Человечество вступило в эпоху энергетического кризиса. Все меньше остается источников энергии в недрах земли (не возобновляемых), все выше уровень потребления и неготовность к переходу на альтернативные источники энергии. Это и будет главной задачей будущего поколения. Тем не менее, энергия существует повсеместно. Она есть в людях и животных, в растениях и полезных ископаемых, ее можно почувствовать в воздухе, реках и озерах. Без энергии невозможно улететь в космос, зажечь свет и сдвинуть с места автомобили, самолеты и суда. И чем дальше развивается человечество, тем больше энергии требуется.

Но проблема заключается в том, что на пути передачи много энергии теряется, а это невыгодно. А также, что ресурсы энергии, потихоньку иссякают, и надо все время думать о том, откуда ее пополнять.

Энергия появляется в различных формах. Она может быть электрическая, кинетическая, потенциальная, тепловая или химическая. Энергия сама по себе не создается и не исчезает, но может переходить из одной формы в другую. То есть энергия движения обладает возможностью превращаться в тепловую, тогда как тепловая может стать электрической или световой, или же наоборот.

Так, например, энергия пищи превратилась в движение человека, энергия электричества заставила двигаться троллейбус, а электрическая энергия превратилась в световую:

Итак, если энергия возникла благодаря движению предмета, то она является механической. При нагревании предметов, веществ или еще чего-нибудь, возникает тепловая энергия.

На уроке химии вы изучали, что в ходе химической реакции появляется химическая энергия, а при распаде атомов - ядерная. Кроме этих видов энергии существуют еще и электрическая, гравитационная, солнечная и другие виды энергии.

Давайте рассмотрим схему преобразования энергии в результате природных процессов и человеческой деятельности:

Надо учиться пользоваться альтернативными источниками энергии. Солнце, ветер, волны исправно производят энергию, а нам только нужно научиться их использовать.

Если энергию рассмотреть на примере воды, то вы поймете, что ее общее количество остается неизменным. Например, если вода закипает, то она превращается в пар, при замерзании вы наблюдаете, как вода стала льдом. И при переходе из одного состояния в другое, воды не становится ни больше, ни меньше. То же самое вы наблюдаете и по отношении к энергии. Какие бы преобразования с энергией не происходили, все равно сумма мировой энергии останется неизменной. Такое свойство энергии называется законом сохранения и превращения энергии.

Закон сохранения энергии в механике выглядит так:

Все виды энергии измеряют в универсальных единицах - джоулях:

Задача:

Тело массой 12 кг находится на высоте 5 км над землей. Найдите потенциальную энергию.

Решение. Подставим исходные данные в формулу. Не забывайте, что 5 км = 5000 м.

Ответ. Потенциальная энергия тела относительно земли будет равна:

Задание: А теперь посчитайте, какой потенциальной энергией будет обладать:

• то же самое тело, но на высоте 1 км;
• то же самое тело, если его поднять на высоту стратосферы (11.000 км);
• если на высоте 5.000 км (как в примере) будет тело массой 120 кг;
• если это же тело поднять в стратосферу.

В каком случае потенциальная энергия получилась самой большой? Как вы думаете, почему?

Основным источником почти всей энергии, которая существует на Земле, является Солнце. Ведь это его тепло согревает всю сушу, моря и воздух.

Солнечный свет представляет собой излучение, которое и "переносит" энергию. Солнечная энергия "обеспечивает" круговорот воды в природе и поддерживает жизнь на Земле:

Солнечное тепло способно порождать ветры, волны и океанические течения, которые, как правило, обладают огромным запасом кинетической энергии. Так, например, сила ветра образуется благодаря неравномерному нагреву различных участков атмосферы. А вот движение волн и приливов зависит не только от тепловой энергии Солнца, но и от колебаний величины притяжения, которые вызваны движением Солнца и Луны.

Растения способны поглощать солнечный свет, превращая его в химическую энергию, которая аккумулируется в их стеблях и листьях. А энергия, содержащаяся в мясе, образуется из растений, которыми питаются животные.

А вот как выглядит цепочка преобразования энергии:

За миллионы лет из остатков растений и животных образовались уголь, нефть и природный газ. Эти полезные ископаемые тоже являются источниками энергии, то есть энергетическими ресурсами, которые пригодны для практического использования человеком.

Но существуют и такие источники энергии, которые не зависят от солнечного тепла и света. К таким источникам относятся:

• радиоактивные элементы, такие, как уран, плутоний и торий, который используется для производства атомной энергии;

• источником геотермальной энергии является тепло, которое поступает от раскаленных пород из глубин Земли;

• энергия ветра;

• приливная энергия.

Альтернативные источники энергии

За последнее время доля альтернативной энергетики продолжает расти. Такое стремительное развитие является следствием следующих факторов:

а) доступность во всех уголках Земли;

б) ограниченность природных запасов;

в) поддержка развития ВИЭ на законодательном уровне.

Общая ежемесячная статистика производства электроэнергии включает следующие страны: Австралия, Австрия, Бельгия, Канада, Чили, Чехия, Эстония, Дания, Финляндия, Франция, Германия, Греция, Венгрия, Исландия, Ирландия, Италия, Япония, Корея, Люксембург, Мексика, Нидерланды, Новая Зеландия, Норвегия, Польша, Португалия, Испания, Швеция, Словакия, Словения, Швейцария, Турция, Соединенное Королевство и Соединенные Штаты.

Среди таких нетрадиционных источников энергии широкое применение получила геотермальная энергия. Геотермальные электростанции построены в двадцати странах мира. Для обогрева и теплоснабжения этот вид энергии используют в таких странах, как Исландия, Италия, Франция, Венгрия, Япония, США, Мексика, Новая Зеландия, Филиппины.

При строительстве АЭС солнечную энергию используют Франция, Испания, Италия, Япония, США.

На стадии разработки находится использование приливной энергии. В настоящее время таких электростанций в мире всего четыре: во Франции, Китае, США и Канаде.

Ветровая энергия используется в тех странах, где для этого есть благоприятный ветровой климат, плоский рельеф и существует проблема в недостатке таких природных энергетических ресурсов, как нефть, газ, уголь. К странам, где используют ветровую энергию относятся, прежде всего, Германия, Дания, Испания, США.

Мировым лидером по добыче такой энергии является Германия. Эта страна отказалась от строительства атомных электростанций. В Германии за короткое время было построено более 8700 МВт ветроэлектрических агрегатов.

Задание: Поработайте командами. Вам понадобятся два одинаковых листа с картой мира. Их можно распечатать или использовать готовую карту из школьного атласа. Знаки удобнее будет распечатать и потом клеить.

Если задание выполняется на смарт-доске, то изображение карт и значков нужно также подготовить заранее.

Команды должны найти информацию и нанести соответствующий значок на карту:

Самая большая в мире ветровая электростанция

Самая большая в мире солнечная электростанция

Самая большая в мире приливная электростанция

 Выиграет та команда, которая быстрее правильно справится с заданием.

Часть потока энергии солнца используется растениями в процессе фотосинтеза. Фотосинтетические клетки в пределах листьев и ткани стеблей содержат пигменты, которые удерживают энергию света, чтобы разложить молекулярное соединение воды на водород и кислород. Водород, соединяясь с углекислым газом и кислородом, формирует глюкозу, которая, в свою очередь, является важным энергетическим источником.

Энергия света превращается в химическую энергию, то есть запускается процесс, характерный для всех зеленых растений.

А сейчас посмотрите на рисунок, где изображено, как растение получает энергию и "строительный материал" для своего жизнеобеспечения. Вы видите, что корни впитывают из почвы воду вместе с питательными веществами. Далее эти вещества по стеблю поднимаются к листьям, в которых в процессе фотосинтеза образуются органические вещества и распространяются по всему растению. Во время дыхания растения в его клетки поступает кислород, который помогает расщеплять органические вещества и обеспечивает растение энергией.

Вот таким способом растения обеспечивают себя энергией, необходимой для питания и движения питательных веществ к органам растения, а также для распускания и закрывания лепестков, прорастание семян и т.д.

А дальше растения отмирают, разлагаются и при гниении выделяют другой вид энергии. Полезные ископаемые, древесину, нефть и все, что мы получаем из окружающей среды, является продуктами энергии солнца.

Поскольку солнечное излучение представляет собой движущую силу круговорота воды в природе, энергии воды, или гидроэнергии, то такой процесс также относится к преобразованной энергии Солнца:

То есть источником энергии, который обеспечивают процесс биологического круговорота, служат солнечные лучи. Энергия, накопленная в процессе фотосинтеза в органических веществах, переходит по цепной реакции в другие организмы, обеспечивая их жизнедеятельность. А после отмирания и разложения организмов, освобожденная энергия рассеивается в окружающей среде.

Когда у человека высокий уровень энергии, то он полон сил и жажды деятельности. У такого человека хорошее самочувствие и настроение. При низком уровне энергии человек чувствует слабость, у него появляется депрессия и плохое настроение, возникает тяжесть в теле и леность. Так что с уверенностью можно говорить, что проявлением энергии является эмоциональное состояние человека. И если эмоции находятся на высшем уровне, то это соответствует высокому уровню энергии.

Так откуда же брать энергию и на что ее стоит тратить?

Существует врожденная и приобретенная энергия. От врожденной энергии зависит активность и долголетие человека. На протяжении жизни такая энергия расходуется и обычно не восстанавливается. А вот приобретенная энергия может пополняться благодаря таким внешним источникам, как пища, воздух, земля, Солнце и др.

Чем у человека выше уровень внутренней энергии, тем больше возможностей он способен в себе раскрыть. У таких людей более полноценная жизнь и крепкое здоровье.

Приобретенную энергию человек черпает из разных источников, к которым относятся:

а) Пища, но она должна быть качественная, сбалансированная и полезная.

б) Такие природные источники, как вода, воздух, солнце, огонь, земля, минералы, растения и животные. Получая каждый из этих элементов, человек повышает свою энергетику.

в) Энергия от других людей, которые передают свои эмоции, мысли, чувства при общении. Ведь давно известно, что положительные эмоции помогают человеку сделать гораздо больше дел, чем отрицательные.

г) Спорт, физические упражнения, массаж, дыхательные практики. Человек, который не ленится заниматься физическими упражнениями, имеет хороший жизненный тонус, хорошее настроение, бодрость и уверенность.

Какую роль играет пища в энергии человека?

Известно, что без пищи человек может прожить около месяца, а вот без воды только 7 дней, так как организм человека на 2/3 состоит из воды. Если организму не хватает воды, то может наступить обезвоживание, вследствие чего появляется головная боль, мышечная слабость, тошнота и даже температура. Это также означает, что нарушен внутренний энергетический баланс.

На что расходуется энергия?

Больше всего энергия расходуется на работу мышц, мозга, органов пищеварения, образование тепла, рост и дыхание:

А теперь давайте посмотрим, сколько энергии вы тратите при различных видах деятельности:

Продукты, которые вы едите в течение дня, могут либо повышать нашу жизненную энергию, либо снижать ее.

Продукты, которые содержат полезные питательные вещества, непременно помогут вам поднять вашу жизненную силу, энергетику и улучшить состояние здоровья.

Энергетическую ценность продуктов измеряют в килокалориях (ккал) или килоджоулях (кДж) в расчете на 100 г продукта. Калории - это единицы энергии, которые характеризуют любой продукт. А вот когда говорят о калорийности, то имеют в виду энергетическую ценность пищи, а именно количество энергии, которую получает организм при полном ее усвоении.

Основными источниками энергии, необходимыми для поддержания жизнедеятельности организма являются белки, жиры и углеводы.

А теперь давайте рассмотрим основные функции, которые они выполняют в наших телах:

Также следует отметить, что в 1 г жира содержится около 9 калорий, и по 4 калории в 1 грамме углеводов и белков.

Часто на продуктах питания указывается их калорийность, что позволяет людям регулировать свой вес, не давая ему выходить за рамки оптимального. Достаточно провести несложные расчеты и узнать, сколько калорий содержится в том или ином продукте питания и количество калорий, которое вы потребляете при каждом приеме пищи.

Разумный подход к калорийности питания, баланс энергии "получаемой" и "расходуемой" - вот основа хорошего самочувствия и прекрасного настроения.