Download
1 / 136
1.36k likes | 1.59k Vues
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.
E N D
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
Archimedes (ok. 287-212 p.n.e.), najwybitniejszy fizyk i matematyk starożytnej Grecji, jeden z największych uczonych starożytności, pochodzący z Syrakuz na Sycylii.
Opracował wzory na pole powierzchni i objętość walca, kuli i czaszy kulistej oraz rozważał objętości paraboloidy, hiperboloidy i elipsoidy obrotowej.
LICZBA PI • Poprawnie oszacował wartość liczby π, którą oznaczył pierwszą literą greckiego wyrazu "perímetros” - obwód koła. • pi = 22/7 = 3,14
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)
Pewnego dnia, król Syrakuz, HieronII 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.
ANEGDOTA O… • Podczas najazdu rzymian na Syrakuzy pewien żołnierz spostrzegł Archimedesa kreślącego rysunki na piasku, pogrążonego w rozmyślaniach. Kiedy zaczął je ścierać, Archimedes krzyknął: Noliturbarecirculosmeos! (co oznacza: "Nie niszcz moich kół!".) Po tych słowach Archimedes został zabity.
Nicola Tesla • Czyli pomysł wolnej energii dla każdego obywatela
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.
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.
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.
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.
Przypisuje mu się setki rozmaitych wynalazków, które miały bezpośredni wpływ na postęp ówczesnego przemysłu, np.: • transformator Tesli
Thomas Alva Edison • „Aby coś wynaleźć wystarczy • odrobina wyobraźni • i sterta złomu.”
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.
Thomas Alva Edison „Nie przepracowałem ani jednego dnia w swoim życiu. Wszystko co robiłem, to była przyjemność.’’ • Edison Thomas Alva (1847-1931), 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.
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.
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.
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.
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.
Elektrownia, ogólniemówiąc 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.
Ropanaftowabyła 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
Znaczenie przemysłowe ropa naftowa zyskała po wynalezieniu przez Ignacego Łukaszewicza lampy naftowej w 1852 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).
Lampa naftowa Ropanaftowa
Energetykajądrowapokrywa 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.
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.
ALTERNATYWNE ŹRÓDŁA ENERGII • Mającświadomość 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.
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 masywody 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.
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
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.
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.
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.
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.
Innymalternatywnymźródłem 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.
Elektrowniesłoneczne 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.
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.
WPŁYW ZAAWANSOWANYCH METOD POZYSKIWANIA ENERGII NA POSTĘP NAUKOWO - TECHNICZNY WiekXIX przyniósł niesamowicie szybki rozwój nauki i techniki. Osiągnięcia naukowo-techniczne szybko wykorzystano w przemyśle, komunikacji, w codziennym życiu dla uczynienia go łatwiejszym i wygodniejszym.
