Το ταξίδι της ενέργειας από τον Ήλιο στο σπίτι μας

Γη Ενέργεια στον Ήλιο… Στην καρδιά του Ηλίου συμβαίνουν πυρηνικές αντιδράσεις. Η ενέργεια που δημιουργείται ακτινοβολείται προς όλες τις κατευθύνσεις στο Διάστημα.

Ο Ήλιος, φωτοδότης και ζωοδότης… Φωτίζει και θερμαίνει τη Γη…

Ο Ήλιος, φωτοδότης και ζωοδότης… Δίνει ζωή σε κάθε οργανισμό. 

Ο θεός Ήλιος των αρχαίων λαών… Παλαιότερα πίστευαν ότι ο Ήλιος είναι θεός…Οι αρχαίοι Έλληνες τον ταύτιζαν με τον Φοίβο-Απόλλωνα, οι Βαβυλώνιοι με τον Σάμα, οι αρχαίοι Αιγύπτιοι με τον Άμμωνα-Ρα, οι αρχαίοι Πέρσες με τον Μίθρα. Στο θεό Ήλιο οι Ρόδιοι είχαν αφιερώσει το κολοσσιαίο του άγαλμα, το γνωστό ως «Κολοσσός της Ρόδου», ένα από τα επτά θαύματα του κόσμου. 

Η ηλιακή ενέργεια… προσπίπτουσα ακτινοβολία ανακλώμενη ακτινοβολία Παρόλο που το 1/3 της ηλιακής ενέργειας που φτάνει στη Γη ανακλάται από τα σύννεφα και από τους ωκεανούς… 

Θερμαίνει το έδαφος, ώστε η θερμοκρασία του να παραμένει σταθερή… Η ηλιακή ενέργεια… 14,4oC Θερμαίνει το έδαφος, ώστε η θερμοκρασία του να παραμένει σταθερή… 

Η ηλιακή ενέργεια… υδρατμοί Εξατμίζει το νερό… 

Η ηλιακή ενέργεια… Δημιουργεί τα σύννεφα και τη βροχή. 

Η ηλιακή ενέργεια… Δημιουργεί τον κύκλο του νερού.  σύννεφα χιόνι βροχή ωκεανός χιόνι τρεχούμενα νερά υπόγεια νερά εξάτμιση Δημιουργεί τον κύκλο του νερού. 

Η ηλιακή ενέργεια… τεχνητή λίμνη ανεμογεννήτριες Θερμαίνει τον αέρα, εμφανίζεται ως ενέργεια κίνησης και δημιουργεί τους ανέμους και τα κύματα… 

Η ηλιακή ενέργεια… ανθρακωρυχείο εξέδρα άντλησης πετρελαίου Εμφανίζεται ως χημική ενέργεια αποθηκευμένη στις τροφές, στο ξύλο, στα ορυκτά καύσιμα. 

Η ηλιακή ενέργεια… Χρησιμοποιείται απευθείας: ○ στα φωτοβολταϊκά φωταβολταϊκό στοιχείο κάτοπτρο δεξαμενή νερού ηλεκτρογεννήτρια ηλιακός θερμοσίφωνας για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος… για τη θέρμανση του νερού… για τη θέρμανση νερού και την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος… Χρησιμοποιείται απευθείας: ○ στα φωτοβολταϊκά ○ στους ηλιακούς θερμοσίφωνες ○ στους ηλιακούς φούρνους ○ από τα φυτά… 

Η ηλιακή ενέργεια στα φυτά… Στα φύλλα, με την ηλιακή ενέργεια που δεσμεύει η χλωροφύλλη, τα φυτά δημιουργούν με τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης τροφή για να αναπτυχθούν…

γλυκόζη κυτταρίνη πρωτεΐνες λίπη Φωτοσύνθεση και τροφοενέργεια γλυκόζη κυτταρίνη πρωτεΐνες λίπη Με τη φωτοσύνθεση η ηλιακή ενέργεια μετασχηματίζεται στα φυτά σε τροφοενέργεια…

Η τροφοενέργεια …που μέσω των τροφών μεταφέρεται στους ζωικούς οργανισμούς και αποθηκεύεται με τη μορφή λιπών, πρωτεϊνών και υδατανθράκων (ζαχάρων).

Η τροφοενέργεια Έτσι, τα πράσινα φυτά καταναλώνονται από τα ζώα και από τους ανθρώπους, διασπώνται στον οργανισμό τους προσφέροντάς τους ενέργεια…

Η ενέργεια στην τροφική αλυσίδα … Η ενέργεια «ρέει», δηλαδή, μεταφέρεται και μετασχηματίζεται μονόδρομα από τον Ήλιο μέσω των φυτών προς τους σαρκοφάγους οργανισμούς… Xωρίς κατά τις μετατροπές αυτές να παρατηρείται δημιουργία ενέργειας.

Η ηλιακή ενέργεια στα νερά και στον άνεμο… ○ στα νερά ως υδροδυναμική ενέργεια, υδραυλικός τροχός υδροηλεκτρικός σταθμός παραγωγής ηλ. ρεύματος αιολικό πάρκο ανεμογεννήτρια φράγμα για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος… …εμφανίζεται έμμεσα: παλαιότερα κινούσε αλευρόμυλους, πριονιστήρια, υφαντουργεία… ○ στον άνεμο ως αιολική ενέργεια. 

Η ηλιακή ενέργεια στα καύσιμα… φωτοσύνθεση ορυκτά καύσιμα Σε παλαιότερες εποχές η αποσύνθεση φυτικών και ζωικών οργανισμών δημιούργησε τα ορυκτά καύσιμα: γαιάνθρακα, φυσικό αέριο και πετρέλαιο.

Η ηλιακή ενέργεια στα καύσιμα… Παράλληλα, για εκατομμύρια χρόνια το ξύλο των δένδρων χρησιμοποιήθηκε (και χρησιμοποιείται) από τον άνθρωπο ως καύσιμο…

Μετατροπές της ηλιακής ενέργειας … Όταν καίμε κάρβουνο ή πετρέλαιο έχουμε μια σειρά ενεργειακών μετατροπών, με αποτέλεσμα την παραγωγή θερμότητας, ενέργειας κίνησης και ηλεκτρικής ενέργειας.

Η ηλεκτρική ενέργεια μεταφέρεται στο σπίτι μας και … Ηλεκτρική ενέργεια σπίτι μας … σταθμός παραγωγής ΔΕΗ γραμμές μεταφοράς ρεύματος καταναλωτές Η ηλεκτρική ενέργεια μεταφέρεται στο σπίτι μας και …

… όταν, για παράδειγμα, φορτίζεται η μπαταρία του κινητού τηλεφώνου. Μετατροπές της ηλεκτρικής ενέργειας… μίξερ φρυγανιέρα ηλεκτρική κουζίνα πλυντήριο πιάτων ηλεκτρικό ψυγείο φούρνος μικροκυμάτων φωτιστικό …μετατρέπεται σε φως, σε θερμότητα, σε κινητική ενέργεια, σε ηλεκτροχημική ενέργεια…  … όταν, για παράδειγμα, φορτίζεται η μπαταρία του κινητού τηλεφώνου.

Με άλλα λόγια…

Ο Ήλιος είναι πηγή όλης σχεδόν της ενέργειας που χρησιμοποιούμε. ορυκτά καύσιμα φωτοσύνθεση τρόφιμα ηλιακή ενέργεια ηλεκτρισμός θερμότητα κίνηση άντληση εξόρυξη τροφοενέργεια τροφές τροφοενέργεια Ο Ήλιος είναι πηγή όλης σχεδόν της ενέργειας που χρησιμοποιούμε.

Το ταξίδι της ηλιακής ενέργειας… Περίγραψε την ενεργειακή αλυσίδα με την οποία η ηλιακή ακτινοβολία μετασχηματίζεται σε ενέργεια κίνησης στο ηλεκτρικό πλυντήριο που έχουμε στο σπίτι μας. Περίγραψε ποια σχέση συνδέει την υδροδυναμική ενέργεια και τα μαγειρεμένα φρέσκα φασολάκια με την ηλιακή ενέργεια. Γράψε μια σύντομη έκθεση για τη σημασία των φυτών στη διατήρηση της ζωής στον πλανήτη μας. Γιατί χρειαζόμαστε ενέργεια; Γράψε μια σύντομη αναφορά αιτιολογώντας την άποψή σου. Στην Ιλιάδα ο Ήλιος είναι θεός που «βλέπει και ακούει τα πάντα». Εξέτασε τους λόγους που (πιθανόν) οδήγησαν τον Όμηρο σε αυτό το στίχο σε συνδυασμό με τη λατρεία του θεού-Ηλίου.

τέλος προβολής Alt+F4 αρχή

Πυρηνική σύντηξη  + + υδρογόνο + δευτέριο ήλιο + νετρόνιο Υπολογίζεται ότι στον Ήλιο από αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης 657 εκ. τόνοι υδρογόνου (Η) μετατρέπονται σε 653 εκ. τόνους ηλίου (He) σε κάθε δευτερόλεπτο. Η ενέργεια που παράγεται ακτινοβολείται παντού στο Σύμπαν. 

Πυρηνική σύντηξη + Υπολογίζεται ότι στον Ήλιο από αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης 657 εκ. τόνοι υδρογόνου (Η) μετατρέπονται σε 653 εκ. τόνους ηλίου (He) σε κάθε δευτερόλεπτο. Η ενέργεια που παράγεται ακτινοβολείται παντού στο Σύμπαν.

Μέση θερμοκρασία στην επιφάνεια της Γης για τα έτη 1950-2000 έτη θερμοκρασία (σε οC) Πηγή: Goddard Institute for Space Studies θερμότερη ημέρα ψυχρότερη ημέρα 10ετίας 

Φωτοσύνθεση και τροφοενέργεια ηλιακή ακτινοβολία διοξείδιο άνθρακα νερό+ άλατα οξυγόνο Τα φυτά που φωτοσυνθέτουν τρέφονται αποκλειστικά με το διοξείδιο του άνθρακα που παίρνουν από τον ατμοσφαιρικό αέρα και από το νερό, όπως και τα άλατα και τα ιχνοστοιχεία, που αντλούν από το έδαφος με τις ρίζες. Η διαδικασία της φωτοσύνθεσης οφείλεται στη χλωροφύλλη και συμβαίνει μόνο όταν υπάρχει φως. Κατά τη διαδικασία αυτή παράγεται οξυγόνο, που ελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα, και συνθέτονται νέες ουσίες, τα ζάχαρα (γλυκόζη). 6CO2+ 6Η2O C6H12O6+6O2+ενέργεια διοξείδιο νερό γλυκόζη οξυγόνο άνθρακα ηλιακή ενέργεια χλωροφύλλη 

Η φωτοσύνθεση  οξυγόνο φως γλυκόζη άμυλο, κυτταρίνη χλωροφύλλη αποδίδεται στην ατμόσφαιρα νερό διοξείδιο άνθρακα φως άμυλο, κυτταρίνη αποθηκεύεται ως τροφή σε άλλα μέρη του φυτού χλωροφύλλη από την ατμόσφαιρα με τα στόματα των φύλλων από το έδαφος με τις ρίζες αποθηκεύει την ηλιακή ενέργεια και φτιάχνει τροφή 

Σχηματική παράσταση τροφικής αλυσίδας στο οικοσύστημα μιας λίμνης. Τροφές και τροφική αλυσίδα φύκια παραγωγός - αυτότροφος οργανισμός σαλιγκάρια, γαρίδες κ.ά. φυτοφάγα καταναλωτής 1ης τάξης κυπρίνος (γριβάδι) σαρκοφάγο 2ης τάξης τούρνα 3ης τάξης αποβολή θερμότητας ηλιακή ακτινοβολία Σχηματική παράσταση τροφικής αλυσίδας στο οικοσύστημα μιας λίμνης. 

Σχηματική παράσταση τροφικής αλυσίδας στο οικοσύστημα μιας λίμνης. Τροφική αλυσίδα στο οικοσύστημα μιας λίμνης βακτήρια σκουλήκι φύλλα φυτοπλαγκτόν γαρίδες σαλιγκάρια έντομα αλκυόνη τούρνα κυπρίνος Σχηματική παράσταση τροφικής αλυσίδας στο οικοσύστημα μιας λίμνης. 

Τροφική αλυσίδα στο οικοσύστημα μιας λίμνης

Ηλεκτρική ενέργεια από υδατόπτωση Στην ηλεκτρογεννήτρια η (αρχική) δυναμική ενέργεια του νερού έχει μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια. τεχνητή λίμνη ροή νερού υδροστρόβιλος ηλεκτρογεννήτρια  Στην τεχνητή λίμνη το νερό έχει μόνο δυναμική ενέργεια.  Στη βάση του αγωγού το νερό έχει μόνο κινητική ενέργεια…  …και κινεί τον υδροστρόβιλο που περιστρέφει την ηλεκτρογεννήτρια. Ένας υδροηλεκτρικός σταθμός χρησιμοποιεί την υδροδυναμική ενέργεια του νερού της τεχνητής λίμνης, για να τη μετατρέψει σε ηλεκτρική ενέργεια. 

Προέλευση των κοιτασμάτων άνθρακα Από περίπου 300 εκατ. χρόνια πριν μέχρι πιο πρόσφατα (3 εκατ. χρόνια) δάση από φτέρες και άλλα φυτά καταπλακώθηκαν σε ελώδεις εκτάσεις, όπου αποσυντέθηκαν από τα βακτήρια και μετατράπηκαν σε τύρφη. Οι τυρφώνες κάποια εποχή βυθίστηκαν στο υπέδαφος από σεισμό ή από ηφαιστειακή δραστηριότητα. Οι μεγάλες πιέσεις από τα υπερκείμενα στρώματα τύρφης και πετρωμάτων και η υψηλή θερμοκρασία στο φλοιό της Γης (αυξάνεται κατά 1οC κάθε 30 μέτρα βάθους) δημιούργησαν τα κοιτάσματα λιγνίτη και ανθρακίτη. τύρφη Δάσος φτέρης Έλος εναποθέσεις τύρφης και καταβύθιση λιγνίτης πίεση ανθρακίτης πίεση θερμοκρασία Tα κοιτάσματα λιγνίτη και ανθρακίτη σχηματίστηκαν από τα υπολείμματα προϊστορικών φυτών. 

Πετρέλαιο και φυσικό αέριο ασβεστόλιθος σχιστόλιθος άνθρακας φυσικό αέριο πετρέλαιο νερό και ψαμμίτης Το φυσικό αέριο και το πετρέλαιο διαμορφώθηκαν από τα λείψανα υδρόβιων μονοκύτταρων και πολυκύτταρων οργανισμών, που βυθίστηκαν στα βάθη των θαλασσών και θάφτηκαν από στρώματα της λάσπης από περίπου 500 εκατομμύρια χρόνια πριν. Η πίεση από αυτά τα στρώματα και η θερμότητα του γήινου φλοιού άλλαξαν βαθμιαία τη νεκρή οργανική ύλη σε πετρέλαιο και σε φυσικό αέριο. Το φυσικό αέριο και το πετρέλαιο μπορούν να κινηθούν μέσω των πορωδών βράχων (ψαμμιτών), να εγκλωβιστούν μεταξύ σχιστολιθικών και ασβεστολιθικών πετρωμάτων ή μπορούν ακόμη και να έρθουν στην επιφάνεια. Θύλακες πετρελαίου και φυσικού αερίου συνήθως εγκλωβίζονται μεταξύ μη πορωδών πετρωμάτων.

Ηλεκτρική ενέργεια από καύση άνθρακα χοάνη άνθρακα ατμός ατμοστρόβιλος συμπυκνωτής κύκλωμα κρύου νερού καυστήρας βραστήρας κρύο νερό από συμπυκνωτή ηλεκτρογεννήτρια Προσομοίωση λειτουργίας θερμοηλεκτρικού σταθμού ηλεκτροπαραγωγής.

Διάγραμμα και προσομοίωση ατμομηχανής σιδηροδρόμου. Ατμομηχανή και ατμοκίνηση ατμολέβητας ατμοσύρτης έμβολο έξοδος ατμού βαλβίδα ασφαλείας είσοδος ατμού διωστήρας καπνοδόχος κύλινδρος καυστήρας Με την καύση του άνθρακα στον καυστήρα βράζει το νερό στον ατμολέβητα. Η ενέργεια του ατμού που παράγεται κινεί το έμβολο και η κίνηση του εμβόλου κινεί τους τροχούς. Διάγραμμα και προσομοίωση ατμομηχανής σιδηροδρόμου. 

Προσομοίωση λειτουργίας πετρελαιομηχανής. Η πετρελαιομηχανή Κατά την καύση του πετρελαίου στον κινητήρα της πετρελαιομηχανής, η ενέργεια των θερμών καυσαερίων κινεί το έμβολο μέσα στον κύλινδρο και η κίνηση του εμβόλου κινεί τους τροχούς του οχήματος. εισαγωγή μίγματος πετρελαίου- αέρα στρόφαλος διωστήρας εξαγωγή καυσαερίων βαλβίδα εξαγωγής βαλβίδα εισαγωγής κύλινδρος έμβολο Προσομοίωση λειτουργίας πετρελαιομηχανής.

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ Ηλιακή ενέργεια άνεμος νερό χλωρο-φύλλη Αιολική ενέργεια Χημική ενέργεια ορυκτά καύσιμα Κινητική ενέργεια Ηλεκτρική ενέργεια Θερμότητα Ενέργεια βιομάζας χλωρο-φύλλη Φωτοβολ-ταϊκή Υδραυλική ενέργεια νερό Αιολική ενέργεια άνεμος Ηλιακή ενέργεια υδροστρόβιλος ανεμόμυλος ανεμογεννήτρια ατμοστρόβιλος ηλεκτρογεννήτρια κινητήρας ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ

- Η ενέργεια είναι άμεσα συνδεδεμένη με την πρόοδο της ανθρωπότητας. π.Χ. Χρόνος πριν το 2000 (σε έτη) Μέση κατά κεφαλή κατανάλωση ενέργειας Ενέργεια ανά ημέρα (σε ΜJ/ημέρα) ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ - Η ενέργεια είναι άμεσα συνδεδεμένη με την πρόοδο της ανθρωπότητας. Τα επίπεδα ζωής, υγείας, παιδείας συσχετίζονται με τα επίπεδα της καταναλισκόμενης ενέργειας. - Η κατά κεφαλή κατανάλωση ενέργειας στο διάστημα από 1 εκατομμύρια χρόνια πριν μέχρι σήμερα αυξήθηκε κατά 1000 φορές, από 10 ΜJ την ημέρα σε 10 000 ΜJ/ημέρα. Η κατανάλωση αυτή αντιστοιχεί σε μία μέση συνεχή ισχύ 10,4 kW (όση περίπου ισχύ έχουν 10 αναμμένοι ηλεκτρικοί λαμπτήρες των 100 W έκαστος) ή σε καύση 32 kg άνθρακα την ημέρα. 1 ΜJ = 1 000 000 joules

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ Δες περισσότερα στο κεφάλαιο: Θερμότητα>Βρασμός>Διαθεματικά>Ατμομηχανή και ατμοκίνηση Θερμότητα>Βρασμός> Παραδείγματα>Υδρατμοί και ατμοκίνηση Θερμότητα>Διάδοση με ακτινοβολία>Διαθεματικά>Φαινόμενο θερμοκηπίου Άλλες αναφορές: Στο σχολικό βιβλίο σου Φυσικής, στο κεφάλαιο της Ενέργειας… Στο σχολικό βιβλίο σου Βιολογίας, στο κεφάλαιο της Φωτοσύνθεσης… J. Challoner, Ενέργεια, σειρά Ανακαλύπτω την Επιστήμη, εκδ. Ερευνητές, 1992, σελ. 6-21,28-37, 48-61 Μ. Ουίλσον, Ενέργεια, Επιστημονική βιβλιοθήκη Life, εκδ. Λύκειος Απόλλων, σελ. 8-49, 102-115 Εγκυκλοπαίδεια Πάπυρος- Λαρούς- Μπριτάννικα, Εκδοτικός Οργανισμός Πάπυρος, Αθήνα: σχετικά λήμματα Στο διαδίκτυο: http://www.cres.gr/kape/kidsol/sun/main.htm http://kpe-kastor.kas.sch.gr/energy1/human activities/energy_use.htm http://www.geocities.com/grphysics/news/scnews145.html http://www.greekastronomy.gr/solarsystem/sol_sun.htm