Номер 1, страница 111, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 8. Работа, мощность, энергия. Параграф 74. Источники энергии. Вопросы и задания - номер 1, страница 111.

Условие.

1. Какие можно привести примеры использования воды в качестве источника энергии?

Решение.

Вода является одним из наиболее мощных и широко используемых возобновляемых источников энергии. Существует несколько основных способов преобразования различных видов энергии, связанных с водой, в электричество.

1. Энергия движущейся воды в реках (гидроэнергетика)
Наиболее традиционным и распространенным способом является строительство гидроэлектростанций (ГЭС) на реках. Плотина перегораживает реку, создавая перепад высот и накапливая воду в водохранилище. В этом процессе накапливается потенциальная энергия. При открытии затворов вода под давлением устремляется вниз по специальным водоводам и вращает лопасти гидравлических турбин. Турбины, в свою очередь, приводят в движение электрогенераторы, которые и вырабатывают электрический ток. Мощность ГЭС напрямую зависит от высоты падения воды и ее расхода. Потенциальная энергия массы воды $\text{m}$, поднятой на высоту $\text{h}$, рассчитывается по формуле $E_p = mgh$, где $\text{g}$ – ускорение свободного падения.

Ответ: Примером являются гидроэлектростанции (ГЭС), такие как Саяно-Шушенская ГЭС в России или "Три ущелья" в Китае, которые используют энергию речного потока, перегороженного плотиной.

2. Энергия приливов и отливов
Приливные электростанции (ПЭС) используют кинетическую энергию морских приливов и отливов, возникающих под действием гравитационных сил Луны и Солнца. Для этого в устье реки или в заливе строится плотина, отсекающая его от моря. Во время прилива вода поступает в бассейн, вращая турбины. Когда уровень воды в море становится ниже, чем в бассейне, накопленную воду сбрасывают обратно в море, и она снова вращает турбины.

Ответ: Примером служит приливная электростанция Ля Ранс во Франции, использующая энергию периодического подъема и спада уровня моря.

3. Энергия морских волн
Волновые электростанции преобразуют энергию колебаний морских волн в электричество. Существует множество конструкций таких станций: поплавковые (используют вертикальные колебания волн), турбинные (используют сжатие воздуха волной в специальной камере), "змеевидные" (состоят из секций, изгибающихся на волнах) и другие. Энергия волн является производной от энергии ветра, который, в свою очередь, возникает из-за неравномерного нагрева Земли Солнцем.

Ответ: Примером являются экспериментальные и коммерческие волновые фермы, такие как парк Агусадора в Португалии, которые улавливают энергию движения морских волн.

4. Энергия морских течений
Этот способ похож на использование энергии ветра, только вместо ветрогенераторов применяются подводные установки. В местах с сильными и постоянными морскими течениями (например, в проливах) на дне устанавливаются турбины, которые вращаются под действием потока воды. Эти установки преобразуют кинетическую энергию движущейся воды в электроэнергию.

Ответ: Примером является проект MeyGen в Шотландии, где подводные турбины, установленные в проливе, генерируют электричество за счет сильных морских течений.

5. Тепловая энергия океана
Технология преобразования тепловой энергии океана (OTEC) основана на использовании разницы температур между теплыми поверхностными и холодными глубинными слоями воды. В цикле Ренкина с низкокипящим рабочим телом (например, аммиаком) теплая вода используется для его испарения, а полученный пар вращает турбину. Затем холодная вода, поднятая с глубины, конденсирует пар обратно в жидкость, и цикл повторяется. Для эффективной работы необходим перепад температур не менее $20^\circ C$.

Ответ: Примером служат экспериментальные станции OTEC на Гавайях, которые генерируют энергию, используя разницу температур между поверхностными и глубинными водами океана.

6. Энергия градиента солености (осмотическая энергия)
Этот метод, также известный как "голубая энергия", позволяет получать энергию за счет разницы в концентрации солей между пресной речной и соленой морской водой. При их контролируемом смешивании через полупроницаемую мембрану возникает явление осмоса – пресная вода устремляется в сторону соленой, создавая избыточное давление. Это давление может быть использовано для вращения турбины.

Ответ: Примером являются пилотные проекты осмотических электростанций, например, в Норвегии, которые вырабатывают энергию в местах впадения рек в море за счет разницы солености воды.