Station 1 Energy Concept - Descărcare gratuită PDF
Sarcină, Stația 1 Conceptul energetic Material: Secvențe de învățare, broșură 1 Carte de fizică, foarfece și lipici Fișe de lucru: 1.1 Surse de energie 1.2 Tipuri de energie 1.3 Forme de energie 1.4 Epuizare a energiei 1.5 Câinele energetic 1.6 Cele mai importante energii primare ale noastre 1.7 Sursele de energie primară Temele de lucru: 1. Citiți paginile 5-7 din broșura 1 a secvențelor de învățare 2 Repetați și notați termenii muncă și energie, precum și enunțurile de bază ale legii 1 și 2 a termodinamicii 3. Elaborați și răspundeți la următoarele puncte folosind foile de lucru: Ce tipuri de energie există? Ce tipuri de energie diferențiați? Ce purtători de energie primară sunt folosiți pentru a genera energie? Sarcină suplimentară: Citiți și treceți la paginile 8-11 din broșura 1 a secvențelor de învățare Clarificați cele patru aspecte diferite ale conceptului de energie. 13
Istoria utilizării energiei Fișa de lucru 1.1 Surse de energie Stația 1 Conceptul de energie Surse de energie Timp Primăvara cu ani în urmă Forța musculară umană Antică înainte de foc/lemn Vânt Soare Forța musculară a animalelor Ani Hidroenergetică Timpuri moderne de la cărbune, petrol, gaz natural, uraniu, electricitate din toate energiile primare, ani 14
Fișă de lucru 1.2 Tipuri de energie Stația 1 Termenul energetic 1. Aranjați următorii termeni în funcție de tipurile de energie Cărbune tare Lucrare mecanică Energie geotermală Benzină Gaz natural Biomasă Abur de încălzire Combustibil nuclear Combustibil diesel Ușor Electricitate Brichete Căldură Coca Calda Hidroenergie Căldură de încălzire Lignit țiței Vânt Energie solară Ulei de încălzire Energie primară Energie secundară Energie utilă Brichete de cărbune dur 2. Creați lanțuri de conversie. Pentru a face acest lucru, introduceți termenii energie primară, energie secundară, energie utilă și convertor în schemă. 3. Găsiți exemple din tabelul de mai sus. Următoarele pot fi utilizate ca convertoare: centrală electrică, bec, toate aparatele de uz casnic, turbine etc. 4. Care lanțuri de conversie sunt corecte? A. Coca-Cola de cărbune b. Petrol petrol petrol electricitate c. Electricitate Abur Petrol d. Energie electrică cu abur de cărbune 15
Fișa de lucru 1.3 Formele stației energetice 1 Concept energetic Energia poate fi recunoscută numai după efectele sale. Exemple de astfel de efecte sunt de ex. B. mișcare, lumină și căldură. Pe baza efectelor observabile, se face distincția între următoarele forme de energie: 1 2 3 4 energie cinetică (de exemplu, mașina care conduce), energie de tensiune (de exemplu, arc tensionat), căldură (de exemplu, abur supraîncălzit), energie chimică (de ex. Combustibili, baterie auto), energie electrică (de ex. Fulgere), energie radiantă (de ex. Radiații UV, unde radio) energie nucleară (de ex. Energie de fisiune). 1. Alocați formele de energie cifrelor și introduceți-le în tabel. Figura 1 Forma energiei 5 6 2 3 4 5 6 7 8 7 8 9 10 9 10 2. Completați casetele goale cu exemple suplimentare care dezvăluie forma energiei și introduceți-le în tabel. 16
Fișa de lucru 1.4 Devalorizarea energiei, Stația 1: Conceptul energetic, devalorizarea energiei și direcția proceselor 17
Fișă de lucru 1.5 Un câine energic Stația 1 Concept energetic Satura, el se furișează acum pe scările de vizavi și ce bucurie vede piscina primitoare. Înainte să-l știe, alunecă și cade în el. Apoi sare pe scări și își mănâncă mâncarea. Conversiile de energie au loc în toate procesele; în primul rând apare energia cinetică, dar are origini diferite. Introduceți sub săgeți forma de energie din care apare energia cinetică. 18
Fișa de lucru 1.6 Cei mai importanți purtători de energie primară ai noștri Stația 1 Conceptul energetic Lada de comori vă spune care sunt purtătorii de energie primară care sunt folosiți în prezent pentru furnizarea de energie. Ce surse primare de energie sunt în piept? Introduceți numele lor. 6% 14% 22% 12% 22% 24% Acum știți energiile primare și dacă etichetați această cifră veți afla în ce măsură acestea contribuie la furnizarea noastră de energie. Al șaselea segment cu 6% sunt combustibilul pentru încălzire, depozitarea pompei și altele. 19
Fișă de lucru 1.7 Alimentarea cu energie primară Stația 1 Conceptul energetic Alimentarea cu energie primară 1. Decupați simbolurile prezentate și lipiți o imagine de ansamblu a surselor de energie primară din acestea. 2. Ce sursă crucială de energie lipsește? Duceți-l mai departe și lipiți-l și în el. surse regenerabile de energie combustibili fosili combustibil nuclear 3. Alocați termenii fosil sau regenerabil și exhaustiv sau inepuizabil transportatorilor de energie. 20
Soluții Stația 1 Concept energetic pentru foaia de lucru 1.2 Tipuri de energie 1. Energie primară, energie secundară, energie utilă, cărbune tare, cocs, brichete de gaz, lignit, brichete Lumina 4. a & d către foaia de lucru 1.3 Forme de energie Figura 1: Energie chimică Figura 2: Energie radiantă Figura 3: Energie de tensiune Figura 4: Căldură Figura 5: Energie cinetică Figura 6: Energie electrică 21
Forme de energie Formă de energie Formă fizică Energie potențială Energie de înălțime Energie de presiune Energie de tensiune Apă îndepărtată Gaz comprimat Arc elicoidic Energie cinetică Energie de mișcare Mașină în mișcare Bilă rotativă Energie de mișcare de rotație Volant de căldură Energie legată chimic Energie nucleară Energie de câmp electric Energie de câmp magnetic Energie de radiație electromagnetică Abur supraîncălzit Un câine energetic Au loc următoarele conversii energetice: Săgeata 1: din energia chimică Săgeata 2: din energia chimică Săgeata 3: din energia pozițională Săgeata 4: din energia chimică Săgeata 5: din energia chimică Săgeata 6: din energia pozițională Explicație a) Câinele a stocat energie chimică, pe care o convertește în energie cinetică prin puterea musculară în timp ce se deplasează. b) Pe podeaua scării din stânga sus are energie chimică și energie de poziție. Când câinele aleargă acum pe scări, își transformă o parte din energia legată chimic în energie cinetică (+ căldură) pentru a face față traseului (plan orizontal); pentru a depăși înălțimea (verticală) a căderii în același timp o parte a energiei poziționale în energia cinetică. 22
c) Prin mâncare înlocuiește energia chimică care tocmai s-a consumat. d) Dacă apoi urcă din nou scările, are nevoie de energie chimică atât pentru drum, cât și pentru a depăși diferența de înălțime. e) Dacă alunecă pe piedestalul drept și cade în piscină, energia cinetică rezultă exclusiv din energia locală pentru foaia de lucru 1.6 Cele mai importante surse de energie primară ale noastre: energii regenerabile, gaze naturale, țiței, cărbune, energie nucleară 2007 au contribuit la alimentarea cu energie primară internă: 22% energie nucleară, 24 % Lignit, 22% cărbune tare, 12% gaze naturale, 14% energii regenerabile, 6% ulei de încălzire, depozitare pompată și altele pentru foaia de lucru 1.7 Alimentare cu energie primară Prezentare generală a alimentării cu energie primară Energii inepuizabile Energii regenerabile Energii fosile Energiile epuizabile Combustibilii nucleari Energia solară Energia eoliană Hidroenergia Biomasa Energia geotermală Energia mareelor Cărbune Petrolul Gazul natural Biomasa Uraniu toriu 2. Lipsesc radiațiile solare ca un important purtător de energie. 23
Sarcină pentru stația 1 Cantități de energie Material: Secvențe de învățare, broșură 1 Energie, secvențe de învățare, broșură 2 Centrale termice Fișe de lucru Lucrări de lucru: Citiți unitatea de măsură pentru energie la pagina 11 din secvențele de învățare pentru broșura 1, Energie. Consultați și tabelul de prezentare generală la pagina 32. Creați un tabel clar pe foaia de lucru 2.1 Efectuați următorul exercițiu folosind cealaltă tabelă de conversie (foaia de lucru 2.2): 1 kilo-joule (kj) corespunde cu o mie de jouli Joule 10 6 1.000.000 1 Giga-Joule (GJ) corespunde unui miliard de jouli Citiți în broșura 2 a secvențelor de învățare pentru centralele termice, paginile 21 și 22 Eficiența. Rezolvați sarcina corespunzătoare pe foaia de lucru 2.3. La pagina 12 a secvențelor de învățare, broșura 1, Energie, priviți bilanțul energetic al Pământului. Soarele strălucește constant pe pământ cu o putere de 180 de miliarde de megawați. Ce procent din acesta este eliberat înapoi în spațiu? Calculați eficiența pământului. Adunați valorile consumului de energie și energie ale aparatelor tipice de uz casnic într-un tabel. Sarcină suplimentară: Citiți textul pe numele unității energetice (foaia de lucru 2.4). 24
Fișă de lucru 2.1 Unități de măsură pentru stația de energie 2 Cantități de energie Cantitate fizică Unități Conversia între unități 25
Fișă de lucru 2.2 Unități de măsură pentru stația de energie 2 Cantități de energie Ce energie poate face și ce energie este în 1 joule (1 J) o albină are nevoie pentru a zbura 120 m energie electrică este necesară de un calculator de buzunar în timp ce efectuează 50 de multiplicări 1 kilojoule (10 3 J) trebuie să vă radeți electric jumătate din față pe care o petreceți când înotați 1 m, mergeți 5 m, mergeți cu bicicleta 12 m sau urcați 8 trepte 1 megajoule (10 6 J) este suficient pentru aproximativ 2 meciuri internaționale de fotbal color (TV ) cheltuiți dacă nu faceți absolut nimic timp de 3,5 ore (rata metabolică bazală) 1 gigajoule (10 9 J) este suficient într-o gospodărie cu 4 persoane pentru spălare și uscare 3 luni, pentru iluminare 8 luni 1 terajoule (10 12 J) În 31.000 l de benzină, care ar fi suficient pentru o călătorie în jurul lumii într-o mașină 8, o casă familială slab izolată irosește 1 petajoule (10 15 J) în 7 ani, 1985 1 Exajoul e (10 18 J) pământul primește de la soare în 6 secunde este consumul mondial actual de energie primară în 21 de ore 26
Fișa de lucru 2.3 Eficiența stației 2 Cantități de energie Într-o zi de vară, un metru pătrat îndeplinește 0,6 kJ de energie solară pe secundă. Radiația solară lovește celulele solare cu o eficiență de 12% și o suprafață totală de 9 m 2. În ce timp se poate genera energie electrică de 1 kWh? 27
Soluții pentru stația 2 Cantități de energie pentru foaia de lucru 2.2 Celălalt tabel de conversie 1 kilo-joule (kJ) corespunde unei mii de jouli 10 3 1.000 1 mega-joule (MJ) corespunde unui milion de jouli 10 6 1.000.000 1 giga-joule (GJ) corespunde unui miliard de jouli 10 9 1.000.000.000 1 tera joule (TJ) corespunde la un trilion de joule 10 12 1.000.000.000.000 1 peta joule (PJ) corespunde la un patrilion de joule 10 15 1.000.000.000.000.000 1 exa joule (EJ) corespunde unuia Trilioane de jouli 10 18 1.000.000.000.000.000.000 pentru foaia de lucru 2.3 Eficiența 0.6 kj 1 m 2 1 s = energie radiată 0.6 kj 9 m 2 = 5.4 kj = 5400 wați 1 m 2 1 ss 5400 W. 0,12 = 648 W t = 1 kwh = 1,54 h 648 W pentru a funcționa pentru echilibrul energetic al pământului 100% radiație solară; minus 31% reflectarea atmosferei; minus 21,7% radiații de căldură din plicul de aer; 47,3% ajung la suprafață, adică H. 47,3% din energia radiată este convertită în bilanțul energetic al pământului în foaia de lucru 2.4 Joule și omonimul său În 1978, unitatea fizică Joule a înlocuit predecesorul său oficial, caloria, în practică până astăzi cu succes moderat. 29
Activitate pentru stația 3 Centrale termice Material: Secvențe de învățare, broșură 2 Centrale termice Fișă de lucru 3.1 Funcționalitatea centralelor termice Fișă de lucru 3.2 Centrale termice ca convertoare de energie Fișă de lucru 3.3 Funcționalitatea centralelor termice Fișă text Generare de energie în centrale termice Informații suplimentare la: http://www.rag-deutsche-steinkohle.de/virtuelle_grubenfahrt/ .php sarcini de lucru: Citiți în broșura secvențelor de învățare 2 centrale termice, paginile 8 și 9. Lucrați pe foile de lucru anexate și răspundeți la întrebarea: În ce parte a sistemului are loc conversia în energie electrică? Sarcină suplimentară: Citiți în broșura secvențelor de învățare 2 centrale termice paginile 10-15 pentru informații mai detaliate. 30
Fișă de lucru Centrale termice ca convertoare de energie Stația 3 Centrale termice Coș de fum Cazan/generator de abur Curățarea gazelor de ardere Ciclul apă-abur Moară de cărbune Depozit de cărbune Ventilator de praf de cărbune Alimentare cu energie legată chimic Linie de alimentare Generator de turbină Condensator Circuit de răcire Turn de răcire În centralele electrice, energia electrică este obținută din alte forme de energie. Etichetați cele mai importante părți din schiță. Finalizați lanțul de conversie a energiei. 32
Modul de funcționare a fișei de lucru, stația 3, centrale termice Explicați modul de funcționare de bază al unei centrale electrice pe cărbune pentru generarea de energie. 33
Soluții pentru stația 3 Centrale termice la foaia de lucru Funcționalitatea centralelor termice Soluții la textul din goluri: 1 = Energie chimică 2 = Energie termică 3 = Abur 4 = Turbină 5 = Generator 6 = Cazan 7 = Căldură 8 = Apă 9 = Generator de abur 10 = Abur 11 = Turbină 12 = Generator 13 = condensator 14 = pompă de alimentare cu apă pentru centralele termice cu fișă de lucru ca convertor de energie, consultați broșura secvențelor de învățare 2 centrale termice pagina 8 34
Sarcină pentru stația 4 Căldură și energie combinate Material: Secvența de învățare broșură 2 - Centrale termice Foaia de lucru 4.1 KWK Foaia de lucru 4.2 - Exemplu de calcul Lucrări de lucru: Utilizați foaia de lucru 4.1 KWK pentru a elabora principiul căldurii și puterii combinate. Citiți capitolul 4.2 din secvențele de învățare din broșura 2 centrale termice, paginile 24-26. Combinați căldura și puterea. Urmați exemplul de calcul din foaia de lucru 4.2. Sarcină suplimentară: clarificați următoarele întrebări în timpul unei excursii la centrala electrică. Care este diferența dintre condensatorul principal și condensatorul de încălzire? Cum se poate adapta centrala termică la diferitele cerințe energetice vara și iarna? La ce poate fi folosită încălzirea urbană vara? 35
Fișă de lucru 4.1 Stația de cogenerare 4 Generarea combinată de energie termică și electrică Într-o centrală termică convențională, este generată doar energie electrică. O centrală termică, pe de altă parte, generează atât energie electrică, cât și încălzire urbană. Generator de aburi Turbine Rețea electrică Generator Pompa de alimentare cu apă pentru curățarea gazelor arse Schimbător de căldură Condensator Combustibil Industria Clădiri rezidențiale Turn de răcire Sursă: ASE/conform RWE Energie AG Descrieți ciclul de abur al apei atunci când centrala termică generează doar energie electrică. Ce absoarbe așa-numita căldură reziduală în acest caz? dacă centrala termică generează doar termoficare. Ce absoarbe așa-numita căldură reziduală în acest caz? 36
Care este cea mai ieftină opțiune în ceea ce privește consumul de energie primară (PE)? Varianta 1 PE, electricitate 400.000 kwh/0.37 1.081.081 kwh PE, căldură 450.000 kwh/0.80 562.500 kwh PE total, electricitate + PE, căldură 1.643.581 kwh Varianta 2 electricitate, CHP 200.000 kwh perioadă de utilizare, CHP 200.000 kwh/50 kw 4.000 h de căldură, CHP 70 kwh 4.000 h 280.000 kwh PE, CHP 200.000 kwh/0,35 571.429 kwh electricitate, EVU 400.000 kwh 200.000 kwh PE, electricitate EVU 200.000 kwh/0,37 540.540 kwh cazan de căldură 450.000 kwh 280.000 kwh 170.000 kwh PE, căldură 170.000 kwh/0,80 212.500 kwh total PE, CHP + PE, electricitate EVU + PE, căldură 1.324.469 kwh Varianta 2 cu CHP este cea mai bună soluție în ceea ce privește energia primară pentru florile proaspete. Există un avantaj de aproximativ 20%. 38
Sarcină pentru componentele centralei centrale 5 Material: Secvențe de învățare, broșura 2 - Centrale termice http://www.energiewelten.de/elexikon/lexikon/index3.htm Foaia de lucru 5.1 Schița principiului Pentru informații suplimentare, consultați: http://www.rwesolutionsworld.de/dokumente/rwe_solutions_world_index_v4. html http://www.tilo-schuster.de/2004/homes04-46.htm Comenzi de lucru: Urmați o plimbare prin cele mai importante componente ale unei centrale termice online în Lexicon of Energy Worlds. Utilizați următoarele link-uri: Energie termică Centrală cu combustie Generare cu abur Cazan Benson Cazan Curățarea gazelor de ardere Poluant în gazele de ardere Turbină cu aburi Versiuni Generator Generatoare de centrale electrice Condensator Turn de răcire Turn de răcire cu tiraj natural Citiți paginile 9-15, Capitolul 2.1.3 din secvențele de învățare, Numărul 2 Centrale termice. Până la 2.1.7 Completați componentele recunoscute în foaia de lucru 5.1 Schiță schiță. 39
Fișă de lucru 5.1 Schiță schematică a componentelor stației 5 a centralei 1 3 6 8 9 10 7 11 15 2 14 4 5 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 40
Soluție pentru stația 5 Componentele centralei electrice pentru foaia de lucru 5.1 Schița principiului 1 - Cazan/Cameră de ardere 2 - Cuptor/Arzător 3 - Extracția fumului și gazelor de eșapament 4 - Alimentarea pompelor de apă 5 - Apa de alimentare 6 - Abur supraîncălzit 7 - Turbină de înaltă presiune 8 - Turbină de joasă presiune 9 - Generator 10 - Mașină de energie 11 - Condensator 12 - Pompa de apă de răcire 13 - apă de răcire 14 - preîncălzitor 15 - linie la rețeaua electrică 41
Programare Explorările centralei electrice sunt populare și, bineînțeles, ar trebui să se încadreze perfect în cursul lecției. Prin urmare, contactați compania de furnizare a energiei a cărei centrală electrică doriți să o vizitați în timp util pentru a face o programare. 44