Научно-исследовательская работа по энергосбережению

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Описание проблемы, выбранной автором для решения, её актуальность

Актуальность создания модели двигателя Стирлинга…………………………...…...……….3

Гипотеза создания модели………………………………………………………………………..3

Цель проекта……………………………………………………………………………………….4

Задачи…………………….……………………………………………………..………………….4

Объект исследования……………………………………………………………….……………..4

Предмет исследования…………………………………………………………….………...……4

План работы………………………………………………………………………..………………4

2. Описание проектной работы и ее результаты.

2.1. Теоретическая часть………………………………………………………...………………..4

2.2. Практическая часть……..……………………………………………………….……………8

2.3. Вывод ……………………………………...………………………………………………….8

Список использованной литературы……….……………………………………………………8

Наш друг электричество

Еременко Софья

Папян Диана

1. Описание проблемы, выбранной автором для решения, её актуальность

История существования человека тесно связана с извлечением и потреблением энергии. Современное человечество в индустриальном обществе потребляет в 100 раз больше энергии, чем первобытный человек, да и живет современный человек в 2 раза дольше в более комфортных условиях. Как только человек познал тепло, свет и силу огня, он жадно стремился использовать его главный дар - энергию. Уголь, нефть, газ удовлетворяют энергетическую потребность в мире на 80%, но становится причиной выбросов в атмосферу углекислого и других парниковых газов, которые нагревают планету.

Из - за глобального потепления климата в окружающей среде происходят различные природные катаклизмы. Наводнения в западной Европе в последние годы, цунами в Юго - Восточной Азии, унесшие многие жизни… Основной удар стихии пришелся на Францию. Во время ее удара скорость ветра достигала 160 километров в час. В европейских аэропортах были отменены или задержаны до тысячи рейсов. Достаточно вспомнить пожары в Московской области летом 2010 года и удушливый смог, которым дышали все москвичи.

В 1992 г. в Бразилии, в Рио-де-Жанейро состоялась конференция Организации Объединенных Наций (ООН), посвященная проблемам окружающей среды и развития. Участниками конференции (присутствовали представистран мира) была принята так называемая "Программа устойчивого развития”. Основная идея этой программы состоит в том, что на всех уровнях современного общества — межгосударственном, государственном, местном, индивидуальном — должны быть приняты срочные меры по предотвращению всемирной экологической катастрофы. То есть каждый из нас должен осознать свою ответственность за будущее планеты.

Ключевую роль в предотвращении экологической катастрофы играет энергосбережение. Проблема разумного использования энергии является одной из наиболее острых проблем человечества. Современная экономика основана на использовании энергетических ресурсов, запасы которых истощаются и не возобновляются. Но даже не это главное. Современные способы производства энергии наносят непоправимый ущерб природе и человеку. Медики считают, что здоровье людей на 20% зависит от состояния окружающей среды. Загрязнение атмосферы при использовании невозобновляемых источников энергии ведет к всеобщему потеплению, таянию полярных льдов и повышению уровня мирового океана в течение последующих веков. Мы не знаем, когда именно скажутся эти изменения, но комиссия ООН по климату утверждает, что всеобщее потепление уже началось, и значит делать что-то для предотвращения глобальной экологической катастрофы необходимо уже сегодня и сейчас.

Нам видится, что именно экологическое образование в области энергосбережения и природоохраны может существенно повлиять на менталитет людей и изменить критическую ситуацию.

Актуальность создания буклета «Наш друг электричество»:

Мы решили, что выпуск информационного буклета «Наш друг электричество», содержащего советы по электросбережению, будет актуальным, потому что каждый из нас, относясь бережно к использованию энергоресурсов, может помочь планете выжить в жестких условиях глобального потепления, изменения климата, в условиях влияния хозяйственной деятельности человека на окружающую среду.

Гипотеза создания модели:

Ключевую роль в предотвращении экологической катастрофы играет энергосбережение. Проблема разумного использования энергии - одна из наиболее острых проблем человечества. Нам видится, что именно информированность людей в области энергосбережения и природоохраны может существенно повлиять на менталитет людей и изменить критическую ситуацию.

Цель проекта:

Сконструировать модель двигателя внешнего сгорания и продемонстрировать его работу на уроке физики.

Задачи:

·         Изучить имеющуюся литературу по выбранной теме.

·         Разработать рекомендации по экономии электроэнергии.

·         Выпустить информационный буклет с советами по энергосбережению.

·         Привлечь внимание взрослых и детей к важности энергосбережения

·          

Объект исследования: основные причины потерь электроэнергии в быту.

Предмет исследования: энергосбережение.

План работы:

1.      Изучение теоретического материала в научно-популярной литературе.

2.      Разработка рекомендаций по экономии электроэнергии.

3.      Выпуск информационного буклета «Наш друг электричество».

4.      Наметить план мероприятий по энергосбережению детьми и взрослыми.

2.      Описание проектной работы и ее результаты.

2.1. Теоретическая часть.

Закон сохранения энергии и понятие энергосбережения

Самый простой способ уменьшить загрязнение окружающей среды — беречь энергию, или, другими словами, расходовать энергию более разумно. Одним словом это называется «энергосбережение». Экономить энергию должно все человечество и каждый человек в отдельности. Используя меньше не возобновляемых источников энергии, мы уменьшаем количество вредных выбросов в атмосферу.

Потребление энергии человечеством непрерывно растет. Разница между человеком каменного века и современным человеком огромна, особенно в использовании энергии. Пещерный человек потреблял около 1% того количества энергии, которую потребляет современный житель Земли. Значит, на Земле стало больше энергии? Нет! Она стала более доступна, но её не стало больше, чем раньше. В седьмом классе мы познакомились с законом сохранения энергии. Количество энергии в природе постоянно. Она не возникает из ничего и не может исчезнуть в никуда. Она просто переходит из одной формы в другую. Никто еще не смог доказать это теоретически, но факт остается фактом, и мы должны это признать и придерживаться этого до тех пор, пока кто-нибудь не докажет обратное.

Но использование энергии в первобытном обществе было совершенно иным, чем сейчас. Нам легче сравнить себя с людьми 1960-х годов, когда использовались такие же источники энергии, и общество было почти таким же. Так вот, еще 40 лет назад человечество потребляло только половину той энергии, которую потребляет сегодня.

Источники энергии

Солнце — центральная и единственная Звезда Солнечной системы, вокруг которой обращаются другие объекты этой системы: Планеты и их Спутники, Карликовые планеты и их спутники, Астероиды, Метеориты, Кометы и Космическая пыль. Масса Солнца составляет 99,8 % от суммарной массы всей Солнечной системы. Солнечное Излучение поддерживает Жизнь на Земле (Фотоны необходимы для начальных стадий процесса Фотосинтеза), определяет Климат.

Солнце играет важную роль в жизни всего живого на Земле. Почему Солнце так нужно жителям Земли? Потому, что Солнце дает всем нам: растениям, животным и человеку свет и тепло! А главное, свет Солнца нужен

нам для того, чтобы ориентироваться в окружающем мире.

Солнце вырабатывает энергию путём Термоядерного синтеза гелия из водорода. Ученые, говоря о значении Солнца, выражают свою мысль точнее:

Солнце - основной источник энергии на планете Земля .

Существует несколько видов энергии: электрическая энергия, световая энергия, тепловая энергия, энергия химических связей, которая находится в пище и в топливе.

Каждый этот вид энергии был когда-то солнечной энергией. Таким образом, самая главная - основная энергия для жизни на земле - это солнечная энергия.

Современный технический прогресс шагнул очень далеко. Человечество смогло создать искусственную энергию света и тепла, которая прочно вошла в жизнь человека и без которой человечество уже не может существовать. На сегодняшний день в современном мире существует изобилие различных искусственных источников света и тепла. Виды и источники энергии в наших квартирах представлены в таблице.

Источник энергии	Виды энергии
Тепловая энергия (для отопления)	Центральное отопление
Тепловая энергия (для приготовления пищи)	Электрические плиты
Электрическая энергия	Электрическая сеть

Федеральный закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» принятый Государственной Думой 11 ноября 2009 года и одобренный Советом Федерации 18 ноября2009 года ставит острую необходимость ведения с учащимися разъяснительной работы по вопросам энергосбережения и энергетической эффективности.

По решению ООН к охране окружающей среды необходимо привлекать детей и молодежь во всем мире. Задача состоит в том, чтобы дать подрастающему поколению больше знаний об энергии и убедить молодежь в необходимости созданию общества, основанного на безопасном для окружающей среды бережном использовании энергии. Мы должны сами более рационально использовать энергию и научить этому окружающих. Теперь вместе с учителями и учениками мы сказали: “Да, мы согласны” принять активное участие в сбережении энергии в школе, дома, везде. На практических заданиях и примерах мы будем учиться искусству бережного, разумного энергопотребления и начнем понемногу сохранять энергию. Не ждите, что вы сразу все поймете и сможете все сделать правильно. Нашей целью является то, чтобы каждый из нас стал использовать энергию более разумно, чем сейчас. И, самое главное, начинать надо с себя и прямо сейчас!

 Обычная экономия.

Ничего сверхъестественного. Выключаем лампочки там, где они не нужны. Разумно потребляем электроэнергию. Например, если хотим выпить чашку чая, вовсе не обязательно кипятить в электрочайнике 1 литр воды, хватит и 0,3 литра.

Для нас с вами доступны первые два направления энергосбережения. Что же мы можем сделать?

Не растрачивайте энергию впустую!

Энергосбережение означает, что мы начинаем тратить за то же самое время меньше энергии, чем раньше, так как используем энергию более рационально.

Приведем примеры энергосбережения:

·   Использование экономичных электролампочек (лампы дневного света вместо ламп накаливания),

·   Выключение осветительные и нагревательные устройства, когда уходите из комнаты,

·   Использование тепловых отходов промышленных предприятий и электростанций для обогрева жилых помещений.

Не теряйте качество энергии!

Энергосбережение заставляет задуматься над вопросом: энергию какого качества использовать для выполнения той или иной задачи? В будущем интерес к качеству энергии будет только возрастать.

Приведем примеры энергосбережения:

·   Использование биоэнергии и тепловой энергии для обогрева вместо электроэнергии;

·   Использование тепловых отходов для обогрева зданий;

·   Использование солнечной энергии для обогрева зданий.

2.2. Практическая часть

Чаепитие рассчитали количество теплоты, необходимое для того, чтобы вскипятить 1 литр воды. Кипятили воду в чайнике, на обычной электроплите и стеклокерамической. При этом снимали показания с электросчетчика. У родителей узнали тариф на оплату потребленной электроэнергии. Рассчитали, сколько стоит.

Расчет энергии, необходимой для того, чтобы вскипятить 1 литр воды

Количество теплоты, необходимое для нагревания данного тела, пропорционального его массе и изменению температуры.

Q=cm·Δt, где Q – количество теплоты; c – удельная теплоемкость; m - масса тела, Δt - изменение температуры происходящее в результате подвода к нему количества теплоты Q.

Мы учли, что энергия будет затрачена также и на нагрев самого чайника, сделанного из пластика. В сети Интернет нашли удельную теплоемкость пластика.

С_воды =4200 Дж/кг⁰С; m_воды = 1кг; t₂=1000; t₁= 110 ,Q= cm(t₂ – t₁) = 4200 Дж/кг⁰С×1 кг (1000 – -110)= 373 800 Дж.

С _{пластика} = 1670 Дж/кг⁰С; m_{пластика} = 0,7; t₂=1000; t₁=240, Q= cm(t₂ – t₁) =1670 Дж/кг⁰С×0,7 кгх х(1000 – 240)=888,44 Дж.

Q = Q воды +Q чайника = 373 800 Дж + 888,44 Дж = 374688,44 Дж.

Будем кипятить 1 литр воды в чайнике Polaris, на электроплите «Электра – 1001» с обычными конфорками. Мощность 10000 Вт, время работы 1,5 мин,  Q=Р·Δt, где Р – мощность электроприбора, а Δt – время нагревания, затраченная энергия 900 000 Дж;

На стеклокерамической плите Kaiser.  Мощность 7000 Вт, время работы 1,2 мин,  Q=Р·Δt, где Р – мощность электроприбора, а Δt – время нагревания, затраченная энергия 504 000 Дж.

Вывод. Кипятить воду выгоднее в электрочайнике.

Задумавшись над проблемой сбережения энергоресурсов, мы решили провестиопрос среди учащихся класса и составили анкету.

Опросный лист.

1. На сколько повышается температура в помещении после утепления окон?

2. Больше или меньше тратит энергии чистый пылесос?

3. Расходуется ли энергия, если из крана течет вода?

4. Существуют ли энергосберегающие лампы?

5. Выключаете ли вы электротехнику из розеток?

6. Почему не рекомендуется перегружать бельём стиральную машину?

7. Зачем был придуман день энергосбережения?

8. Страдает или нет Земля от неумеренного использования электроэнергии?

Проанализировав ответы, мы выяснили, что:

95% опрошенных не знают, на сколько повышается температура в помещении после утепления окон;

25% опрошенных не знают, что чистый пылесос тратит меньше энергии;

26% опрошенных не знают, что не закрывая вовремя воду, они расходуют лишнюю электроэнергию;

3% опрошенных ничего не знают об энергосберегающих лампочках;

38% опрошенных не всегда выключают из розеток электротехнику;

542% опрошенных не знают, почему не рекомендуется перегружать бельём стиральную машину;

85% опрошенных не знают, зачем придумали День Энергосбережения;

38% не понимают, что от неумеренного использования электроэнергии страдает наша Земля.

29% учащихся излишне расходуют воду, не знают правила энергосбережения;

32% учащихся не знают, что от неумеренного использования энергии страдает наша планета, изменяется ее климат;

17% учащихся не знают, что каждый может внести свой посильный вклад в энергосбережение.

Изучив литературу, мы составили рекомендации по экономии электроэнергии.

1. Загружайте стиральную машину полностью. Расход электроэнергии практически не зависит от того, насколько загружена машина, а расход воды изменится не значительно. Стирка при полной загрузке дает экономию 15 -20 кВт ч энергии в месяц.        

2. При глажении сортируйте вещи в зависимости от материала, начинайте гладить с низких температур, для небольших вещей используйте остаточное тепло.        

3. В дежурном режиме многие электроприборы - телевизоры, видеомагнитофоны, ЭВМ и т.д. - потребляют около 10 кВтч за месяц. Поэтому, уходя из дома на длительный срок или на ночь, отключайте аппаратуру совсем.        

4. «Уходя, гасите свет» - это стоит делать только в том случае, если Вы уходите на долго (более 10 -15 минут). Дело в том, что лампы накаливания перегорают именно в момент включения. А на изготовление новой лампы требуется гораздо больше энергии, чем вы сэкономите, часто выключая её на короткое время.        

5. Используйте люминесцентные лампы, криптоновые лампы вместо ламп накаливания.        

6. Вместо 2-х ламп по 60Вт используйте одну - мощностью 100Вт (экономия 12%).        

7. Содержите в чистоте лампы и плафоны. Грязь и пыль, скапливающаяся на них, может снизить эффективность осветительного прибора на 10-30%.        

8. Снижайте уровень освещенности в коридорах, туалетах и т.д.        

9. Выключайте свет, когда он не нужен.        

10. Не мешайте проникновению естественного света в помещение: не закрывайте без необходимости шторы днем, не заставляйте подоконник большими растениями, следите за чистотой окон.

11. Не оставляйте зарядное устройство включенным в розетку, когда там нет заряжаемого аппарата. Когда зарядное устройство подключено к розетке постоянно до 95% энергии используется впустую.

12. При выборе посуды для приготовления пищи, которая не соответствует размерам конфорки плиты, теряется 5-10% энергии. Для экономии электроэнергии при использовании электроплит применяйте посуду с неискривленным дном, которое равно или чуть больше диаметра конфорки.

13.При приготовлении пищи в открытой посуде расход энергии возрастает на 20-30%.

14.Выключайте электроплиту за 5 минут до конца приготовления пищи, вы сэкономите 10-15% энергии.        

15. Использование специальной посуды - скороварок, кипятильников, кофеварок и т.д. - позволяет экономить до 30-40% энергии и до 60% времени.        

16. Своевременно удалять из электрочайника накипь, которая обладает малой теплопроводностью. Поэтому вода в посуде с накипью нагревается медленно, а электроэнергии расходуется больше.

17. Установить за батареями отопления теплоотражающие экраны и не закрывать их плотными шторами.

18. Утеплить двери, окна, стены, пол и потолок квартиры.

2.3. Вывод                                                                            

11 ноября — Международный день энергосбережения.

 На основе исследуемого материала мы сделали вывод, что нужно: 

·   подготовить и провести беседу с учениками на тему энергосбережения, где необходимо рассказать ребятам об энергосбережении и простых мерах, которые может сделать любой человек.

·   сделать выставку школьных работ – мини-сочинений на тему: «Как мы можем помочь своей Планете», «Береги тепло и свет».

·   провести конкурс рисунков среди учащихся на тему «Энергосбережение в школе и дома».

·   Выпустить буклет «Электричество – наш друг».

Список использованной литературы:

1.И.Данилов, Ю.Н.Тимофеева, Я.М.Щелоков. «Энергосбережение для начинающих», Екатеринбург,2004

2.А.В. Перышкин  Физика 8 класс: Учебник для общеобразовательных учреждений-ДРОФА Москва, 2010.

3.http://www.testsoch.info/proektno-issledovatelskaya-rabota-energosberezhenie-v-bytu-8-klass

4.http://www.scienceforum.ru/2016/pdf/27740.pdf