Физика и экология
учебно-методический материал по физике (7, 8, 9 класс) на тему

Муниципальное  бюджетное  общеобразовательное  учреждение

Глуховская школа-интернат №2

Сценарий конкурса    по  теме:  «Физика  и  экология»

Провела  учитель  физики:  Постоялко Т.П

Ногинск, 2017-2018 уч.г

Цель: Познакомить учащихся с основными глобальными экологическими проблемами современности,  привлечь  внимание  учащихся  к  проблемам  окружающей  среды,  развивать  познавательную  и  творческую  деятельность;  показать  роль  физики,  как  науки,  связь  между  физикой  и  экологией.

Задачи: Углубление  экологических  знаний  учащихся,  воспитание  бережного  отношения  к  природе,  чувства  ответственности  за  всё  живое  на  Земле.

1. Вступительное  слово  учителя:  

Как  прекрасен  и  удивителен  окружающий  мир!  Как  прекрасны  и  неповторимы  бескрайние  леса  и  безбрежные  моря,  полноводные  реки  и  озера,  высокие  горы  и  зелёные  равнины,  широкие  степи  и  безграничные  пустыни!    Как  удивительны  и  уникальны  животные,  населяющие  нашу  планету!  Но  мало  только  любоваться   и  восхищаться  природой.  Надо  уметь  относиться  к  ней  бережно.  К  сожалению,  люди  не  всегда  задумываются  над  этим.  Сегодня  мы  поговорим  об  отношении  к  природе.

Ведущий  1:  

Если  взглянуть  на  планету  издалека,  то  она  покажется  очень  маленькой.  Все  космонавты  говорят  о  главном  своём  впечатлении:  «Земля  маленькая!»  Полёты  показали,  что  переселяться  человечеству  некуда,  надо  дорожить  тем,  что  имеем  -  нашей  планетой.  Во  всей  нашей  солнечной  системе  только  на  Земле  есть  уникальное  чудо  под  названием  «Жизнь».

Ведущий  2:  

В  физике  есть  понятие  «Равновесие  сил»  и  сформулированы  законы,  определяющие  состояние  тел  для  случаев,  когда  условия  равновесия  сил  выполняются  или  не  выполняются.  В  природе  тоже  существует  равновесие.  Равновесие  - один  из  основных  законов  природы.  Есть  множество  примеров  того,  как  элементарная  экологическая  неграмотность  человека  приводила  к  печальным  результатам.  Не  так  давно  жители  некоторых  районов  Германии  стали  страдать  от  появившихся  в  большом  количестве  ос.  Осы  жалили  людей,  проникали  в  дома.  Оказалось,  что  виноваты  люди,  истребившие  лис.  Лисы  разрушали  гнёзда  ос,  находившихся  на  земле.  Когда  не  стало  лис,  то  осы  размножились  в  таком  количестве,  что  стали  досаждать  людям.  

Ведущий 1:  

А  вот  ещё  пример.  В  Китае  истребили   всех  воробьёв.  Люди  посчитали,  что  воробьи   слишком  много  склёвывают  зерен  пшеницы  на  полях,  от  чего  уменьшается  количество  собранного  урожая.   После  этого  вредителей  развелось  так  много,  что  от  урожая  вообще  ничего  не  осталось.

Ведущий 2:  

Да,  в  природе  всё  связано:  каждая  сломанная  веточка,  каждый  сорванный  цветок,  каждая  пойманная  бабочка  -  это  маленькая  рана,  нанесённая  природе.  И  если  каждый  из  нас  нанесёт  даже  маленькую  рану  природе,  то  общий  урон  природе  будет  велик.  Природе  трудно  залечить  даже  самые  маленькие  раны.  Нельзя  забывать,  что  в  природе  всё  взаимосвязано.  Охраняя  растения  и  животных,  нельзя  забывать  о  борьбе  с  загрязнением  среды.  Ситуация  на  земле  складывается  таким  образом,  что  современный  человек  просто  обязан  быть  экологически  грамотным.    Каждый  из  нас  должен  помнить,  что  только  оберегая  природу,  человечество  сохранит  саму  жизнь  на  Земле.  Природа  была  и  продолжает  оставаться  кормилицей  человека,  источником  его  существования.   Природа  щедра,  но  она  не  прощает  ошибок.

Ведущий 1:  

В  настоящее  время  общество  обеспокоено  экологическими  кризисами,  порождаемыми  деятельностью  людей.

Очень  сложной  считается  экологическая  проблема  озонового  слоя.  Известно,  что  жизнь  на  планете  появилась  после  того,  как  образовался  охранный  озоновый  слой  планеты,  который  прикрывает  нашу  Землю  от  смертоносных  лучей.  Но  в  1982 году  выяснилось,  что  содержание  озона  резко  уменьшилось.   Над  Антарктидой  обнаружилась  озоновая  дыра,  форма  и  размеры  которой  всё  время  меняются.  Позднее  такая  же  дыра  обнаружилась  над  Арктикой,  над  Шпицбергеном,  даже  в  некоторых  местах  над  Евразией.  Уменьшение  озона  может  привести  к  широкому  распространению  раковых  заболеваний,  глазным  болезням,  к  сокращению  урожая  на  полях.  

Как  вы  считаете,  что  является  причиной  снижения  озона  в  атмосфере  Земли?  

Применение  азотных  удобрений  в  сельском  хозяйстве,  использование  фреонов  в  холодильных  установках,  применение  аэрозолей  -  всё  это  привело  к  разрушению  озона.  Кроме  этого  много  озона  разрушается  при  запуске  ракет,  космических  кораблей  и  спутников.

 Учитель:  

Ответить  на  вопросы:

- назвать  формулу  озона  (  о -3)

- что  такое  фреоны  ( вещества,  разрушающие  озон)

- что  такое  озоновые  дыры?  (участки  озонового  слоя,  где  нет  озона)

Ведущий 2:  

важным  фактором  существования  цивилизации  являются  водные  запасы  пресной  воды.   Потребление   пресной  воды  возросло  за  последние  годы  в  6  раз,  и  в  ближайшие  годы возрастёт  ещё  больше.  Запасы  пресной  воды  содержатся  в  реках  и  озёрах.  Но  качество  воды  ухудшается  с  каждым  годом.  Причина  этого  в  том,  что  используемые  в  промышленности  или  в  быту  воды  поступают  в  водоёмы  в  виде  неочищенных  стоков.  Многие  реки  -  такие  как  Волга,  Днепр,  Енисей  и  другие  страдают  от  загрязнения  и  от  построенных  на  них  электростанций.

Учитель:  

Что  вам  известно  о  загрязнении  водных  ресурсов?  

Но  страдают  не  только  водные  источники.  В  последние  годы  существенно  изменился  и  состав  атмосферы.  

Загрязнение  атмосферы  происходит  в  основном  в  результате   работы  промышленности,  транспорта,  которые  в  совокупности  выбрасывают  в  окружающую  среду  более  миллиарда  твёрдых  и  газообразных  частиц.  Наиболее  сильно  загрязняет  воздух  промышленное  производство.  Источники  загрязнений  -  теплоэлектростанции,  которые  вместе  с  дымом  выбрасывают  в  воздух  сернистый  и  углекислый  газ;  металлургические  предприятия  отравляют  воздух  соединениями  азота,  сероводорода,  хлора,  фтора,  аммиака  и  другими.

Вредные  газы  попадают  в  воздух  в  процессе  сжигания  топлива  для  нужд  промышленности,  отопления  жилых  помещений.

Что  вы  можете  сказать  о  загрязнении  атмосферы?  Какие  факторы  губительно  сказываются  на  состоянии  атмосферы  Земли?  

2017 год  объявлен  годом  экологии.  Что  такое  экология?  Что  изучает  экология?  (Экология  изучает  взаимосвязи  живых  организмов  друг  с  другом  и  окружающей  средой).  

В  настоящее  время  очень  много  внимания  уделяется  экологической  обстановке  окружающей  среды.   Сейчас  всё  больше  разговоров  о  том,  как  губительно  человек  влияет  на  природу.  В  чём  проявляется  это  влияние?  Можете  ли  вы  рассказать  о  влиянии  каждого  человека  на  природу?  

Есть  ещё  один  фактор,  значительно  ухудшающий  экологическую  обстановку  планеты  -  это  бытовые  отходы,  то  есть,  отходы,  образовавшиеся  в  результате  обеспечения  жизнедеятельности  человека.  

Один человек  в  год  оставляет  после  себя  300 -  400 кг  мусора  в  России,  340 – 440 кг  в  Японии,  620 кг  -  в  Европе,  720  кг  в  США.

Сегодняшнее  население  планеты  -  общество  суперпотребителей.   На  каждого  человека  в  год  затрачивается  20 тонн  сырья,  97%  которого  идёт  в  отходы.  Часть  этих  отходов  можно  найти  в  лесу,  на  пляже,  в  результате  их  накопления  образуются  свалки.   В России  накопилось  3 миллиарда  тонн  отходов,  их  количество  увеличивается  на  60  миллионов  тонн  ежегодно.  Это  несёт  большую  опасность  для  всей  нашей  планеты.   В  России  за  выброшенный  мусор  никого  не  наказывают.  В  Европе  и  в  США  за  это  предъявляют  огромные  штрафы.  Созданы  специальные  экологические  службы,  которые  следят  за  состоянием  пляжей  и  лесов.  В  США   вы  не  найдёте  в  лесу  ни  одной  пластиковой  бутылки,  из  маленькой  речки  можно  попить  воды  без  ущерба  для  здоровья.  А  как  дело  обстоит  у  нас,  в  нашем  селе,  на  наших  улицах,  вокруг  нашего  села,  в  наших  лесах,  на  наших  полянах?   Предлагаю  вам  высказаться   по  этой  проблеме.

Как  вы  считаете,  к  чему  может  привести  данная  ситуация  с  экологией  планеты,  если  не  принимать  мер?  Какие  меры  на  ваш  взгляд,  нужно  принять?  

Для  справки:  Мусор  по  маленьким  и  большим  рекам  стекает  в  моря  и  океаны.  В  Тихом  океане  есть  большое  тихоокеанское  пятно.  На  нём  сосредоточено  100  миллионов  тонн  мусора.  Его  площадь  по  разным  данным  от  1млн.  до 15 млн.  квадратных  километров.

 Как  связана  физика  с  экологией?

Предлагаю  девизом  нашей  встречи  взять  слова:

«В  ногу  со  временем  иди,

Но  Земле  не  навреди!»

Предлагаю  вам  ответить  на  вопросы,  связанные  с  физикой  и  экологией:

1. Входит  в  состав  атмосферы  в  количестве  21%.  (кислород)
2. Выделяется  при  горении.  (углекислый  газ)
3. Образуется  при  грозе,  защищает  Землю.  (озон)
4. Человек  не  может  более  3  минут  без  …(воздух)
5. Уничтожает  всё  живое.  (радиация)
6. Грозная  расплата  за  курение  -  это  … (рак)
7. Образуется  на  коже  под  действием  ультрафиолетовых  лучей.  (загар)
8. Имеются  над  Антарктидой.  (озоновые  дыры)
9. Что  видно,  если  ничего  не  видно?  (туман)
10.  Образуется  при  курении,  убивает  лошадь.  (никотин)
11.  Почему  может  погибнуть  птица,  на  которую  попала  нефть  или  нефтепродукты?
12.  В  чём  заключается  опасность  работы  с  ртутными  приборами?
13.  Почему  в  озоновом  слое  появляются  дыры?  Чем они  опасны  для  всего  живого  на  Земле?  Как предотвратить  их  появление?
14.  Что  такое  парниковый  эффект?  Чем  он  опасен?
15.  Почему говорят:  «Шум  -  медленный  убийца».  Как  можно  оградить  жилые  помещения  от  шума?
16.   Какой  вред  наносит  работа  двигателей  внутреннего  сгорания?
17.   Какие опасности  подстерегают  на  дискотеке?

Я   прочитаю   вам  несколько  пословиц.   Предлагаю вам обосновать  эту  пословицу  с  физической  точки  зрения  и  рассказать,  о  каком  физическом  явлении  идёт  речь:

1. Не  подмажешь,  не  поедешь.  (трение)
2. Семь  раз  отмерь,  один  раз  отрежь.  (мера  длины)
3. Ложка  дёгтя  бочку  мёда  портит.  (диффузия)
4. Шило  в  мешке  не  утаишь.  (давление)
5.   Ежа  голыми  руками  не  возьмёшь.  (давление)
6. Куй  железо,  пока  горячо.  (агрегатные  состояния)
7. Без  рук,  без  ног,  а  ворота  открывает.  (ветер)
8.   Вода  камень  точит.  (Трение,  давление)
9. Плавает  как  топор  в  воде.  (архимедова  сила)
10.  Конь  на  четырёх  ногах,  да  спотыкается  (инерция)

Закончим  нашу  встречу  словами  маленького  принца,  героя  сказки  Антуана  де  Сент-Экзюпери:

«Встал поутру, умылся, привёл себя в порядок -  и сразу же приведи в порядок свою планету».

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Глуховская школа-интернат №2

---------------------------------------------------------------------------------------------------------

«ФИЗИКА И ЭКОЛОГИЯ»

Программа элективного курса

Переработана и используется:

учитель физики Постоялко Т. П.

Ногинск     2017-18 уч. год

Цель:

 ознакомить школьников с достижениями научно-технического прогресса и его экологическими последствиями, так как НТП- это расширение информатизации и компьютеризации человеческой деятельности, ее автоматизации, а главное – решение глобальных экологических проблем: использование новых безопасных материалов, ускоренное развитие энергетики на основе возобновляемых, альтернативных источников энергии, энергосберегающих производств, безотходных технологий;

НТП несет с собой и угрозу самому существованию цивилизации: все возрастающая потребность в обеспечении сверхкомфортных условий жизни усиливает воздействие человеческого сообщества на окружающую среду, порождает глобальные демографические, сырьевые, энергетические и многие другие проблемы.

ВВЕДЕНИЕ

Физика и экология.

Роль физики в оценке влияния хозяйственной деятельности человека на окружающую среду и решении экологических проблем. Значение новых источников энергии и новых материалов.

БИОСФЕРА

Магнитное поле Земли.

Солнечная активность и ионизация атмосферного воздуха. Ионосфера. Влияние магнитного поля Земли и других источников магнитного поля на биологические объекты. Биологическое действие легких и тяжелых ионов. Приспособление организмов к магнитному полю Земли.

Атмосфера.

Состав атмосферы. Физические параметры атмосферы. Значение солнечного и космического излучений для жизни на Земле. Зависимость прозрачности атмосферы от ее состава. Роль диффузии. Диапазон изменения температуры и его влияние на живые организмы. Значение влажности воздуха. Физическая природа парникового эффекта и «озоновых дыр».

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Загрязнение атмосферы.

Основные загрязняющие вещества. Зависимость степени загрязнения атмосферы от высоты. Влияние загрязнения на прозрачность воздуха. «Озоновые дыры» и фреоны. «Механизмы» усиления парникового эффекта и возможности его ослабления. Загрязненность атмосферы и конденсация паров. Кислотные дожди. Конвекционные потоки в промышленных зонах. Испарение жидкого топлива с поверхности открытых хранилищ. Влияние транспорта на состояние воздушной оболочки Земли. Загрязнение атмосферы при авиаполетах и запусках космических аппаратов. Физические методы уменьшения и очистки газопылевых выбросов. Электрофильтры.

Загрязнение воды. 

Распространение загрязняющих веществ в воде. Понятие о ПДК. Судоходство. Влияние нефтяной пленки на жизнь в водоеме. Использование законов механики при совершенствовании работы очистных сооружений. Флотация. Электрические методы очистки воды от загрязнения. Магнитная сепарация.

Физическое загрязнение окружающей среды.

Влияние вибрации на состояние тел. Шумовое и инфразвуковое загрязнения окружающей среды. Звуковой резонанс и биоритмы. Экологическое влияние электромагнитного излучения. ЛЭП, системы связи (радио- и телевещание, телефония). «Экологическая» характеристика альфа-, бета- и гамма-излучений. Круговорот радиоактивных элементов в природе и его влияние на живые организмы. Естественный радиационный фон и его изменение в результате антропогенного вмешательства. Загрязнение окружающей среды при использовании ядерной энергетики. Экологические последствия взрывов атомных бомб.

ЭНЕРГЕТИКА

Энергия .

Тепловой баланс Земли и его влияние на климат. Превращение одного вида энергии в другой. Фотохимические реакции в атмосфере и фотосинтез. Роль зеленых растений в экосистемах. Энергия ветра, рек, морских течений, приливов и отливов, возможности ее превращения в энергию вращения турбин. Геотермальная энергия. Экологические проблемы передачи теплоты и электрической энергии на расстояние. «Тепловой мусор». Экологическое значение повышения КПД тепловых машин. Тепловые насосы и обогреватели.

Теплоэнергетика. 

Традиционные источники энергии. Органическое топливо и загрязнение окружающей среды при его сжигании. Основные загрязняющие вещества. Современное состояние теплоэнергетики и экологическая опасность разных ее видов (угольной, нефтяной, газовой). Исчерпаемость ресурсов углеродистых энергоносителей. Зависимость состава и токсичности отходов от мощности электростанции. Возможности повышения КПД тепловых станций.

Ядерная энергетика.

Экологическая характеристика и перспективность ядерной энергетики. Закрытый и открытый топливные циклы. Опасность аварий на ядерных реакторах и меры их предотвращения.

Энергетика на основе возобновляемых источников энергии.

Нетрадиционная энергетика и альтернативные источники энергии. Источники механической энергии на Земле – вода и ветер. «Плюсы» и «минусы» гидро- и ветроэлектростанций. Приливно-отливная энергетика. Гелиоэнергетика, ее потенциал и экологические проблемы. КПД гелиоэнергетических преобразователей. Биологический вариант гелиоэнергетики. Геотермальная энергетика. Возобновляемые источники энергии в энергетике настоящего и будущего.

РАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ

Экология промышленности.

Безотходные и малоотходные энергоемкие технологии. Экологические аспекты металлургической промышленности, электроэнергетики, электротехники, радиотехники и других современных технических средств. Энергосберегающие технологии. Создание электротехнических материалов с заданными свойствами (сверхпроводники, проводники, полупроводники, изоляторы). Хлор-фторсодержащие соединения (фреоны) в электро- и радиотехнике как причина образования «озоновых дыр». Гальванические производства.

Промышленные и бытовые отходы. 

Утилизация отходов. Переработка и захоронение гальванических элементов. Проблема переработки и захоронения радиоактивных отходов.

Экология города и жилища. 

Экологические проблемы урбанизации. Влияние на окружающую среду разных видов транспорта. Экологические проблемы, связанные с работой ДВС, ТЭЦ,ТЭС И СИСТЕМ отопления. Перевод транспорта на природный газ и электроэнергию. «Плюсы» и «минусы» электротранспорта. Водородное топливо. Экологические последствия использования поваренной соли и других антигололедных веществ. Энергосбережение. Роль теплоизоляции. Нагревательные и обогревательные приборы. КПД ламп накаливания. Борьба с электризацией тел в жилых помещениях.  

Экология сельского хозяйства.

Экологические требования к современной агротехнике. Переуплотнение почвы сельскохозяйственной техникой. Оросительные и осушительные системы. Агротехнические приемы уменьшения испарения влаги с поверхности почвы. Физическая природа засоления почвы и возможности его устранения.

Физические методы экологического мониторинга. 

Контроль состояния окружающей среды. Основные физические методы ее мониторинга. Оптические средства наблюдения за гидро- и атмосферой. Мониторинг атмосферы и поверхности Земли из космоса. Лазерный мониторинг. Радиометрические величины и приборы. Современные методы наблюдения и регистрации ядерных излучений.

ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА

Действие электрического поля на организм человека. Влияние статического электричества, теплового действия электрического тока. Электрическое сопротивление тела человека и его зависимость от состояния организма. Влияние на здоровье громкого звучания аудио музыкальной техники. Человек как теплокровный организм, его термодинамические характеристики. Биологическое действие неионизирующего и ионизирующего излучений (ультрафиолетового и рентгеновского диапазонов). Особенности действия радиации на живые организмы и защита от нее. Бытовая радиация.

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Глуховская школа-интернат №2

---------------------------------------------------------------------------------------------------------

УРОК-ВИКТОРИНА ПО ТЕМЕ:

«ЭНЕРГЕТИКА И ЭКОЛОГИЯ»

Подготовлен и проведен:

учителем физики Постоялко Т. П.

Ногинск     2017-18 уч. год

Урок - викторина «Интегрированный урок: «Энергетика вчера, сегодня, завтра»

февраль 2017 г

            Эпиграф.

Недалеко то время, когда человек

получит в свои руки атомную энергию...

сумеет ли он воспользоваться

этой силой на добро, а не на самоуничтожение?

Дорос ли он до умения использовать эту силу?

В.И. Вернадский

Экономика будущего - это прежде всего экономика Мирового океана                  С. Струмилин, академик)

        Задачи:

1) Сформировать у учащихся представление об альтернативных источниках энергии.

2) Проверить правильность усвоения знаний о современных источниках энергии ТЭЦ, ГЭС, АЭС.

3) Продолжить экологическое воспитание. Обратить внимание на экологические проблемы при использовании различных видов источников энергии.

4) Выяснить пути решения этих проблем.

5) Выявить основные проблемы загрязнения окружающей среды Благовещенской ТЭЦ, а также экологические проблемы Зейской ГЭС, Бурейской ГЭС

       Оборудование:              Таблицы: "Схемы ТЭЦ»;     "Схемы ГЭС";  "Схемы АЭС".

       Видеофильм:                "Последствия работы ТЭЦ",

      Компьютер, Мультимедиа, экран, диски "Физика 9";

     Мультимедийный курс, фрагмент "Работа паровой турбины".

Ход урока

      Учитель биологии: Сегодня мы продолжим изучение темы "Энергетика". Повторим основные источники энергии, ещё раз остановимся на экологических проблемах.

       Бурно развивающаяся экономика на рубеже XXI века требует всё больших энергетических затрат. Когда-то казавшиеся неистощимыми, такие источники, как нефть, газ иссякают буквально на наших глазах. Освоение новых месторождений этих ископаемых становится делом всё более трудным: за ними приходится идти всё дальше на север и восток, устремляться всё глубже в недра Земли, при этом стоимость их постоянно повышается. Ученые говорят, что при современных объёмах Энергопотребления разведанных запасов органического топлива на Земле хватит примерно на 150 лет, в том числе нефти на 35 лет, газа на 50 лет, угля на 425 лет.

        Но без топлива и тепла жизнь вообще немыслима. Так не грозит ли нам в ближайшем будущем энергетический голод? Не придётся ли нам вскоре, как встарь, зажигать лучины?

        Учитель физики: Чтобы ответить на это вопрос, мы, прежде всего, должны вспомнить, что является источником электрической энергии сегодня, т. е. какими способами получают электрическую энергию.

        Самым «древним» источником электроэнергии является ГЭС.

       Учащийся: Гидроэлектростанция - это комплекс сложных сооружений, предназначенный для превращения энергии потока воды в электрическую энергию. ГЭС состоит из плотины, которая удерживает воду в водохранилище и помогает создать необходимый напор воды. По специальным каналам в плотине вода течёт к турбине и вращает её. Турбина, в свою очередь вращает ротор генератора, который вырабатывает электроэнергию.

       Часто ГЭС строятся по принципу каскадности, это когда по течению реки расположено несколько ГЭС. Это нужно не только для повышения выработки электричества, но и для удовлетворения нужд водного транспорта, рыбного хозяйства и водоснабжения.

       Учитель экологии: Наносит ли вред окружающей среде строительство и эксплуатация ГЭС?

       Сооружение водохранилищ перед плотиной ГЭС приводит к затоплению значительной прилегающей территории (лесных и сельскохозяйственных угодий, жилых поселков, месторождений полезных ископаемых) и влияет на рельеф побережья в районе сооружения ГЭС, особенно при её строительстве на равнинных реках. При интенсивном испарении влаги с поверхности водохранилищ возможны локальные изменения климата повышение влажности воздуха, образование туманов, усиление ветров и т.п.

Сооружение ГЭС существенно влияет на ледовый режим, на сроки ледостава, толщину ледяного покрова. К серьёзным негативным экологическим последствиям строительства ГЭС на равнинных реках относят:

• снижение скорости течения реки, замедление водообмена и самоочищения;
•  повышение сейсмической активности в некоторых районах вследствие меняющегося уровня давления воды на литосферу,
• подтопление берегов, заболачивание, оползневые процессы,
• развитие сине-зелёных водорослей, сокращение стада ценных промысловых рыб и др.

       Член экспертной группы: а есть ли проблемы у Зейской ГЭС?

       Ученик: Конечно, есть, и не одна:

• затоплено огромное количество площадей земли, замор рыбы,
• затопление деревьев, которые теперь разлагаются, губят всё живое в воде, а брёвна-топляки мешают плаванию судов,
• влажность воздуха: при температуре - 40, увеличивается опасность простудных заболеваний.

       Учитель экологии: Мы немало услышали отрицательных моментах, возникающих при работе с ГЭС, а есть ли положительные аспекты?

      Ученик: Я считаю, что положительные аспекты работы ГЭС есть. Во-первых- это электроэнергия, которую вырабатывает ГЭС, без чего жизнь человека невозможна.

• Во-вторых- регулировка стока воды с помощью плотин и водохранилищ.
• В-третьих- орошение полей.
• В-четвёртых- защита прилегающих территорий от
• наводнений также с помощью плотин и водохранилищ.
• В-пятых-, водохранилища создают условия для разведения озёрных пород рыб, для массового отдыха.
• Улучшается условия судоходства.

      Учитель физики: Что характерно для ТЭС?

      Ученик: Типы электростанций различаются характером двигателей, вращающих роторы генераторов.

Источником энергии на ТЭС служит топливо: уголь, газ, нефть, мазут. Оно поступает конвейерным способом из цеха подачи топлива. В котельный цех, где при его сжигании освобождаемая энергия расходуется на нагрев воды, превращение её в пар и нагревание пара в паровом котле. При давлении 25 МПа и температуре равной 550С пар поступает по трубам в турбинный цех, где попадает на лопасти турбины, вращая её. Вал турбины жёстко соединён с валом генератора, который и осуществляет превращение механической энергии в электрическую.  

Коэффициент полезного действия ТЭС достигает 40%.

        Учитель экологии: Каков же вред окружающей среде от эксплуатации ТЭС?

Фрагмент видеофильма: ''Благовещенская ТЭЦ''

        Ученик: Основным источником энергии в нашей стране является тепловая энергия, получаемая от сгорания органического топлива - угля, нефти, газа, горючих сланцев. Вместе с тем ТЭС является крупнейшим загрязнителем окружающей среды. Наиболее характерно химическое и тепловое загрязнение. Поскольку сгорание топлива не бывает полным, то при сжигании топлива образуется большое количество золы, диоксида серы. Эти вещества загрязняют окружающую среду и влияют на все компоненты природы. Так, СО2 вызывает кислотные дожди. они, в свою очередь, закислят почву, изменяют кислотность вод. Наиболее чувствительны к СО2 хвойные и лиственные леса. При содержании его                                                     в воздухе от 0,2З до 0,32 мг/м происходит усыхание сосны за 2-3 года в результате нарушения фотосинтеза.

Уголь эффективно используется в котлах ТЭС, коэффициент использования его, достигает 90%, а тепловая отдача- всего лишь 30%. Остальное тепло теряется

в атмосфере. Тепловые выбросы приводят к росту среднегодовой температуры, образуются «острова теплоты».

      Проблема снижения жёсткого прессинга ТЭС на окружающую среду должна решаться на каждом этапе технического процесса, производства, начиная с подготовки сырья. Хорошие результаты даёт предварительное облагораживание угля с помощью нагрева, в результате чего удаляется   большая часть   влаги и другие летучие примеси.

       Учитель физики: Более современным источником энергии являются атомные станции. Послушайте об устройстве станций и экологических проблемах.

        Ученик: На сегодняшний день АЭС является наиболее выгодным производителем электрической энергии.  Первая АЭС была построена в 1954 г.  Её мощность была равна 5 МВт. .

          Одна из самых сложных и важных проблем - это РАО (радиоактивные отходы) количество которых с каждым днём растёт. РАО могут быть, твёрдыми, жидкими, газообразными. Проблема в том, что РАО

нужно перерабатывать или «хоронить» т.е. помещать в специальные хранилища, так называемые могильники, могильниками могут быть: глина, скальные породы, каменная соль. Переработка, РАО у нас в стране ведётся, но незначительными темпами, поэтому количество РАО растёт ежегодно.

          Ещё одна проблема, не отличается от предыдущей - это демонтаж АЭС, ресурс которой отслужил 30 -летний срок. Уже к 2010 году 2/3 АЭС выработают свой технический ресурс. При аварии на Чернобыльской АЭС радиоактивные вещества, выброшенные в атмосферу, были зарегистрированы за границей, а именно: в Австрии, Германии, Польше, Швеции. Поэтому- нужно обеспечивать безопасность эксплуатации АЭС.

         Во-вторых, нужно располагать АЭС вблизи больших водоёмов. В -третьих необходимо учитывать экологический и геологический прогноз, чтобы не строить станцию на песчано-глинистых подвижных почвах, в сейсмических зонах. Надо располагать атомные реакторы под землёй, в скальных породах, как это делается в Швеции.

Учитель экологии:

Все вопросы арифметики

Подсчитали энергетики.

Первый плюс - в домах   тепло,

Новый плюс – везде светло,

Плюс - удобства, скорость плюс...

Но скажу, не ошибусь:

И для нас, и для природы:

Минус - топлива отходы.

  Итак, как мы видим, ГЭС, ТЭС, АЭС наносят вред окружающей среде, может быть, есть необходимость использовать альтернативные источники энергии, экологически чистые?

          Учитель физики: Такие альтернативные источники используются, но не в таком масштабе, как атомные или тепловые.

Самым распространённым источником энергии является энергии солнца преобразованная в электрическую

        Ученица: Масштабы использования энергии солнца продолжают увеличиваться и в отличие от ядерной, стоимость энергии, получаемой на солнечных установках, постоянно снижается.

         Солнце поставляет на нашу планету 7. 10¹⁷ кВт/ч энергии электромагнитного излучения. Фотогальванические элементы (ФГЭ) превращают свет в электричество. Такие солнечные батареи могут служить до 30 лет в качестве источников питания для калькуляторов, часов и искусственных спутников. Механизм их действия основан на том, что поток фотонов от Солнца, попадая на поверхность двухслойного полупроводника (например, из кремния), возбуждают электроны. Те мигрируют к поверхности раздела между кремниевыми пластинами и генерируют там разность потенциалов.

            Солнечные термальные установки или зеркальные гелиоконцентраторы преобразуют солнечную энергию в тепловую. Они просты в устройстве и достаточно распространены. Система следящих за Солнцем зеркал фокусирует его лучи и собирает их энергию, для того, чтобы довести до кипения рабочую жидкость (Н2О или лучше жидкий NH3). Кипятильник работает, как обычная тепловая машина и может вырабатывать электричество, отдавая теплоту электрогенератору. Создание лёгких зеркал и применение жидкостей с повышенной теплопроводностью могут существенно улучшить качество солнечных термальных установок.

            ФГЭ используются на искусственных спутниках Земли. В космосе нет поглощения, характерного для земной атмосферы. Поэтому на 1 м² поверхности искусственного спутника солнечной энергии попадает гораздо больше, чем на 1 м² Земли. Нет там и облачности, а самое главное, нет ночи! Поэтому ФГЭ предполагают размещать на специальных платформах, вращающихся вокруг Земли по спутниковым орбитам. На Землю собранная энергия будет поступать в виде потока излучения с преобразованной частотой микроволнового излучения. На Земле это излучение преобразуется в электроэнергию.

         Генератор «Океан – Солнце». Работа этого генератора, пока ещё тоже находится в стадии модели, основана на использовании для выработки энергии разности температур в океане, Поверхностные воды в тропиках обычно нагреты Солнцем да 20-25 С, на глубинах же в l км-2 км температура падает до 5С. Остаётся только создать конструкцию с непрерывным рабочим циклом тепловой машины.

      В Амурской области строительство гелиоустановок невозможно, хотя Амурская область по количеству солнечных дней приближена к Крыму (280 солнечных дней), потому что у нас большая облачность в течение года, что уменьшает количество световой энергии, падающей на поверхность Земли.

       Ученик: ПЭС- приливные электростанции. С точностью часов 2 раза в сутки уровень океана то поднимается, то опускается. Это гравитационные силы Луны и Солнца притягивают к себе массы воды. Вдали от берега колебания уровнями воды не превышает l м, но у самого берега они могут достигать 13 м. если залив или устье реки перегородить плотиной, то в момент наибольшего подъема воды в таком искусственном водохранилище можно запереть сотни миллионов кубометров воды. Когда же в море наступает отлив, между уровнями воды в водохранилище и в море создаётся перепад,

достаточный для вращения гидротурбин, что используется на ПЭС.

Устройство ПЭС примерно такое же, как и на ГЭС, только гидротурбина установлена горизонтально и ниже имеется резервуар, позволяющий воде проходить свободно. Электроэнергия вырабатывается как при приливе, так и при отливе. Например, во Франции работает крупное сооружение - ПЭС мощностью 240000 кВт, самое интересное, что многочисленные опыты доказывают её абсолютную экологическую чистоту: залив превращается в спокойное озеро, стал излюбленным местом отдыха и туризма. ПЭС не влияет на миграцию рыб.

       В нашей стране гораздо больше возможностей строить ПЭС, но

это не делается. Минус ПЭС, небольшая мощность, энергией снабжаются только прибрежные районы, в момент отлива, когда кончается вода, ПЭС бездействует.

       Ученик: Ветроэнергетические ресурсы приземного слоя атмосферы огромны и ранее широко использовались на ветряных мельницах. Старая добрая ветряная мельница называется теперь ветродвигателем или ветроэнергетической установкой. Вместо мельничных крыльев у современного ветряка профилированная лопасть, похожая на пропеллер. Система управления всё время поворачивает её к ветру. Ветер обладает колоссальной и, главное, бесплатной силой. Но научиться достаточно использовать его энергию очень трудно. Для нормальной работы требуется скорость 4,5 м/c, иначе агрегаты вообще не смогут работать. Наибольший же эффект установки достигают при скорости 6-9 м/с.

             Ветродвигатель - одно из изобретений, позволяющих укрощать и эффективно использовать силу ветра, преобразовывать энергию ветра в электричество.  Развитие данного вида энергетики сдерживается большими потерями при образовании энергии ветра в

электроэнергию.

       Член экспертной группы: Возможно ли в Амурской области строительство ветродвигателей? Невозможно т. к. роза ветров не позволяет. Применение будет неэффективным.

       Ученик: Геотермальная энергия. Подземное тепло горячих источников и гейзеров, которые есть во многих странах мира, превращается в электроэнергию на геотермальные ТЕС, они есть в Италии, Японии, CIIIA и других странах. В России тоже есть опытная гео-ТЭС на Камчатке - Паужетская мощностью 600 кВ. Я считаю, что геотермальная ТЭС экономически и экологически выгодна. но производство электроэнергии с помощью геотермальных источников составляет незначительную долю от всего производства электроэнергии.  Минусы:

l) малая мощность,

2) локальное расположение геотермальных источников,

3) трудно доступность (скважины более 1 км).

        Учитель физики: Более современная на сегодняшний день  энергия-это энергия, полученная из биологических отходов - биоэнергия.

       Ученик: Энергию можно получить и из растительной био-массы. об этом знали уже давно, с тех пор как начали разжигать костры. Есть много способов получения энергии, и я расскажу о

некоторых:

       1 способ: Биометаногенез, т.е. получение биогаза. Этот процесс осуществляют бактерии в три стадии.

• На первой стадии происходит растворения и гидролиз сложных органических соединений до пропионовой, масляной и молочной кислот.
• Вторая стадия - ацитогенез, который происходит под действием уксусных бактерий.
• Третья стадия - метагенез.  Метан можно получить и из ароматических соединений, но только строго в анаэробных условиях. Кстати, этот процесс используют при утилизации отходов и детоксикации сточных вод. Используя сельскохозяйственные отходы и экскременты животные, а также канализационные и промышленные стоки, что очень важно с экологической точки зрения, можно получать значительные количества топлива в виде метана в специальных реакторах - дайджестерах. В некоторых странах (Индия, Китай, Филиппины) разработаны национальные энергетические программы: промышленное производство биогаза.

        2спoсoб: Это производство этанола. Процесс производства этилового спирта с помощью микроорганизмов становится всё более предпочтительным перед химическим синтезом. Тем более что поставщиками сырья являются некоторые сельскохозяйственные культуры: свекла, тростник, кукуруза. Этанол можно использовать в качестве альтернативного топлива в автомобильных двигателях внутреннего сгорания, либо в безводном виде, либо в смеси с бензином.

Внедряя подобные способы извлечения энергии из биомассы, некоторые страны, например, Бразилия экономят нефть и решают проблему экологического загрязнения, обусловленного бензиновыми выхлопами.

    Член экспертной группы: Получается, что городская свалка

является огромным резервом для получения электрической энергии?

    Ученик: В принципе, да. Но для этого нужны специальные технологии, которых у нас в Амурской области нет, так как простое сжигание мусора ещё больше загрязняет окружающую среду.

    Ученик: Водородная энергетика. Вскоре ископаемое топливо закончится, что тогда? Если ископаемое топливо заменить на Н2, то никакого загрязнения окружающей среды не произойдёт.

H2- самый известный элемент во Вселенной. Запасы водорода на Земле практически неисчерпаемы, а теплотворная способность выше, чем у сопоставимых элементов.

Но у ученых возникает вопрос, как получить H2 в большом количестве?

1. химический метод (Н2 получается в качестве побочного эффекта при переработке нефти)
2. при электролизе воды (Н2 получается при распаде водяного пара).

Вывод: водородная энергетика более перспективна и экологически чиста, чем ископаемое топливо.

   Учитель экологии: Итак, рассмотрев альтернативные источники энергии, мы приходим к выводу, что и они оказывают влияние на окружающую среду, но это влияние менее опасно, чем влияние традиционных источников энергии. Для альтернативных источников энергии необходимы различные виды топлива. Это Н2, биоотходы и т.д. Но сырьё кончится, а что дальше?

Учитель физики :       

Год пройдёт, и два, и пять -

Нам добра не занимать...

Но придёт пора, мы знаем,

Все запасы исчерпаем.

Что же будем делать мы

В ожидании зимы?

 Ученик: Сырьё кончится, что дальше? Как вы уже слышали, разведанные запасы топлива весьма ограничены. И поэтому мы задаём вопрос: а что можно использовать для производства топлива?

      Во-первых - это Мировой океан. Расщепляя воду на кислород и водород, мы можем использовать полученный водород как топливо. Также на дне Мирового океана имеются огромные запасы нефти и газа. По данным геологических исследований, все месторождения нефти и газа, известные на Земле, продолжаются с неё на материковый склон и на шельф. Поэтому рано или поздно мы могли бы обнаружить новые крупные месторождения на мелководье морей. Уже более l00 государств активно добывают нефть и газ у берегов континентального шельфа. Визитной карточкой морской индустрии является Персидский залив. Нефтяные вышки в нём являются едва ли не обязательным элементом местного пейзажа. Нефть добывают также в Мексиканском заливе, лагуна Маракайбо. Нефтяные платформы имеются также у побережья Африки, Юго-Восточной Азии, Калифорнии. Нет пока нефтяных вышек у берегов Атлантиды.    

         Но мы не можем утверждать, что их там не будет.  Учёные доказали, что у берегов Ледовитого континента имеются богатые месторождения нефти и газа. В целом мире осваиваются акватории глубиной до 100 м, тогда как огромные месторождения нефти и газа на больших глубинах ещё ждут своего часа.

    Учитель экологии: энергетический кризис заставил думать и изобретать, появляются альтернативные источники энергии, но и они имеют свои минусы, как мы  уже сегодня слышали. Пусть мы не сможем решить эти проблемы, но возможно через 5-10 лет наука с вашей помощью придёт к оптимальному решению в этом вопросе. А мы меньше будем думать о том, что нам когда-то придется сидеть без электричества или как  встарь зажигать лучину.

И в заключение хочется вспомнить слова К.Э.Циолковского:

«Невозможное сегодня, станет возможным завтра».

                                     П Р ОВ Е Р Ь       С Е Б Я

1. Что относится к альтернативным источникам энергии?

2. Как вы считаете, от чего будет зависеть эффективность работы

гелиоустановок? Аргументируйте свою точку зрения.

З. Расскажите о других видах альтернативной энергетики.  

4. Если бы я ...

   Оцените возможности использования ветроэнергетических ресурсов в разных районах мира. Предложите наиболее перспективные из них.

5. Что будет если ...

Исходя из выделенных вами перспективных строительства ветроэнергетических установок,

         В 70-х годах среди энергетиков мира существовала уверенность, что через  каких-нибудь  10- 15 лет ПЭС  будет производить  чуть ли не большую  часть всей электроэнергии, необходимой человеку. Почему не сбылись прогнозы специалистов?

                       АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Интегрированный урок

«Энергетика вчера, сегодня, завтра»

Учитель физики МБОУ ГШИ №2

г. Ногинск МО     Постоялко Т.П.