncentracja. Według różnych szacunków 50-55% światowych zasobów przypada na złoża bliskowschodnie. Pozostałe wielkie złoża znajdują się w Rosji, Azerbejdżanie, nad Morzem Karaibskim i Zatoką Meksykańską, w Chinach, na szelfie Morza Północnego oraz nad zatoką Gwinejską.

121 Przy obecnym zużyciu uranu (ok
Przy obecnym zużyciu uranu (ok ton/rok) zasoby paliwa jądrowego wystarczą na ok. 50 lat. Szacuje się, że kolejne pokłady uranu naturalnego o koszcie wydobycie większym o 50 % wynoszą ok. 10 mln ton, zapewniając eksploatację elektrowni atomowych przez kolejne 140 lat. Biorąc pod uwagę fakt, że pokłady uranu znajdujące się pod wodą w dnie morskim są jeszcze większe, można stwierdzić, że paliwo dla energetyki jądrowej będzie dostępne, co najmniej przez kilkaset lat.

122 Żelazo należy do najbardziej rozpowszechnionych w przyrodzie
Żelazo należy do najbardziej rozpowszechnionych w przyrodzie. Sprawdzone zasoby żelaza są oceniane na ponad 250 mln ton. Od kilku lat czołową pozycję wśród światowych producentów rud żelaza zajmują Chiny 24% światowej produkcji.

123 Najważniejsze złoża znajdują się w Północno – Wschodnich Chinach i w Mongolii Wewnętrznej. Drugim po Chinach producentem rud żelaza jest Brazylia 18% światowej produkcji. Główne okręgi wydobycia znajdują się w stanach Minas Gerais i Para. Od kilkunastu lat do światowych producentów rud żelaza należy Australia – 15%. Najważniejsze ośrodki wydobycia położone są w zachodniej części kraju. W Europie największe złoża rud żelaza posiadają Szwecja oraz Norwegia – na granicy z Rosją.

124 „Ilość zasobów naturalnych jest ograniczona, liczba ludzi na Ziemi nie może wzrosnąć ze względu na prawdopodobieństwo ich wyczerpania” Stwierdzenie to jest jednym z kluczowych haseł zwolenników kontroli populacji. Paul Ehrlich w Population Bomb sugerował, że w ciągu dziesięciolecia po wydaniu jego książki (1968) złoża ropy naftowej i gazu ziemnego zostaną wyczerpane, a ludzie pogrążą się w biedzie. Meadows w Granicach wzrostu twierdził, że postęp naukowo-techniczny zatrzyma się, a eksploatowanie nowych złóż nie będzie możliwe, co spowoduje ogólnoświatowy krach gospodarczy i w konsekwencji zubożenie społeczeństw.

125 Zwolennicy kontroli populacji oparli tezę o wyczerpywaniu się zasobów naturalnych wprost proporcjonalnym do liczebności populacji i w następstwie o nieuchronności katastrofy na mylnym ujęciu rezerw bogactw naturalnych w swoich statystykach. A rezerwy, to ta część zasobów naturalnych, której wydobycie jest najtańsze. Bogactwa naturalne położone w głębszych warstwach Ziemi, których koszt wydobycia jest minimalnie wyższy od kosztów pozyskiwania rezerw, nie są ujmowane w analizach. Zwolennicy kontroli populacji nie uwzględniają w swoich rozważaniach postępu naukowego, a co za tym idzie bardziej oszczędnego wykorzystania już istniejących zasobów, a także nowych metod odkrywania złóż ukrytych w głębszych warstwach Ziemi.

126 Odnawialne źródła energii
Zasoby i wydobycie ropy naftowej. Dane ExxonMobil Central Europe GmbH (opublikowanych w periodyku "Bergbau" Nr 2/03, str ) oraz informacji Oil and Gas Journal, 2001 oraz Fabian Gerard, Górnicza Izba Przemysłowo Handlowa, "Biuletyn Górniczy" nr 3-4/2

127 Zasoby i wydobycie gazu ziemnego
Zasoby i wydobycie gazu ziemnego. Dane ExxonMobil Central Europe GmbH (opublikowanych w periodyku "Bergbau)

128 Węgiel kamienny, ropa naftowa i gaz ziemny to konwencjonalne źródła energii, które powoli (w szczególności w krajach kładących nacisk na dbałość o środowisko) zastępowane są alternatywnymi odpowiednikami pochodzącymi ze źródeł odnawialnych. Energia słoneczna docierająca na Ziemię przewyższa 10 tysięcy razy światowe zapotrzebowanie na energię.

129 Sprzedaż ogniw słonecznych pozwalających na produkcję energii elektrycznej bądź cieplnej z promieni słońca rośnie od roku o 15% rocznie. Nawet w krajach o przeciętnym natężeniu promieniowania słonecznego produkuje się baterie słoneczne i instaluje w wielu domach. Przykładem może być Dania, gdzie rocznie produkuje się około 250 tys. ogniw.

130 Podaż energii wiatru czterokrotnie przekracza globalne zapotrzebowanie energetyczne, turbiny wiatrowe instaluje się w szczególności na wybrzeżu lub wyspach, gdzie siła wiatru jest o wiele mocniejsza niż w głębi lądu. Dlatego też Dania i wybrzeże Niemiec to prawdziwe „tygrysy energii wiatrowej”.

131 Kula ziemska posiada wewnętrzne źródła ciepła, które można eksploatować poprzez wykonywanie kilku kilometrowych odwiertów w głąb jej skorupy. Islandia słynie ze źródeł gorącej wody i pary, które wykorzystywane są do ogrzewania domów, a także do wytwarzania energii elektrycznej. Dla potrzeb energetycznych można wykorzystać niedoceniane dotychczas śmieci, odpady z ferm drobiowych czy nawóz zwierzęcy. Magazynem energii równie bogatym jak złoża węgla są wysypiska śmieci, pełne substratów do produkcji paliw ciekłych i gazowych. Tereny Unii Europejskiej wyłączone z upraw rolnych zagospodarowywane są produkcją roślin energetycznych, co obniża bezrobocie wśród rolników i przyczynia się do zwiększenia ochrony środowiska przez zmniejszenie emisji CO2 (spalanie roślin jest obciążone mniejszą szkodliwością niż spalanie węgla).

132 Choć nafta i węgiel nadal królują w światowej gospodarce, to w najbogatszych krajach można zaobserwować odwrót w kierunku „czystych” źródeł energii. W Szwajcarii powstały dwie inicjatywy legislacyjne mające na celu przyspieszenie wykorzystania odnawialnych źródeł energii. „Inicjatywa wykorzystania energii słonecznej” i „Energia i środowisko” mają na celu zminimalizowanie zużycia nieodnawialnych źródeł energii poprzez wprowadzenie opłaty za ich wykorzystywanie i zwrot w kierunku tych bardziej naturalnych.

133 Wniosek nasuwa się jeden
Wniosek nasuwa się jeden. Nie grozi ludzkości brak surowców energetycznych, skoro nawet odpady komunalne mogą być źródłem energii.

134 Wykorzystano materiały ze stron:
Skyscrapercity.comWikipedia.pl Info-ogrzewanie.pl Energetykon.pl Eszkola.pl Toreuse.pl Ronik.org Elektroonline.pl Orbitorun.pl Amoney.pl Inzyneria.com Cyf.gov.pl Iuve.pl Michalgrzeskowiak.pl Tani.net.pl Oraz Informator Centrum Naukowego Kopernik

135 Koniec

136