Download
1 / 94
940 likes | 1.2k Vues
DANE INFORMACYJNE :. Nazwa szkoły: Gimnazjum im. Noblistów Polskich w Koźminku i Gimnazjum im. Królowej Jadwigi we Wschowie ID grupy: 98/44_MF_G1, 98/87_MF_G2 _g 2 Opiekun: Izabela Czechowska, Agata Malcher
E N D
DANE INFORMACYJNE : • Nazwa szkoły: Gimnazjum im. Noblistów Polskich w Koźminku i Gimnazjum im. Królowej Jadwigi we Wschowie • ID grupy: 98/44_MF_G1, 98/87_MF_G2_g2 • Opiekun: Izabela Czechowska, Agata Malcher • Kompetencja: Matematyczno - fizyczna • Temat projektowy: Przemiany energetyczne • Semestr/rok szkolny: Semestr III / 2010-2011
REALIZATORZY PROJEKTU Uniwersytet Szczeciński COMBIDATA Poland sp. z o.o. Partner projektu • Lider projektu
PATRONI PROJEKTU • Zachodniopomorski Kurator Oświaty • Wielkopolski Kurator Oświaty • Lubuski Kurator Oświaty
Cele projektu: • przypomnienie pojęć związanych z energią, ciepłem, pracą, mocą i energią wewnętrzną, • omówienie ponowne podziału energii mechanicznej, • przypomnienie sposobów przekazywania ciepła, • przypomnienie I zasady termodynamiki i jej praktycznego zastosowania, • omówienie tradycyjnych inteligentnych źródeł energii i ich znaczenia ze względu na ochronę środowiska, • dyskusja na temat rodzajów energii, • wymiana poglądów miedzy grupami projektowymi, • komunikowanie się na portalu i za pomocą ogólnie dostępnych komunikatorów internetowych, • przeprowadzanie doświadczeń związanych z energią i jej zmianami oraz wnioskowanie i dyskusja wyników,
wyznaczanie ciepła właściwego wody za pomocą czajnika elektrycznego oraz porównywanie wyników z tablicowymi- wnioskowanie i dyskusja wyników- poszukiwanie przyczyn rozbieżności, • wykonywanie zadań z E-learningu i testów kompetencji na początku i końcu prac projektowych, • rozwiązywanie zadań dotyczących przemian energetycznych, • systematyczne dokumentowanie prac- e- kronika, prezentacja, • wymiana doświadczeń i poszerzanie kompetencji, • dzielenie się efektami pracy ze społecznością uczniowską naszych szkół.
Co to jest energia ? Energia– skalarna wielkość fizyczna charakteryzująca stan układu fizycznego (materii) jako jego zdolność do wykonania pracy. Energia występuje w różnych postaciach np.: energia kinetyczna, energia sprężystości, energia cieplna, energia jądrowa. Energię we wzorach fizycznych zapisuje się najczęściej za pomocą symbolu E.
Energia potrzebna jest ludziom w życiu codziennym. Jej postać, forma czy wykorzystanie może być różne, ale przede wszystkim potrzebujemy jej przy produkcji przemysłowej, transporcie, ogrzewaniu domostw czy oświetlaniu. Początkowo tej energii dostarczało nam środowisko w postaci zasobów naturalnych nieprzetworzonych :opałów i paliw np. drewna, węgla brunatnego, kamiennego, ropy naftowej czy gazu. Również dawniej przetwarzano energię w wiatrakach czy młynach wodnych.
Energia mechaniczna • Energia mechaniczna — suma energii kinetycznej i potencjalnej. Jest postacią energii związaną z ruchem i położeniem obiektu fizycznego (układ punktów materialnych, ośrodka ciągłego itp.) względem pewnego układu odniesienia. W sensie technicznym używa się tego terminu np. jako zdolności wytworzenia oraz przekazania napędu (momentu siły na wale, siły na cięgnie itp.) przez maszynę.
Podział energii Energia mechaniczna Energia potencjalna Energia kinetyczna grawitacji sprężystości
Energia potencjalna grawitacji Energia potencjalna grawitacji jest wprost proporcjonalna do masy ciała i wysokości, na której to ciało znajduje się. Wzór: Epg= mgh Epg- energia potencjalna grawitacji m – masa g = 10 m/s2 h – wysokość [kg * * m = N * m = J] Jednostką jest Dżul (J).
Energia kinetyczna Energia kinetyczna to energia ciała będącego w ruchu, zależy ona od masy ciała i prędkości, z którą to ciało porusza się. Wzór: Ek = mV2/2 Ek – energia kinetyczna m – masa V – prędkość [kg * = kg * = N * m = J] Jednostką jest Dżul (J)
Ciepło Ciepło to jedna z form zmiany energii wewnętrznej polegająca na kontakcie ciała o wyższej temperaturze z ciałem o niższej temperaturze. Ciepło oznaczamy literą Q. Jednostką ciepła jest Dżul (J).
Konwekcja Konwekcja to samorzutne unoszenie się ciepła w cieczach i gazach ku górze; wykorzystywane jest w lotnictwie, przy montażu kaloryferów oraz możemy obserwować w kuchni podczas pieczenia i gotowania.
Przewodznictwo cieplne Przewodność cieplna, inaczej współczynnik przewodzenia ciepła, określa zdolność substancji do przewodzenia ciepła. Im wyższa przewodność cieplna tym więcej ciepła (w tych samych warunkach) przez daną substancję przepłynie. Przewodność cieplna materiału zależy od jego składu chemicznego, budowy, porowatości, stanu skupienia oraz temperatury.
Co to jest energetyka ? • Energetyka jest działem nauki i techniki, ale również gałęzią przemysłu. Zajmuje się przetwarzaniem dostępnych form energii na postać łatwą do wykorzystania (przetwarzaniem energii pierwotnej na łatwiejszą do wykorzystania energię wtórną). Cały system energetyczny to elektrownie, ciepłownie i elektrociepłownie, oraz sieci przesyłowe.
W praktyce, energetyka obejmuje dostarczanie energii w dwóch postaciach: • energii elektrycznej - dostarczanej do odbiorcy przewodami elektrycznymi, produkowanej za pomocą turbin i prądnic napędzanych rozmaitymi źródłami energii, • energii cieplnej - dostarczanej odbiorcy za pośrednictwem transportującego ciepło nośnika, w szczególności może nim być para wodna pod dużym ciśnieniem, ogrzana woda lub inne płyny. Do ogrzewania tych nośników stosuje się rozmaite źródła energii.
Przemysł energetyczny składa się z dwóch części: • elektrowni, ciepłowni i elektrociepłowni czyli fabryk, w których energię pierwotną przetwarza się na jej użyteczną postać; • energetycznych sieci przesyłowych, czyli systemu urządzeń umożliwiającego przesyłanie energii do odbiorcy.
Energetyka należy do sektorów gospodarki o najbardziej szkodliwym wpływie na środowisko naturalne i zdrowie. Na poziomie Unii Europejskiej podejmuje się skoordynowane działania na rzecz ograniczenia tego szkodliwego wpływu poprzez integrację polityki energetycznej z polityką ekologiczną.
Co to jest energia elektryczna ? • Energia elektryczna prądu elektrycznego to energia, jaką prąd elektryczny przekazuje odbiornikowi wykonującemu pracę lub zmieniającemu ją na inną formę energii. Energię elektryczną przepływającą lub pobieraną przez urządzenie określa iloczyn natężenia prądu płynącego przez odbiornik, napięcia na odbiorniku i czasu przepływu prądu przez odbiornik. Zużycie energii elektrycznej w technice mierzone jest w kilowatogodzinach (kWh). Urządzeniem do pomiaru zużycia energii elektrycznej jest licznik energii elektrycznej.
Źródła energii Źródła wyczerpywane, do których należą paliwa stałe (węgiel kamienny, węgiel brunatny, torf), paliwa ciekłe i gazowe (ropa naftowa, gaz ziemny) i paliwa jądrowe (uran, tor). Źródła energii regenerujące się to drewno czy biomasa, a źródła energii odnawialnej, to energia słoneczna, ciepło wnętrza Ziemi, energia wód śródlądowych, energia wód morskich i energia wiatru.
Wykorzystanie prawie wszystkich źródeł energii elektrycznej związane jest z minimalnym, bądź nawet żadnym wpływem na środowisko. Z tego względu stanowią bardzo atrakcyjna alternatywę w stosunku do konwencjonalnych źródeł.
Co to jest energia konwencjonalna ? • Energia konwencjonalna, czyli otrzymywana w procesie spalania paliw kopalnych, stanowi dziś najpowszechniejszą i najczęściej spotykaną formę energii. Kopaliny energetyczne, takie jak węgiel, ropa naftowa i gaz ziemny odgrywają decydującą rolę w europejskim i światowym systemie zaopatrzenia w energię. Wszystko wskazuje na to, że również w następnych dziesięcioleciach będą odgrywać one podobną rolę.
Elektrownie konwencjonalne produkują obecnie przytłaczającą większość energii, a rezygnacja z nich z dnia na dzień jest praktycznie niemożliwa. Ich zamknięcie i utrata tysięcy miliardów włożonych w ich budowę w sytuacji, w której stale rośnie zapotrzebowanie na energię to scenariusz nierealny.
Energia niekonwencjonalna : Niekonwencjonalne źródła energii można podzielić na: odnawialne i nieodnawialne. • Odnawialne źródła energii elektrycznej: energia słoneczna, energia wiatru, energia pływów morskich, fal morskich i energia cieplna oceanów (maretermiczna). • Źródła nieodnawialne: wodór, energia magneto-hydro- dynamiczna i ogniwa paliwowe. drewno , torf , węgiel kamienny i brunatny ,ropa naftowa , gaz ziemny ,uran.
Ograniczenia w stosowaniu mogą być rodzaju : - technologicznego - ze względu na postać ich występowania i możliwości praktycznego wykorzystania. - ekonomicznego - związane z dużymi kosztami ich stosowania - oraz politycznego lub prawnego – związanego z możliwościami dywersji w przypadku elektrowni jądrowych - społeczna akceptacja -to najważniejszy problem energetyki jądrowej. Wiążą się z nim dodatkowe koszty i przedłużające się terminy ukończenia inwestycji.
Rodzaje energii niekonwencjonalnej : Energia wiatru Energia słoneczna Ten rodzaj energii jest uważny za najbezpieczniejszy. Jedynie 50% energii docierającej ze Słońca jest dostępna na Ziemi. Reszta jest odbijana i pochłaniana przez atmosferę. Część z tych 50% jest wykorzystywane przez organizmy zamieszkujące nasza planetę. Potencjał wiatru jest przetwarzany na energię elektryczną dzięki zastosowaniu silnika wiatrowego zespolonego z generatorem prądotwórczym. Wykorzystuje się tego typu źródło na terenach oddalonych od siedlisk ludzkich.
Rodzaje energii niekonwencjonalnej : Energia geotermalna Energia wodna Jest ona związana z energią jaka niesie spływająca woda z pewnej wysokości. Potencjał wodny płynący przez turbinę hydroelektrowni jest zamieniany na energię elektryczną przez generator. Woda jest też siłą napędową w elektrowniach związanych z pływami i morzem. W tym rodzaju energii wykorzystuje się podwyższoną temperaturę skał i wód podziemnych. Temperatura wód termalnych może dochodzić do 300oC na głębokości 250-600m. W geoelektrowniach energia pochodząca z wnętrza naszej planety jest przekształcana w elektryczną.
Inne źródła energii niekonwencjonalnej : Ostatnio zyskało popularność ogrzewanie domów czy nawet osiedli dzięki spalaniu biomasy (wysuszone rośliny). Z odpadów organicznych można również wytworzyć biogaz. Źródła te stanowią ekologiczny sposób otrzymywania energii. Jest to bardzo ważny aspekt w obliczu tylu problemów związanych z zanieczyszczeniem środowiska. Szybki rozwój technologiczny pozwala przypuszczać, że korzystanie z tych źródeł będzie łatwe i bardziej opłacalne.
Definicja ,,bilansu cieplnego” Bilans cieplny - w termodynamice to równanie opisujące sumę procesów cieplnych określonego układu termodynamicznego. W pewnym sensie kompletny zapis bilansu cieplnego jest równoważny sformułowaniu I zasady termodynamiki dla szczególnego przypadku analizowanego układu.
Bilans cieplny uwzględnia: • sumę ciepła dostarczanego do układu z otoczenia • sumę ciepła, którą układ wydziela na zewnątrz • efekt cieplny procesów zachodzących wewnątrz układu
Na czym polega bilans cieplny? • Zgodnie z I zasadą termodynamiki, różnica energii termicznej dostarczanej i wydzielonej z układu równa się zmianie energii wewnętrznej układu. Gdy w układzie nie zachodzą procesy zmieniające jego energię wewnętrzną lub suma energii tych procesów jest równa 0, ciepło dostarczane do układu musi być równe ciepłu wydzielanemu. Prowadzi to do wniosku, że w układzie zamkniętym, suma procesów cieplnych jaka w nim zachodzi nie może zmienić jego ogólnej energii wewnętrznej.
Wzór Ciepło oddane = Ciepłu pobranemu Qpobr = Qodd
Efektywność energetyczna • Efektywność energetyczna jest to obniżenie zużycia energii pierwotnej, mające miejsce na etapie zmiany napięć, przesyłu, dystrybucji lub zużycia końcowego energii, spowodowane zmianami technologicznymi, zmianami zachowań i/lub zmianami ekonomicznymi, zapewniające taki sam lub wyższy poziom komfortu lub usług. Rozwiązania zwiększające efektywność końcowego zużycia energii powodują obniżenie zużycia zarówno energii pobieranej przez użytkowników końcowych, jak i energii pierwotnej.
Proces przemian energetycznych zachodzących na linii elektrownia - odbiorca. Omawiając problematykę rynku ciepła trzeba wskazać na odrębny i dotychczas słabo rozpoznany i nie rozwiązany problem, jaki stanowi wytwarzanie ciepła w takich źródłach ciepła, w których jednocześnie jest wytwarzana energia elektryczna (w tych samych urządzeniach). Dotyczy to elektrowni cieplnych i elektrociepłowni, w których są zainstalowane kotły i turbiny parowe oraz wchodzących ostatnio na polski rynek elektrociepłowni, w których są instalowane turbiny gazowe lub silniki gazowe. Te same urządzenia są wykorzystywane do wytwarzania ciepła i energii elektrycznej.
