Текущая версия на 07:53, 10 июня 2013

Гипермаркет знаний>>Экология>>Экология 7 класс>> Солнце

§ 19. Солнце

Солнце посылает в отрытый космос огромный диапазон длин волн. Около одной трети доходящего до нас солнечного излучения приходится на инфракрасное излучение (тепловые лучи). Человек не может видеть ультро-инфрамикроволновое и, тем более, рентгеновское излучение. Видимый свет — это не более одного процента от общего излучения солнца. Плотность потока солнечного излучения прошедшего все слои атмосферы и дошедшего до Земли от Солнца, составляет примерно 1 кВт м•кв. Солнечное излучение состоит из фотонов которые, отрываясь от поверхности Солнца, несут энергию от 1 до 3 эВ. (электрон-вольт). Фотоны — это световые частицы, несущие количество энергии, которые, попадая на предметы, могут выбивать электроны с поверхности предмета. Этим объясняется фотоэффект. На поверхности Земли мы уже видим как прямой поток, так и рассеянное атмосферой излучение.

Из всех существующих возобновляемых источников энергии, солнце, наряду с ветром, является самым доступным и экологически чистым. Чтобы использовать его энергию, необходимо решить такие вопросы: как уловить его наибольший поток, сохранить и передать тепло потребителю без потерь.

На сегодня специалисты, работающие над этими вопросами, достигли больших успехов. Они создали всевозможные устройства: сушилки, печки, коллекторы, опреснители воды, концентраторы, фотоэлементы и многие другие. Можно с уверенностью говорить, что эти устройства будут быстро внедряться, так как их стоимость с каждым годом снижается. A в некоторых странах правительства выплачивают деньги тем, кто использует возобновляемые источники энергии у себя дома. Таким образом государство способствует внедрению технологий альтернативных источников энергии.

Самыми распространенными способами использования солнечной энергии, как и много лет назад, являются установки, не требующие капитальных вложений, но дающие необходимую энергию для таких бытовых нужд, как опреснение воды, нагревание воды и отопление домов. Нагревание воды и отопление домов мы рассмотрим более подробно, так как важно понять, что происходит с теплом и куда оно девается. К тому же, Вы сами у себя дома можете попробовать использовать полученные знания.

Опреснение воды

Для жизнедеятельности человека в пустынных районах необходимо наличие пресной воды. Многие пустынные районы имеют значительные запасы соленой воды и намного дешевле ее опреснять, чем привозить из других мест. Самым простым устройством является солнечный дистилятор-бассейн. Он состоит из неглубокого бассейна с черными стенками и дном и прозрачной паронепроницаемой крышкой, заполненного соленой водой. Поток солнечной энергии, прошедший через крышку, нагревает воду, часть которой при этом испаряется. Водяной пар, вследствие тепловой конвекции, поднимается вверх с нагретой поверхности и осаждается на более холодной крышке. Затем уже капли воды скатываются по крышке в желоб, откуда и идут на потребление.

Ранее для этой цели использовали открытые резервуары, затем стали создавать изолированные, в которых температура повышалась в несколько раз и вакуумные, где потери тепла полностью отсутствуют. Ниже, в задачах мы дадим несколько примеров, как можно самим построить это у себя дома.

Самый простой способ — черный бак или бочка, расположенная на солнце. Таким образом, у Вас нагреется вода, например, для душа, в ясный летний день.

А если подобный бак Вы поместите в ящик со стеклянной крышкой и хорошо изолируeте, затем расположите на южную сторону, то тогда Вы сможете принимать душ или мыть посуду даже в более прохладный и облачный день.

А вот еще одна более усовершенствованная система для нагревания воды, которую Вы сами сможете сделать. Описание вы найдете в конце главы.

В данном случае эффективность повышается из-за того, что меньший объем теплоносителя (здесь это вода) циркулирует через площадь, поглощающую большее количество солнечного излучения, а потери тепла сокращаются за счет хорошей изоляции.

Мы сможем более регулярно использовать солнечные системы и внешние нагреватели воды для отопления домов. Конечно, они более удобны в регулировании, подаче в нужное место, аккумулировании и позволяют получать достаточно высокие температуры. Но, для того, чтобы получить максимальный эффект, можно строить большие комплексы с использованием дорогих материалов (медь, алюминий).

Вот так выглядит коллектор, способный нагреть воду до +90 °С. Преимущества таких систем — увеличение степени поглощения солнечного излучения и при хорошей изоляции возможность сохранять тепло в зимние дни. Как правило, такие комплексы интегрируются в систему отопления жилых домов.

Отопление солнечным излучением

Идея отапливать дома энергией солнечного излучения известна с древнейших времен, когда наши предки строили дома окнами на юг (для человечества живущего на северном полушарии). Но и в наше время мы можем видеть, как инженеры проектируют муниципальные и частные дома, основанные на пассивном отоплении. При простых архитектурных приспособлениях, путем удачного расположения окон, стен и крыши можно сэкономить тепло, а значит и деньги. На практике дома с пассивными системами отопления обогреваются еще лучше, если в них имеются вентиляторы, благодаря которым теплый воздух циркулирует между комнатами. Почему же комната нагревается? На этот вопрос мы найдем ответ, вспомнив свойства солнечного излучения, описанные в самом начале главы. Из всего диапазона длин волн солнечного излучения в дневное время суток в наш дом лучше всего проходит сквозь стекло коротковолновое излучение. Там оно нагревает предметы и переходит в часть длинноволнового излучения, которое не может пройти обратно через стекло, то есть наружу. Таким образом, комната постепенно нагревается. Вы наверно уже читали о парниковом эффекте, который таким образом нагревает нашу планету, но там длинноволновые лучи не могут выйти в космос из-за нашей атмосферы, где скопились парниковые газы.

Развитие фотоэлементов происходило интенсивно по мере освоения космоса, когда создавались фотобатареи для спутников и космических станций. Лишь в конце XX века промышленность настроилась на народное хозяйство. Вы, наверное, встречали карманные калькуляторы, часы, зарядные устройства, фонари, работающие от солнечных фотоэлементов? С каждым годом мы все больше видим их применение в быту.

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.