Текущая версия на 07:11, 6 июня 2013

Гипермаркет знаний>>Экология>>Экология 7 класс>> Последствия энергопотребления

§ 10. Последствия энергопотребления

У медали всегда две стороны, и энергия в этом смысле не исключение. Попросту говоря, использование энергии имеет как положительные, так и отрицательные последствия, которые тоже надо хорошо себе представлять. Этот раздел состоит из двух частей, в первой мы рассмотрим отрицательные последствия энергопотребления для окружающей среды, во второй — такое отрицательное последствие бурного роста энергопотребления, как энергетические кризисы.

Последствия для окружающей среды

Сегодня люди используют больше энергии, чем когда-либо. С одной стороны, это широкое использование энергии означает, что мы можем жить с большими удобствами, но с другой стороны, при этом возникают проблемы.

Так как нет ни одного энергоисточника который не причинял бы вреда окружающей среде, очень важно для человечества беречь энергию. Мы должны сберегать энергию, чтобы уменьшить вредное воздействие на Природу. Мы должны использовать те энергоисточники, которые наносят наименьший вред Природе. Только тогда мы можем достичь устойчивого развития цивилизации.

Чтобы понять, почему использование невозобновляемых энергоисточников наносит такой вред окружающей среде, рассмотрим более подробно синтез и разложение органических веществ. В клетках растений, содержащих хлорофилл, солнечные лучи вызывают процесс фотосинтеза. Фотосинтез — это образование органических веществ из углекислого газа и воды с поглощением энергии света, сопровождающийся выделением кислорода. Схема процесса фото- синтеза выглядит так: Образовавшиеся при фотосинтезе органические вещества являются исключительно важными строительными «кирпичиками» для «строительства» клеток живых организмов. В «строительстве» клеток также участвуют другие элементы, такие, как азот и сера. В конце концов возникают целые живые организмы, такие, как растения или животные. Органические вещества горючие, т.е. способны к самостоятельному горению, поэтому их можно использовать как топливо — источник энергии. При горении в присутствии кислорода органические вещества распадаются на углекислый газ и воду. Так происходит, когда мы сжигаем нефть или древесину.

Таким образом, независимо от того, используем ли мы невозобновляемое топливо или биотопливо, углекислый газ все равно выбрасывается в атмосферу. Тем не менее, есть большая разница между сгоранием биотоплива и сгоранием невозобновляемых видов топлива. Невозобновляемые энергоисточники, находящиеся в земле (нефть, газ, уголь), содержат большое количество углерода. Когда мы сжигаем невозобновляемое топливо, углерод выбрасывается в атмосферу в виде углекислого газа. Это влечет за собой увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере.

Если же рост запасов биотоплива будет равен его потреблению, то увеличения содержания углекислого газа в атмосфере не произойдет, потому что в процессе фотосинтеза растения поглощают углекислый газ. Таким образом, увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере вызвано только сгоранием невозобновляемого топлива. Возрастание концентрации углекислого газа в атмосфере усиливает так называемый «парниковый эффект», что, как полагают многие ученые, является серьезной угрозой человечеству.

Парниковый эффект

Парниковый эффект существует на Земле сотни миллионов лет с момента появления атмосферы. Если бы естественный парниковый эффект не задерживал на Земле солнечное тепло, то средняя температура нижних слоев атмосферы составляла бы –18°С, а, значит, огромные пространства земной поверхности были бы покрыты ледниками. Именно парниковый эффект создал условия для появления жизни на Земле.

нагревают ее и нижние слои атмосферы. При этом ультрафиолетовое солнечное излучение преобразуется в тепловое (инфракрасное) излучение. Парниковые газы атмосферы поглощают отражаемую земной поверхностью тепловую инфракрасную радиацию и частично посылают ее обратно, создавая условия для дополнительного нагрева самой земной поверхности и нижних слоев атмосферы. Степень этого нагрева и количество отраженной радиации зависят от отражательной способности подстилающей поверхности (лес, трава, пашня, ледник, снег, скалы и т.п.). Очень упрощенно: слой воздуха вокруг Земли, который мы называем атмосферой, действует как стены и крыша теплицы.

На Земле мы балансируем на острие ножа в отношении пригодности природных условий для жизни. Это можно пояснить на примере ближайших планет — Марса и Венеры. У Венеры, которая ближе нас к Солнцу, есть атмосфера. Атмосферное давление у поверхности Венеры в 100 раз больше, чем у поверхности Земли. Атмосфера Венеры на 97 % состоит из углекислого газа. Температура у поверхности планеты достигает плюс 500 °С. Именно парниковый эффект создает такую высокую температуру. Жизнь вряд ли может существовать при такой температуре. Марс дальше от Солнца, чем Земля, поэтому получает от него меньше энергии. Атмосфера Марса очень разрежена, атмосферное давление у поверхности Марса в 200 раз меньше, чем у поверхности Земли, поэтому на Марсе нет парникового эффекта. Атмосфера Марса на 95 % состоит из углекислого газа. На Марсе очень холодно: минус 50 °С в средних широтах и минус 100 °С в полярных широтах. Недавние открытия показали, что жизнь на Марсе когда-то существовала. Тем не менее, природные условия на Марсе настолько суровы, что такие сложные организмы, как растения, животные, люди, не могут там жить.

На Земле сложились уникальные природные условия: жить на ней не слишком жарко и не слишком холодно. Но в результате деятельности человека, прежде всего в результате сжигания топлива и сокращения лесов на планете, в атмосфере увеличивается концентрация так называемых «парниковых газов».

Самое большое беспокойство вызывает то, что парниковый эффект усугубляет глобальное изменение климата на Земле, что может привести к целому ряду природных и социальных катастроф.

Подумайте и ответьте

1. Что такое фотосинтез?
2. Может ли фотосинтез происходить в темноте?
3. Почему использование биотоплива для производства энергии не увеличивает концентрации углекислого газа в атмосфере?
4. Как возникают кислотные дожди?
5. Что такое «парниковый эффект»?
6. Можно ли однозначно утверждать, что парниковый эффект вреден?

Другие последствия растущего энергопотребления

Когда сгорают органические вещества, сера и азот также выбрасываются в атмосферу. Невозобновляемые энергоисточники содержат намного больше этих компонентов, чем, например, древесина. При сжигании угля в атмосферу выделяются пыль, сажа, сера, хлор, фтор, микроэлементы — цинк, свинец, никель, медь, хром, кадмий, ртуть, органические соединения, являющиеся источником раковых заболеваний.

В атмосфере эти компоненты вступают в реакцию с кислородом и водой, результатом чего являются так называемые кислотные дожди. В больших городах и промышленных центрах образуется смог. Все эти формы загрязнения окружающей среды, в отличие от парникового эффекта, имеют местный характер. Большие электростанции, особенно водохранилища гидроэлектростанций, занимают огромные площади земли. Эти земли уже не используются в сельскохозяйственном производстве.

В странах с большой плотностью населения нехватка сельскохозяйственных земель представляет серьезную проблему. Использование радиоактивных материалов на атомных электростанциях тоже представляет большую угрозу окружающей среде.

Задание 10. Парниковый эффект

Давайте смоделируем парниковый эффект. Вам понадобится два термометра с одинаковой шкалой, таких маленьких, чтобы они могли уместиться в банке из-под варенья с закручивающейся крышкой. В первой банке установите кусочек черного матового картона, который закроет примерно половину банки внутри. Термометр в банке должен находиться в затемненной стороне от картонки. В другую банку положите алюминиевую фольгу точно так же, как вы установили черную картонку в предыдущей банке. Термометр также должен находиться в затемненной стороне от фольги. Поставьте банки друг возле друга на открытом солнце. Поместите их на что-нибудь, что может служить в качестве теплоизоляционного материала, например, на книгу. Убедитесь, что термометры стоят на затемненных сторонах банок. Скоро вы убедитесь, что температура поднимается быстрее в банке с черной картонкой.

Вот что происходит: В солнечных лучах, доходящих до нас, есть короткие и длинные электромагнитные волны. Короткие — это свет, длинные — это тепловое излучение. Стекло легко пропускает короткие волны (свет), но плохо пропускает длинноволновое (тепловое) излучение. В банке с алюминиевой фольгой лучи отражаются от металла. Длина волн остается неизменной и они покидают банку так же легко, как и вошли в нее. В банке с черной картонкой лучи поглощаются самой картонкой. Солнечная энергия нагревает картонку, её температура повышается. Нагретая черная картонка сама излучает энергию, но длина волны у этих лучей больше, чем у солнечных лучей и они не могут выйти наружу через стекло. Энергия теплового излучения остается в банке, увеличивая температуру воздуха в ней. Таким же образом действует атмосфера Земли. Она хорошо пропускает солнечную энергию, которая приходит к нам в основном в виде света. Эта энергия используется на Земле и превращается в другие виды энергии. Земля же излучает тепловую энергию, которая задерживается атмосферой и не покидает Землю.

4-9 классы. Учебное пособие для средней школы. СПб. 2008. — 88 стр., илл. И. Лорентзен.

_{Экология для 7 класса, учебники и книги по экологии скачать, библиотека онлайн}

Содержание урока
 конспект урока
 опорный каркас  
 презентация урока
 акселеративные методы 
 интерактивные технологии 

Практика
 задачи и упражнения 
 самопроверка
 практикумы, тренинги, кейсы, квесты
 домашние задания
 дискуссионные вопросы
 риторические вопросы от учеников

Иллюстрации
 аудио-, видеоклипы и мультимедиа 
 фотографии, картинки 
 графики, таблицы, схемы
 юмор, анекдоты, приколы, комиксы
 притчи, поговорки, кроссворды, цитаты

Дополнения
 рефераты
 статьи 
 фишки для любознательных 
 шпаргалки 
 учебники основные и дополнительные
 словарь терминов                          
 прочие 

Совершенствование учебников и уроков
 исправление ошибок в учебнике
 обновление фрагмента в учебнике 
 элементы новаторства на уроке 
 замена устаревших знаний новыми 

Только для учителей
 идеальные уроки 
 календарный план на год  
 методические рекомендации  
 программы
 обсуждения


Интегрированные уроки

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.