Projekt „ROZWÓJ PRZEZ KOMPETENCJE” jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków

Europejskiego Funduszu Społecznego

Program Operacyjny Kapitał Ludzki 2007-2013

CZŁOWIEK – NAJLEPSZA INWESTYCJA

Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu SpołecznegoPrezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie

DANE INFORMACYJNE

• Nazwa szkoły:

Zespół Szkół Samorządowych w Sycewicach

• ID grupy:

96_5_mp_g2

• Kompetencja:

Matematyczno-przyrodnicza

• Temat projektowy:

Debata: Za i przeciw energii jądrowej

• Semestr/rok szkolny:

Semestr V/ rok szkolny 2011/2012

ENERGIA CIEPLNA

CO NIE CO O ENERGII . . .

Energia cieplna, nazywana jest inaczej energią termiczną. Najważniejszym elementem tej energii jest temperatura, czyli, to czym mierzymy energię termiczną

Energia cieplna powstaje zwykle w wyniku spalania paliwa, ale może pochodzić z innych źródeł, np. ciepło odpadowe z dowolnych procesów technologicznych, źródeł geotermalnych, energii słońca.

WYKORZYSTANIE ENERGII . . .

ELEKTROWNIE CIEPLNE

Rozróżnia się następujące rodzaje elektrowni cieplnych:

• parowe (z turbinami parowymi)

• gazowe (z turbinami gazowymi)

• gazowo-parowe z turbinami gazowymi, parowymi i kotłem odzyskowym

• spalinowe (z silnikami tłokowymi).

ELEKTROWNIA CIEPLNA

Podczas spalania paliwa w kotle następuje zamiana energii chemicznej paliwa na energię cieplną oddawaną czynnikowi termodynamicznemu.

Energia cieplna czynnika (pary wodnej), a dokładniej entalpia, zamieniana jest w turbinie na energię mechaniczną.

W generatorze elektrycznym następuje zamiana energii mechanicznej na elektryczną.

Energia cieplna pochodzi zwykle ze spalania paliwa w kotle parowym. Służy ona do podgrzania i odparowania wody oraz przegrzania pary wodnej.

W turbinie następuje zamiana energii cieplnej pary na energię mechaniczną odprowadzaną wałem do generatora elektrycznego, w którym zamieniana jest na energię elektryczną. W elektrowni wykorzystującej układ turbiny gazowej ciepło dostarczane jest w komorze spalania (układ otwarty), bądź w wymienniku ciepła (układ zamknięty).

SILNIK . . .

ENERGIA CHEMICZNA

Energia oddziaływań między atomami stanowiącymi składniki cząsteczek związków chemicznych; ta energia uwalniana jest w momencie rozerwania cząsteczki, może stać się ona energią następnych wiązań chemicznych przy tworzeniu innych cząsteczek lub być zamieniona na ciepło.

PRZEMIANA ENERGII

Energia chemiczna może być wyzwalana w różnych reakcjach chemicznych i przekształcana w inną postać energii, np.: podczas spalania wydziela się w postaci ciepła.

MAGAZYNOWANIE ENERGII CHEMICZNEJ

Energia chemiczna jest magazynowana w pokarmach i paliwach. Wyzwala się podczas spalania paliw albo gdy znajdujące się w żywych organizmach substancje chemiczne zaczynają oddziaływać na pokarm.

ENERGIA CHEMICZNA JAKO ŹRÓDŁO ENERGII

Jedynym źródłem energii dla człowieka jest energia chemiczna zawarta w pożywieniu. Jak źródłem energii dla maszyny parowej jest węgiel, tak źródłem energii dla ustroju jest pożywienie. I w jednym, i w drugim przypadku energia chemiczna zawarta w węglu lub pożywieniu zostaje zamieniona na energię mechaniczną, a więc na pracę (ruch) i energię cieplną.

PRZEMIANA ENERGII CHEMICZNEJ W ENERGIĘ ELEKTRYCZNĄ

Jest to wytworzenie energii elektrycznej z energii cieplnej. Zanim jednak do tego dojdzie, musi nastąpić wiele procesów, dzięki którym możemy na co dzień korzystać z urządzeń zasilanych energią elektryczną. Schemat przemian przedstawia się zatem następująco:

energia chemiczna energia cieplna energia kinetyczna energia elektryczna

ENERGIA MECHANICZNA Energia mechaniczna — suma energii kinetycznej i

potencjalnej.

Jest postacią energii związaną z ruchem i położeniem obiektu fizycznego względem pewnego układu odniesienia. W sensie technicznym używa się tego terminu np. jako zdolności wytworzenia oraz przekazania napędu przez maszynę.

PRZYROST ENERGII MECHANICZNEJ

• Przyrost energii mechanicznej układu E jest równy pracy sił zewnętrznych wykonanej nad tym układem: E=W.

• Jeśli układ ciał jest zdolny do wykonania pracy, mówimy, że posiada energię mechaniczną.

ZASADY ZACHOWANIA ENERGII MECHANICZNEJ

Pojęcie energii mechanicznej jest niezwykle ważne z jednego powodu - w wielu sytuacjach, mimo zmiany różnych parametrów ruchu, sama energia nie zmienia się.

SFORMUŁOWANIE ZASADY ZACHOWANIA ENERGII MECHANICZNEJ

W dowolnym ruchu przebiegającym bez tarcia (i innych strat energii) energia mechaniczna układu izolowanego jest stała.

Emechaniczna = const

Jeśli przyjrzymy się wzorowi na energię mechaniczną:

Emechaniczna = Epotencjalna + Ekinetyczna 

To ze stałości energii mechanicznej wyniknie nam, że:

Epotencjalna + Ekinetyczna = const

Dlaczego tak się dzieje?

Jeśli przyjrzymy się wzorowi:

Emechaniczna = Epotencjalna + Ekinetyczna 

To pewnie bez trudu zorientujemy się, że stałość sumy można zachować, jeśli ubytek jednego składnika jest natychmiast zrównoważony przyrostem drugiego składnika. Jeżeli więc podczas ruchu ubywa 5 J energii kinetycznej, to musi przybyć dokładnie 5 J energii potencjalnej (lub na odwrót).

INNE MOŻLIWE SFORMUŁOWANIA ZASADY ZACHOWANIA ENERGII MECHANICZNEJ

Sformułowanie 2:Zmienić energię mechaniczną ciała można tylko poprzez dostarczenie jej z zewnątrz, lub w wyniku oddania obiektom zewnętrznym.

Sformułowanie 3:Energia mechaniczna nie ginie, ani nie powstaje samorzutnie.

Sformułowanie 4:Gdy nie występuje tarcie (lub inne straty energii), energia mechaniczna w jednym momencie ruchu jest taka sama jak w innym, dowolnie wybranym momencie ruchu.

Można to zapisać wzorami:

Emech_układu_izolowanego = const,

Emech_całkowita_końcowa =  Emech_całkowita_początkowa

Ekinet_1 + Epotencj_1  = Ekinet_2 + Epotencj_2 

ENERGIA ELEKTRYCZNA

WŁAŚCIWOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Najważniejsze własności energii elektrycznej: łatwość transportu,rozdziału i regulacji

przekształcania do parametrów niezbędnych do wykorzystania

niezanieczyszczanie środowiska skoncentrowany w dużych elektrowniach proces wytwarzania energii elektrycznej, głównie z energii cieplnej

zapewnia wysoką wydajność i minimalizację odpadów chemicznych i cieplnych

wysoka sprawność przetwarzania w inne formy energii użytecznej.

WADY ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Właściwością energii elektrycznej jest też trudność jej przechowywania. Musi być ona wytwarzana w momencie zapotrzebowania na nią. Stosowane akumulatory są mało pojemne, mało wydajne oraz ciężkie, co wyklucza je jako środek do magazynowania i transportowania większych ilości energii (do gromadzenia energii wykorzystuje się np. elektrownie szczytowo-pompowe).

WYTWARZANIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Energia elektryczna wytwarzana jest z paliw kopalnych, takich jak węgiel, ropa, gaz bądź uran lub poprzez konwersję energii słońca, wiatru albo wody.

Elektryczność z kolei bardzo łatwo zmienić na inne formy energii, jak ciepło czy światło.

Obecnie elektryczność jest bardzo dużym nośnikiem energii. Dlatego stosuje się urządzenia elektryczne, takie jak prądnice, generatory czy różnego rodzaju silniki.

ENERGIA ELEKTRYCZNA PRĄDU ELEKTRYCZNEGO

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

ENERGIA JĄDROWA

Energia jądrowa - to energia wydzielana podczas przemian jądrowych. Uwalnianie się energii podczas tych przemian związane jest z różnicami w energii wiązania poszczególnych jąder atomowych.

Energia jądrowa zamienia się na energię :

- Cieplną

- Kinetyczną

- Chemiczną- Świetlną

Energia jądrowa jest jednym z głównych źródeł energii na świecie. Jest to jednocześnie najnowocześniejsze źródło energii, po raz pierwszy wykorzystane w połowie XX wieku, a także rodzaj „zasilania”, z którym wiąże się największe nadzieje. Energia jądrowa wydziela się podczas przemian jądrowych, które mogą zachodzić w sposób kontrolowany lub całkowicie przypadkowy. Dokładniej mówiąc przemiany te polegają na rozpadzie jąder atomowych niektórych pierwiastków, z których powstają jądra atomowe innych pierwiastków lub izotopy.

WYKORZYSTANIE Energia jądrowa, która pojawiła się po raz pierwszy w latach 20 XX wieku okazała się świetnym źródłem energii i dzisiaj jest ona wykorzystywana do bardzo różnych celów. Energia jądrowa jest głownie wykorzystywana w energetyce. Elektrownie atomowe to miejsca, w których zachodzi stały, kontrolowany rozpad jąder atomowych wraz z wydzielaniem się energii. Obecnie ten sposób pozyskiwania energii zaspokaja w 16% potrzeby energetyczne świata. Innym zastosowaniem energii atomowej są silniki atomowe. Wykorzystuje się je głównie w armii – do napędzania nowoczesnych jednostek marynarki wojennej, głównie łodzi podwodnych i lotniskowców. Taki rodzaj energii wykorzystują też sondy kosmiczne. Oprócz celów energetycznych, energia jądrowa jest niestety także wykorzystywana przy tworzeniu broni masowej zagłady. Są to różnego rodzaju bomby jądrowe, których siła jest nieporównywalnie większa od wszelkich innych konwencjonalnych broni.

POWSTAWANIE Energię jądrową można wyprodukować na dwa sposoby, poprzez rozszczepienie lub syntezę jąder atomowych. Ciężkie jądra promieniotwórczych pierwiastków, takich jak uran czy pluton, można rozszczepiać na dwa jądra. Przy rozszczepianiu uwalniane są z jądra neutrony, które zderzając się z innymi jądrami powodują ich podział i emisję kolejnych neutronów. Nosi to nazwę reakcji łańcuchowej. Warunkiem wywołania samopodtrzymującej się reakcji jądrowej jest spowolnienie neutronów. W tym celu stosuje się specjalną substancję, zwaną moderatorem. Neutrony zderzając się z cząsteczkami moderatora wytracają prędkość podgrzewając jednocześnie moderator. Powstałe w ten sposób ciepło ogrzewa wodę tak, że powstaje para, która napędza turbinę wytwarzającą elektryczność. Innym sposobem otrzymania energii jądrowej jest synteza jądrowa, w której łączą się jądra lekkich pierwiastków. Jak na razie syntezy jądrowej nie udało się jednak przeprowadzić tak, aby można ją było zastosować w gospodarce jako źródło energii.

Energia jądrowa przemienia się w energie cieplną

a następnie elektryczną.

W elektrowni atomowej w wyniku rozszczepienia jąder atomów uranu, plutonu lub toru na mniejsze elementy powstaje energia cieplna. Energia ta jest następnie wykorzystywana do wytwarzania pary wodnej. W turbinie energia cieplna pary jest zamieniana w energię mechaniczną. Potem w generatorze napędzanym przez turbinę energia mechaniczna zostaje zamieniona w energię elektryczną.

ZASADA DZIAŁANIA ELEKTROWNI JĄDROWEJ Z REAKTOREM WODNYM CIŚNIENIOWYM (PWR).

10. Transformator11. Skraplacz12. Stan gazowy13. Stan ciekły14. Powietrze15. Wilgotne powietrze16. Rzeka17. Układ chłodzenia18. I obieg19. II obieg20. Para wodna21. Pompa

Opis reaktora PWR

1. Blok reaktora2. Komin chłodzący3. Reaktor4. Pręty kontrolne5. Zbiornik wyrównawczy ciśnienia6. Generator pary7. Zbiornik paliwa8. Turbina9. Prądnica

ENERGIA GEOTERMALNA

ENERGIA GEOTERMALNACo to jest ?

• Energia geotermiczna to energia wydobytych na powierzchnię ziemi wód geotermalnych. Energię tę zalicza się do energii odnawialnej, bo jej źródło - gorące wnętrze kuli ziemskiej - jest praktycznie niewyczerpalne. W celu wydobycia wód geotermalnych na powierzchnię wykonuje się odwierty do głębokości zalegania tych wód.

Jak powstała ?

• Źródłem energii geotermalnej jest wnętrze Ziemi o temperaturze około 5400 °C, generujące przepływ ciepła w kierunku powierzchni. Początkowo, prawdopodobnie, ciepło wewnętrzne Ziemi pochodziło głównie z kontrakcji grawitacyjnej w okresie formowania się planety.

JAK POWSTAJE ENERGIA GEOTERMALNA

JAK JEST WYDOBYWANA ENERGIA GEOTERMICZNA

Na dziś tyle, zapraszamy do następnej naszej

prezentacji

Projekt „ROZWÓJ PRZEZ KOMPETENCJE” jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków

Europejskiego Funduszu Społecznego

Program Operacyjny Kapitał Ludzki 2007-2013

CZŁOWIEK – NAJLEPSZA INWESTYCJA

Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu SpołecznegoPrezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie