Номер 1, страница 58 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

1. Какие основные типы электростанций действуют в настоящее время на земле Казахстана? Расскажите о принципах их работы.

В настоящее время на территории Казахстана действуют и развиваются несколько основных типов электростанций. Основу электроэнергетики составляют тепловые электростанции, также значительную роль играют гидроэлектростанции. Активно развивается сектор возобновляемых источников энергии.

1. Тепловые электростанции (ТЭС)

Это доминирующий тип электростанций в Казахстане, на долю которых приходится большая часть вырабатываемой в стране электроэнергии. Принцип их работы основан на сжигании органического топлива (угля, мазута или природного газа).
Процесс выработки энергии на ТЭС выглядит следующим образом:
1. В котельном агрегате сжигается топливо. В Казахстане в основном используется уголь Экибастузского и Карагандинского бассейнов.
2. Выделившееся при сгорании тепло нагревает воду в трубах котла, превращая ее в пар высокого давления и температуры.
3. Перегретый пар под большим давлением поступает на лопатки паровой турбины и приводит ее во вращение.
4. Турбина механически соединена с валом электрогенератора. Вращение турбины передается генератору, который преобразует механическую энергию в электрическую на основе явления электромагнитной индукции.
Крупнейшими ТЭС в Казахстане являются Экибастузские ГРЭС-1 и ГРЭС-2, а также Аксуская ГРЭС.

Ответ: Принцип работы ТЭС заключается в преобразовании химической энергии топлива в тепловую энергию пара, которая затем преобразуется в механическую энергию вращения турбины и, наконец, в электрическую энергию с помощью генератора.

2. Гидроэлектростанции (ГЭС)

ГЭС используют энергию движущейся воды для производства электроэнергии. Их строят преимущественно на крупных реках с большим расходом воды и значительным уклоном.
Принцип работы ГЭС:
1. С помощью плотины перегораживают реку, что создает разность уровней воды (напор) и формирует водохранилище. В плотине создаются водопропускные каналы (водозаборники).
2. Вода из водохранилища под давлением устремляется по специальным трубам-водоводам к гидравлической турбине.
3. Поток воды вращает лопасти турбины. Таким образом, потенциальная и кинетическая энергия воды преобразуется в механическую энергию вращения.
4. Гидротурбина соединена с электрогенератором, который, вращаясь, вырабатывает электрический ток.
Основные ГЭС Казахстана сосредоточены на реке Иртыш (Бухтарминская, Шульбинская, Усть-Каменогорская ГЭС) и реке Или (Капчагайская ГЭС).

Ответ: Принцип работы ГЭС основан на преобразовании потенциальной энергии воды, запасенной на высоте благодаря плотине, в кинетическую энергию потока, которая вращает турбину, соединенную с электрогенератором.

3. Электростанции на возобновляемых источниках энергии (ВИЭ)

В последние годы в Казахстане активно развивается "зеленая" энергетика, в частности солнечные и ветровые электростанции.
Солнечные электростанции (СЭС). Их работа основана на преобразовании энергии солнечного света в электричество. Наиболее распространенный тип — фотоэлектрические СЭС. Их основной элемент — солнечные панели (модули), состоящие из множества фотоэлементов. Когда кванты света (фотоны) попадают на полупроводниковый материал фотоэлемента, они выбивают электроны, создавая электрический ток (фотоэлектрический эффект). Южные регионы Казахстана обладают высоким потенциалом для развития солнечной энергетики.
Ветровые электростанции (ВЭС). Они используют кинетическую энергию ветра. Поток воздуха воздействует на лопасти ветрогенератора, заставляя их вращаться. Вращение лопастей передается через редуктор на вал электрогенератора, который вырабатывает электроэнергию. Степные районы Казахстана с постоянными сильными ветрами, например, в районе Джунгарских ворот, идеально подходят для строительства ВЭС.

Ответ: Принцип работы ВИЭ заключается в использовании природных, возобновляемых потоков энергии. СЭС преобразуют солнечный свет в электричество с помощью фотоэлектрического эффекта, а ВЭС преобразуют кинетическую энергию ветра в механическую энергию вращения турбины и затем в электрическую.

4. Атомные электростанции (АЭС)

В настоящее время в Казахстане нет действующих промышленных АЭС, однако страна обладает опытом в этой сфере и рассматривает возможность строительства новой станции. Принцип работы АЭС схож с ТЭС, но источником тепла служит не сжигание топлива, а управляемая цепная ядерная реакция.
Принцип работы АЭС:
1. В активной зоне ядерного реактора происходит деление ядер тяжелых элементов, чаще всего урана-235 ($^{235}U$). Этот процесс сопровождается выделением огромного количества тепловой энергии.
2. Тепло, выделенное в реакторе, отводится теплоносителем (например, водой) и используется для получения пара в парогенераторе.
3. Далее, как и на ТЭС, пар высокого давления вращает турбину, соединенную с электрогенератором, который вырабатывает электричество.
В городе Актау с 1973 по 1999 год работал реактор на быстрых нейтронах БН-350, который производил электроэнергию и опреснял морскую воду.

Ответ: Принцип работы АЭС основан на использовании тепловой энергии, выделяющейся в результате управляемой ядерной реакции деления, для производства пара, который вращает турбогенератор.