Номер 1, страница 246 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 7. Электрический ток. Параграф 59. Работа электрического тока. Закон Джоуля—Ленца. Темы докладов и проектов - номер 1, страница 246.

Условие.

1. Современные источники электрической энергии.

Решение.

Решение

1. Современные источники электрической энергии

Современные источники электрической энергии можно разделить на две большие группы: традиционные (в основном невозобновляемые) и альтернативные (возобновляемые). Каждая группа включает в себя несколько типов электростанций с различными принципами работы, преимуществами и недостатками.

Традиционные источники

Тепловые электростанции (ТЭС)

Это наиболее распространенный тип электростанций, генерирующих энергию путем сжигания органического топлива, такого как уголь, природный газ или мазут. Тепло, выделяемое при сгорании, нагревает воду в котле, превращая ее в пар. Пар под высоким давлением вращает паровую турбину, которая соединена с электрогенератором, вырабатывающим электрический ток. ТЭС, которые помимо электроэнергии производят тепло для отопления и горячего водоснабжения, называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ).

Преимущества: отработанная технология, возможность строительства практически в любом месте, стабильная и предсказуемая выработка энергии.

Недостатки: использование невозобновляемых ресурсов, значительные выбросы парниковых газов (CO₂) и других загрязняющих веществ, что способствует изменению климата и загрязнению воздуха.

Ответ: Тепловые электростанции являются доминирующим, но экологически небезопасным источником электроэнергии, работающим на ископаемом топливе.

Атомные электростанции (АЭС)

АЭС используют в качестве источника тепла энергию, выделяющуюся в ходе управляемой цепной ядерной реакции деления ядер (обычно урана-235). Эта тепловая энергия, как и на ТЭС, используется для получения пара, который вращает турбогенератор. Эффективность преобразования массы в энергию описывается формулой Эйнштейна $E=mc^2$, что позволяет получать огромное количество энергии из малого количества топлива.

Преимущества: огромная мощность при малом расходе топлива, отсутствие выбросов парниковых газов в процессе работы.

Недостатки: проблема безопасной утилизации и долгосрочного хранения радиоактивных отходов, потенциальный риск серьезных аварий с радиоактивным загрязнением, высокая стоимость строительства и вывода из эксплуатации.

Ответ: Атомные электростанции являются мощным и низкоуглеродным источником энергии, однако их использование связано с рисками радиационной безопасности и проблемой обращения с ядерными отходами.

Гидроэлектростанции (ГЭС)

ГЭС преобразуют потенциальную энергию воды в электрическую. Для этого реку перекрывают плотиной, создавая разность уровней воды (напор). Вода из водохранилища по водоводам устремляется вниз и вращает лопасти гидравлических турбин, которые приводят в движение электрогенераторы. Мощность ГЭС зависит от высоты напора и объема протекающей воды.

Преимущества: использование возобновляемого ресурса (воды), очень низкая себестоимость произведенной энергии, длительный срок эксплуатации, отсутствие вредных выбросов в атмосферу.

Недостатки: необходимость затопления больших территорий под водохранилища, что ведет к изменению местных экосистем и климата; высокая начальная стоимость и длительные сроки строительства; зависимость выработки от водности рек.

Ответ: Гидроэлектростанции — это надежный и экологически чистый (с точки зрения выбросов) источник электроэнергии, но их строительство оказывает значительное локальное воздействие на окружающую среду.

Альтернативные (возобновляемые) источники

Солнечные электростанции (СЭС)

СЭС преобразуют энергию солнечного света в электричество. Наиболее распространены фотоэлектрические СЭС, в которых используются солнечные панели, состоящие из фотоэлементов. Под воздействием солнечного света (фотонов) в полупроводниковом материале фотоэлемента возникает электрический ток (фотоэффект). Существуют также термодинамические (гелиотермальные) СЭС, где солнечные лучи концентрируются для нагрева теплоносителя, приводящего в действие паровую турбину.

Преимущества: абсолютная экологическая чистота в процессе эксплуатации, неисчерпаемость источника энергии, возможность децентрализованного энергоснабжения (например, установка панелей на крышах зданий).

Недостатки: зависимость выработки от времени суток и погодных условий (прерывистость генерации), высокая стоимость оборудования и систем накопления энергии (аккумуляторов), необходимость в больших площадях для промышленных станций.

Ответ: Солнечная энергетика является перспективным и экологически чистым направлением, однако ее широкое внедрение сдерживается нестабильностью генерации и высокой стоимостью.

Ветроэлектростанции (ВЭС)

ВЭС преобразуют кинетическую энергию ветра в электрическую. Ветер вращает лопасти ветряной турбины (ветрогенератора), которая через систему передач приводит в действие электрогенератор. ВЭС могут быть как единичными установками, так и крупными "ветропарками", состоящими из десятков и сотен ветрогенераторов.

Преимущества: экологическая чистота, использование неисчерпаемого ресурса, относительно низкие эксплуатационные расходы.

Недостатки: нестабильность выработки (зависимость от ветра), визуальное и шумовое загрязнение, занимают большие территории, могут представлять опасность для птиц.

Ответ: Ветроэнергетика — быстро развивающаяся отрасль возобновляемой энергетики, но ее эффективность напрямую зависит от климатических особенностей региона.

Геотермальные электростанции (ГеоЭС)

ГеоЭС используют внутреннее тепло Земли. В регионах с высокой геотермальной активностью пар или горячая вода из недр Земли подается на поверхность и используется для вращения турбин электрогенераторов. Если на поверхность выходит только горячая вода, ее используют для испарения жидкости с низкой температурой кипения (бинарный цикл).

Преимущества: стабильная выработка энергии, не зависящая от погоды и времени суток; низкие эксплуатационные расходы; малая занимаемая площадь на поверхности.

Недостатки: возможность строительства только в определенных геологических зонах (вблизи тектонических разломов, вулканов); высокие затраты на разведку и бурение скважин; риск выброса вредных газов (сероводород) из недр.

Ответ: Геотермальная энергетика является надежным и стабильным возобновляемым источником, но ее географическое распространение сильно ограничено.

К современным источникам также относят приливные (ПЭС), волновые и биогазовые электростанции, но их доля в мировой выработке электроэнергии пока незначительна.