12.5. Солнце как источник энергии. Солнце как источник энергии

12.5.Солнце как источник энергии

Первоисточником энергии для экосистем служит Солнце. Поток энергии по данным Т.А. Акимовой, В.В. Хаскина (1994), посылаемый солнцем к планете Земля, превышает 20 млн ЭДж в год. Из-за шарообразности земли к границе всей атмосферы подходит только четверть этого потока. Из нее около 70% отражается, поглощается атмосферой, излучается в виде длинноволнового инфракрасного излучения. Падающая на поверхность Земли солнечная радиация составляет 1,54 млн. ЭДж в год. Это огромное количество энергии в 5000 раз превышает всю энергетику человечества конца XX столетия и в 5,5 раза — энергию всех доступных ресурсов ископаемого топлива органического происхождения, накопленных в течение, как минимум, 100 млн. лет.

Поток солнечной энергии на Земле и ее трансформации показаны на рис. 12.6.

Рис. 12.6. Поток солнечной энергии на Земле и ее трансформации

(по Т. А. Акимовой, В. В. Хаскину, 1994)

Примечание: энергия выражена в ЭДж/год. 1 ЭДж = 1018 Дж; горизонтальное сечение потока энергии — логарифмическое. На каждом из этапов трансформации большая часть энергии теряется

Большая часть солнечной энергии, достигающей поверхности планеты, превращается непосредственно в тепло, нагревая воду или почву, от которых в свою очередь нагревается воздух. Это тепло служит движущей силой круговорота воды, воздушных потоков и океанических течений, определяющих погоду, постепенно отдается в космическое пространство, где и теряется.

Для определения места экосистем в этом природном потоке энергии важно представлять, что как бы протяженны и сложны они ни были, ими используется лишь небольшая его часть. Отсюда следует один из основных принципов функционирования экосистем: они существуют за счет не загрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно. Дадим более детально каждую из перечисленных характеристик солнечной энергии.

1. Избыток. Растения используют около 0,5% ее количества, достигающею Земли. Если бы люди существовали только за счет солнечной энергии, то они бы использовали еще меньшую ее часть. Следовательно, ее поступающего на землю количества достаточно для удовлетворения потребностей человечества, а так как солнечная энергия в конце концов превращается в тепло, то увеличение ее использования не должно оказывать влияния на динамику биосферы.

2. Чистота. Солнечная энергия — «чистая», хотя ядерные реакции, идущие в недрах Солнца и служащие источником ею энергии, и сопровождаются радиоактивным загрязнением, все оно остается в 150 млн км от Земли. В этом ее отличие от энергии, получаемой путем сжигания ископаемого топлива или на атомных электростанциях.

3. Постоянство. Солнечная энергия всегда будет доступна в одинаковом, безграничном количестве.

4. Вечность Ученые считают, что Солнце через несколько миллиардов лет погаснет. Однако для нас это не имеет практического значения, так как люди, по современным данным, существуют только около 3 млн лет. Это всего 0,3% миллиарда. Отсюда, если даже через 1 млрд лет жизнь на Земле станет невозможной, у человечества в запасе еще 99,7% этого срока, или каждые 100 лет он будет уменьшаться всего на 0',00001 %.

studfiles.net

Солнце как источник электрической энергии

Преобразование солнечной энергии в электрическую возможно посредством использования фотоэлементов, в которых солнечная энергия индуцируется в электрический ток безо всяких дополнительных устройств. Хотя КПД таких устройств невелик, но они выгодны медленной изнашиваемостью вследствие отсутствия каких-либо подвижных частей. Основные трудности применения фотоэлементов связаны с их дороговизной и занятием больших территорий для размещения. Проблема в какой-то мере решаема за счет замены металлических фотопреобразователей энергии эластичными синтетическими, использования крыш и стен домов для размещения батарей, выноса преобразователей в космическое пространство и т. п.

В тех случаях, когда требуется получение небольшого количества энергии, использование фотоэлементов уже в настоящее время экономически целесообразно. Б. Небел в качестве примеров такого использования называет калькуляторы, телефоны, телевизоры, кондиционеры, маяки, буи, небольшие оросительные системы и т. п.

В странах с большим количеством солнечной радиации имеются проекты полной электрификации отдельных отраслей хозяйства, например сельского, за счет солнечной энергии. Получаемая таким путем энергия, особенно с учетом ее высокой экологичности, по стоимости оказывается более выгодной, чем энергия, получаемая традиционными методами.

Солнечные станции подкупают также возможностью быстрого ввода в строй и наращивания их мощности в процессе эксплуатации простым присоединением дополнительных батарей-солнцеприемников. В Калифорнии построена гелиостанция, мощность которой достаточна для обеспечения электроэнергией 2400 домов.

Второй путь преобразования солнечной энергии в электрическую связан с превращением воды в пар, который приводит в движение турбогенераторы. В этих случаях для энергонакопления наиболее часто используются энергобашни с большим количеством линз, концентрирующих солнечные лучи, а также специальные солнечные пруды. Сущность последних заключается в том, что они состоят из двух слоев воды: нижнего с высокой концентрацией солей и верхнего, представленного прозрачной пресной водой. Роль материала, накапливающего энергию, выполняет солевой раствор. Нагретая вода используется для обогрева или превращения в пар жидкостей, кипящих при невысоких температурах.

Солнечная энергия в ряде случаев перспективна также для получения из воды водорода, который называют «топливом будущего». Разложение воды и высвобождение водорода осуществляется в процессе пропускания между электродами электрического тока, полученного на гелеустановках. Недостатки таких установок пока связаны с невысоким КПД (энергия, содержащаяся в водороде, лишь на 20% превышает ту, которая затрачена на электролиз воды) и высокой воспламеняемостью водорода, а также его диффузией через емкости для хранения.

Использование солнечной энергии через фотосинтез и биомассу

В биомассе концентрируется ежегодно меньше 1% потока солнечной энергии. Однако эта энергия существенно превышает ту, которую получает человек из различных источников в настоящее время и будет получать в будущем.

Самый простой путь использования энергии фотосинтеза - прямое сжигание биомассы. В отдельных странах, не вступивших на путь промышленного развития, такой метод является основным. I Более оправданной, однако, является переработка биомассы в другие виды топлива, например в биогаз или этиловый спирт. Первый является результатом анаэробного (без доступа кислорода), а второй аэробного (в кислородной среде) брожения.

Имеются данные, что молочная ферма на 2 тысячи голов способна за счет использования отходов обеспечить биогазом не только само хозяйство, но и приносить ощутимый доход от реализации получаемой энергии. Большие энергетические ресурсы сконцентрированы также в канализационном иле, мусоре и других органических отходах.

Спирт, получаемый из биоресурсов, все более широко используют в двигателях внутреннего сгорания. Так, Бразилия с 70-х годов значительную часть автотранспорта перевела на спиртовое горючее или на смесь спирта с бензином - бензоспирт. Опыт использования спирта как энергоносителя имеется в США и других странах.

Для получения спирта используется разное органическое сырье. В Бразилии это в основном сахарный тростник, в США - кукуруза. В других странах - различные зерновые культуры, картофель, древесная масса. Ограничивающими факторами для использования спирта в качестве энергоносителя являются недостаток земель для получения органической массы и загрязнение среды при производстве спирта (сжигание ископаемого топлива), а также значительная дороговизна (он примерно в 2 раза дороже бензина).

Для России, где большое количество древесины, особенно лиственных видов (береза, осина), практически не используется (не вырубается или оставляется на лесосеках), весьма перспективным является получение спирта из этой биомассы по технологиям, в основе которых лежит гидролиз. Большие резервы для получения спиртового горючего имеются также на базе отходов лесопильных и деревообрабатывающих предприятий.

В последнее время в литературе появились термины «энергетические культуры», «энергетический лес». Под ними понимаются фитоценозы, выращиваемые для переработки их биомассы в газ или жидкое горючее. Под «энергетические леса» обычно отводятся земли, на которых по интенсивным технологиям за короткие сроки (5-10 лет) выращивается и снимается урожай быстрорастущих видов деревьев (тополя, эвкалипты и др.).

В целом же биотопливо можно рассматривать как существенный фактор решения энергетических проблем если не в настоящее время, то в будущем. Основное преимущество этого ресурса - его постоянная и быстрая возобновимость, а при грамотном использовании и неистощимость.

studfiles.net

12.5.Солнце как источник энергии

Поток солнечной энергии на Земле и ее трансформации показаны на рис. 12.6.

Рис. 12.6. Поток солнечной энергии на Земле и ее трансформации

(по Т. А. Акимовой, В. В. Хаскину, 1994)

3. Постоянство. Солнечная энергия всегда будет доступна в одинаковом, безграничном количестве.

studfiles.net

12.5. Солнце как источник энергии

Поток солнечной энергии на Земле и ее трансформации показаны на рис. 12.6.

Рис. 12.6. Поток солнечной энергии на Земле и ее трансформации

(по Т. А. Акимовой, В. В. Хаскину, 1994)

3. Постоянство. Солнечная энергия всегда будет доступна в одинаковом, безграничном количестве.

studfiles.net

Солнце как источник энергии

Солнце служит источником и условием существования всей жизни. Только небольшая доля огромного количества энергии, излучаемой Солнцем во все стороны, попадает на поверхность земного шара. Это обусловлено очень большим расстоянием между земным шаром и Солнцем, которое составляет около 150 млн. км, а также тем, что диаметр Солнца примерно в 109 раз больше, чем диаметр Земного шара. Несмотря на то, что попадающее на поверхность земного шара количество энергии (1,5-10″ Вт-ч) представляет собой весьма ничтожную часть энергии, исходящей от Солнца (З-10‘Вт-ч), оно примерно в 20 000 раз больше того количества энергии, которое на сегодняшний день расходует все человечество земною шара.

В действительности излучаемая Солнцем энергия не достигает полностью поверхности земного шара, поскольку излучение, пробиваясь сквозь толстый слой атмосферы, теряет свою интенсивность. Мощность солнечного излучения за пределами атмосферы составляет в среднем 1396 Вт/см’, однако на земной поверхности в ясную солнечную погоду эта величина составляет около 1000 Вт/м‘, а в пасмурную погоду в зависимости от толщины и характера облаков она уменьшается примерно до 100 Вт/м. Ежегодно около 31 % падающего на Землю коротковолнового солнечного излучения отражается обратно в космическое пространство, и только примерно 19% этого излучении поглощается атмосферой и расходуется на ее нагрев. Остальное количество солнечного излучения, т.е. почти половина его, достигает поверхности земного шара в виде прямого и рассеянного облаками излучения. Небольшая часть солнечного излучения, падающего на земную поверхность (около З%), отражается от Земли, и примерно 47 % превращается в теплоту.

При этом около половины тепловой энергии (23%) расходуется на испарение воды, а другая половина-на прогревание атмосферы и земной поверхности. Только ничтожная часть ее (около 0,02%) с помощью реакций фотосинтеза идет на образование органического вещества (растительности).

for-engineer.info

Солнце как источник энергии - Справочник химика 21

Солнце — источник энергии очень большой мощности. 22 дня солнечного сияния по суммарной мощности, приходящей на Землю, равны всем запасам органического [c.33]

Гелиотермический источник — теплота, полученная от прямого излучения солнца. Распределение энергии в фокальной плоскости зеркала описывается формулой [c.53]

Топливом называют горючие вещества, которые при сгорании выделяют достаточное количество тепла для использования его в энергетических, промышленных и отопительных установках. Около 80% энергии, вырабатываемой в настоящее время во всем мире, получают при сжигании органического топлива (угля, газа, мазута и т. п.), а остальные 20% приходятся на долю других источников энергии (воды, ветра, солнца, расщепления ядер тяжелых элементов Pu ). [c.118]

Основными источниками энергии, потребляемой промышленностью, являются горючие ископаемые и продукты их переработки, энергия воды, биомасса и ядерное топливо. В значительно меньшей степени используются энергия ветра, солнца, приливов, геотермальная энергия. Мировые запасы основных видов топлива оцениваются в 1,28 10 тонн УТ, в том числе, ископаемые угли 1,12-10 тонн, нефть 7,4-10 тонн и природный газ 6,3 10 тонн УТ. [c.58]

Одним из основных направлений социально-экономического развития СССР на период до 2000 г. является увеличение масштабов использования возобновляемых источников энергии, включая энергию Солнца, ветра, воды, теплоту глубинных слоев Земли, особенно в отдаленных районах с дефицитом органических топливно-энергетических ресурсов. [c.174]

Если изменение энтропии в процессе возникновения живого организма отрицательно (другими словами, если в результате возникает более упорядоченное состояние), то энтропийный вклад в АС положителен. Это означает, что такой процесс становится менее самопроизвольным. Следовательно, при возникновении, существовании и воспроизведении живых организмов происходят такие изменения и энтальпии, и энтропии, что весь процесс в целом оказывается несамопроизвольным. Чтобы заставить протекать все процессы, характеризуемые положительными значениями АС, живые системы должны быть подключены к какому-то внешнему источнику энергии, которая может быть преобразована в форму, способную стать движушей силой биохимических процессов. Первичным источником этой необходимой энергии является Солнце. [c.442]

В данной главе мы бросили беглый взгляд не некоторые важнейшие составляющие биосферы-той части физического мира, в которой протекают жизненные циклы организмов. Наряду с соответствующими условиями окружающей среды для поддержания жизни необходим какой-либо источник энергии. Первичным источником необходимой энергии является Солнце. В процессе фотосинтеза растения превращают солнечную энергию в химическую. Солнечная энергия поглощается растительным пигментом хлорофиллом и затем используется для образования углевода глюкозы и О2 из СО2 и Н2О. [c.464]

Водород — самый распространенный элемент космоса. На его долю приходится около половины массы Солнца и большинства других звезд. Он содержится в газовых туманностях, в межзвездном газе, входит в состав звезд. В недрах звезд происходит превращение ядер атомов водорода в ядра атомов гелия. Этот процесс протекает с выделением энергии, для многих звезд, в том числе для Солнца, он служит главным источником энергии. Скорость процесса, т. е. количество ядер водорода, превращающихся в ядра гелия в одном кубическом метре за одну секунду, мала. Поэтому и количество энергии, выделяющейся за единицу времени в единице объема, мало. Однако, вследствие огромности массы Солнца, общее количество энергии, генерируемой и излучаемой Солнцем, очень велико. [c.470]

Эти реакции сопровождаются выделением энергии, соответственно равной 3,3 и 4,0 МэВ. Предполагается, что эти реакции протекают на Солнце и являются основным источником энергии, посылаемой нашим светилом в космос. Для их осуществления ядра дейтерия должны иметь очень большие скорости, обеспечивающие преодоление электростатического отталкивания в процессах их столкновения и сближения [c.253]

Основным источником энергии Солнца и звезд являются термоядерные реакции. В частности, с этим связан и состав Солнца оно состоит из 40% Н и 50% Не. На долю всех остальных элементов приходится только 10%. [c.377]

Одним из источников энергии излучения солнца и звезд является термоядерная цепная реакция синтеза гелия из водорода. Возбудителями цепей в этой реакции выступают протоны, а промежуточным продуктом — неустойчивый изотоп гелия Не . Последовательность элементарных актов имеет следующий вид [c.247]

Термоядерные процессы. Источником энергии Солнца (и других звезд) является не распад, а синтез атомных ядер, причем основное значение имеет образование гелия из водорода по суммарной схеме [c.529]

Процесс синтеза ядер также может сопровождаться высвобождением энергии. Из схемы для энергии связи видно, что при делении очень тяжелых ядер происходит превращение в энергию примерно 0,1% их массы. Еще большие доли массы очень легких ядер превращаются в энергию при их слиянии в более тяжелые ядра. Процесс 4Н—> Не, служащий основным источником энергии солнца, протекает с превращением 0,7% исходной массы в энергию. Аналогичная реакция между дейтроном и тритоном с образованием ядра гелия и нейтрона сопровождается превращением 0,4% массы в энергию [c.630]

Источником энергии, обеспечивающим создание органических веществ и жизнь на земле, является солнце, отстоящее от земли на расстоянии 150 млн. км. Температура иа поверхности солнца достигает 6000°. [c.12]

По приведенной выще классификации первичные источники энергии можно подразделить на невозобновимые и возобновимые. К первым относят ископаемые горючие вещества (уголь, нефть, природный газ, сланцы). К остальным - все возможные источники энергии, являющиеся продуктами деятельности солнца и природных явлений и процессов на поверхности земли. В настоящее время в промышленности используют главным образом невозобновимые источники энергии, преимущественно газообразное и жидкое топливо. [c.35]

Солнце - звезда с радиусом примерно 6,96 10 км и массой приблизительно 1,99 кг среднее расстояние от Земли до Солнца составляет 1,5 10 км. Солнце на 75 % мае. состоит из водорода и на 25 % - из гелия. Температура Солнца изменяется примерно от 5 10 К в центре до 5800 К на поверхности. Считается, что источником энергии Солнца является постоянное превращение атомов водорода в гелий в реакциях термоядерного синтеза. Видимая область Солнца, в которой генерируется большая часть достигающей Земли электромагнитной энергии, называется фотосферой. [c.294]

После осуществления первой искусственной ядерной реакции ученые стали все чаще и чаще обращаться к другим космическим телам, пытаясь разгадать их тайну и в первую очередь найти ответ на вопрос — откуда звезды, подобные Солнцу, черпают свою энергию, которую они в течение многих миллиардов лет непрерывно и неизменно испускают в мировое пространство До открытия ядерных реакций, сопровождающихся выделением огромного количества тепла, люди не знали таких источников энергии, которые могли бы объяснить светимость звезд. Ядерные реакции явились [c.97]

Первичным источником энергии для биологических процессов является Солнце. Каждую секунду Солнце излучает такое количество энергии, которое эквивалентно примерно 4 млн. т массы. Эта энергия возникает при превращении ядер водородных атомов — протонов в ядра гелия в ходе ядерных реакций, протекающих на Солнце. Чтобы представить количество излучаемой Солнцем энергии, необходимо помнить, что при самом мощном термоядерном взрыве в энергию превращается примерно 1 кг массы. Таким образом, ежеминутно Солнце излучает энергию, равную энергии 4 млрд. ядерных взрывов. [c.8]

Первичные источники энергии - источники, энергетический потенциал которых является следствием природных процессов и не зависит от деятельности человека. К ним относятся ископаемые горючие и расщепляющиеся вещества, нагретые до высокой температуры воды недр Земли (термальные воды). Солнце, ветер, энергия вод рек, морей, океанов. Среди первичных источников энергии в химической промышленности преобладают газообразное и жидкое топливо, т.е. тепло, получаемое от тепловых электроцентралей (ТЭЦ) и котельных установок самих предприятий. [c.260]

Органические соединения должны были возникать в восстановительных условиях при наличии источников энергии. Такими источниками были ультрафиолетовое излучение Солнца, радиоактивное излучение Земли (прежде всего, -распад °К), а также электрические разряды в атмосфере и тепло вулканов. Оценки количества энергии, сообщаемого Земле всеми этими источниками, приведены в табл. 17.1. [c.535]

Энергия Солнца является важнейшим воспроизводимым источником энергии на нашей планете. К тому же это самый чистый источник энергии, поскольку использование солнечной энергии не связано с загрязнением окружающей среды СОа или продуктами неполного сгорания, золой, радиоактивными изотопами и т. д. Небезынтересен тот факт, что одна сотая часть поверхности Сахары получает примерно столько же энергии за единицу времени, сколько ее потребляется во все.м мире за то же время. Однако у солнечной энергии есть существенный недостаток она рассеяна на большой площади, и ее мощность, приходящаяся на единицу земной поверхности, невелика. Поэтому пока нет рентабельных способов ее прямого использования в таких же масштабах, в каких используется ископаемое топливо или ядерная энергия. [c.9]

Основной источник энергии — это солнце. Исходные мате риалы (сырье) мы получаем из земли — в шахтах и на полях Наше благосостояние обусловлено использованием энергии солнца для превраш ения этих материалов в промышленные товары, которые мы можем использовать пиш у, питье, одежду, кров, лекарства, косметические товары, автомобили, поезда, самолеты, телефонные аппараты, радиоприемники, газеты, книги, кинофильмы, телевизоры и т. д. Почти каждый шаг переработки сырья в потребительские товары и доведения их до покупателя в какой-то степени определяется цветом исходных материалов или изделий. Поэтому неудивительно, что почти каждый деловой человек рано или поздно сталкивается с той или иной проблемой цвета. Она может возникнуть при контроле материалов, которые он приобретает, при контроле цвета собственной продукции, а также при отделке или упаковке изделий для продажи. В большинстве случаев проблему можно легко и экономично решить без применения цветовых стандартов или измерений. Однако при решении многих цветовых проблем целесообразно дополнить опытный глаз контролера специальными средствами и методами цветовых измерений. В последующем обсуждении основной упор будет сделан не на технических деталях колориметрии, а на возможностях этих методов и средств. Поскольку постоянно разрабатывается новая аппаратура и совершенствуется старая, важно выявить простые методы цветовых измерений и использовать для этого простые средства важно также знать, когда окупятся значительные затраты на колориметрическое оборудование и проведение измерений. [c.120]

Первичным источником энергии на Земле является энергия Солнца. Диапазон солнечного излучения, достигающего земной поверхности, называется видимым или белым светом нижний предел длины волны его равен примерно 400 нм, а верхний — 700 нм. Фотосинтезирующие организмы (зеленые растения, водоросли, цианобактерии) обладают способностью улавливать кванты солнечного света и трансформировать их в полезную химическую энергию. Процесс фотосинтеза, заключительной реакцией которого является синтез углеводов из Oj, может быть суммирован следующим стехиометрическим уравнением [c.210]

Назовите наиболее распространенный во Вселенной элемент периодической системы. Приведите реакции ядерного синтеза, являющиеся источником энергии Солнца и некоторых других звезд. [c.163]

Водород — см. введение к главе. Источником энергии Солнца и некоторых других звезд являются реакции ядерного синтеза (см. задачу 2-13 в 2.2) так называемого углеродного цикла [c.492]

Изыскание возобновляемых источников энергии — силы ветров, волн океанов и морей, силы морских приливов и подводных океанических течений, тепла земных недр и термальных вод и, наконец, энергии солнца. [c.9]

Главным природным источником энергии, практически в обозримое время, на нашей планете является Солнце. На Земле существуют организмы, способные поглощать кванты солнечной энергии и с ее помощью осуществлять процесс синтеза глюкозы из простейших неорганических веществ, которая служит основой для биосинтеза разнообразных органических соединений. Этот сложный процесс называется фотосинтезом. Именно этому процессу Земля обязана своим зеленым покровом. Все растения Земли осуществляют фотосинтез и создают условия для жизни всего животного мира и человека. Возникающий при фотосинтезе свободный кислород является единственным источником кислорода на нашей планете. Помимо зеленых растений способностью улавливать кванты солнечного света обладают некоторые виды водорослей и бактерий. [c.181]

Применительно к США была сделана оценка энергетического вклада возобновляемых источников энергии, связанных с деятельностью солнца [47]. Была рассчитана доля этих источников энергопотребления США в 1973 г. Получены следующие результаты энергия ветра 6,1 %, гидроэнергия 4 энергия морских приливов и отливов 3 %, геотермальная энергия 5,6 %. Таким образом, все виды возобновляемых источников энергии могут в лучшем случае дать, исходя из примера США, порядка 20 % необходимых энергетических ресурсов. На 2000 год доля возобновляемых источников энергии в энергетике различных стран прогнозируется на уровне 5—10 %. Примерна такие же выводы можно сделать по данным табл. 1.32 [29]. [c.30]

С начала XX в. Аррениус почти не уделял внимания теории электролитической диссоциации все его время уходило на административную, общественную и литературную работу (он был директором Нобелевского физико-химического института, председателем многих научных обществ и других организаций). Аррениус занимался популяризацией астрономии, географии, геологии, метеорологии, иммунохимии, химиотерапии. При этом он высказал ряд блестящих идей о лечении сывороткой, о неисчерпаемости энергии Солнца, источником которой служит ядерная реакция образования гелия из водорода, и другие. [c.222]

Процесс синтеза ядер также может сопровождаться освобождением энергии. Из кривой упаковочного множителя (рис. 192) следует, что при делении очень тяжелых ядер происходит превращение приблизительно 0,1 % их массы в энергию. Еще большие доли масс очень легких ядер превращаются в энергию при их слиянии в более тяжелые ядра. Процесс 4Н —Не, служащий основным источником энергии солнца, протекает с изменением массы от 4 X 1,00813 до 4,00386, и ири этом, следовательно, происходит превращение [c.556]

В химических системах доступна более стабильная форма хранения свободной энергии, чем в случае волчка, а именно, образование метастабильных химических состояний. Динамические системы в стационарном состоянии, как только их отключат от источника энергии, быстро умирают , как и волчок (за исключением специальных случаев идеальных жидкостей (гелий), или астрономических систем). Химические системы могут продолжать жить за счет сохраняемой свободной энергии, используя, например, пищу как топливо. Поэтому они могут жить в течение более длительных периодов изменений. Мы можем называть такие химические системы, для которых непосредственным источником энергии является Солнце, растениями. Системы, которые используют свободную энергию, сохраняемую в растениях, называются животными . [c.140]

Для освобождения примерзшей лыжи нужен прежде всего запас энергии. Составим список разных источников энергии, не предопределяя заранее, годится он или не годится электроаккумуляторы, взрывчатые вещества, горючие вещества, химические реактивы гравитационные устройства, механические устройспа, (например, пружинные), пневмо- и гидроаккумулято, ы, биоаккумуляторы (человек, животные), внешняя среда (ветер, волна, солнце). Это — первая ось таблиц,т1. Далее запишем возможные формы воздействия на лыжи и лед механическое ударное воздействие, вибрация, ультразвуковые колебания, встряхивание проводника при прохождении тока, взаимодействующего с магнитным полем, световое излучение, тепловое излучение, непосредственный нагрев, обдув горячим газом или жидкостью, электроразряд. Это — вторая ось. Если теперь построить таб- [c.20]

Насколько сейчас известно, наша планета образовалась приблизительно 4,6 миллиарда лет назад, а простейшие ферментирующие одноклеточные формы жизни существуют 3,5 миллиарда лет. Уже 3,1 миллиарда лет они могли бы использовать фотосинтез, но геологические данные об окислительном состоянии осадочных отложений железа указывают, что атмосфера приобрела окислительный характер лишь 1,8-1,4 миллиарда лет назад. Многоклеточные формы жизни, которые, по-видимому, зависели от изобилия энергии, возможного только при дыхании кислородом, появились приблизительно от 1000 до 700 миллионов лет назад, и именно в то время наметился путь дальнейшей эволюции высших организмов. Наиболее революционизирующим шагом, после зарождения самой жизни, было использование внепланетного источника энергии, Солнца. В конечном итоге это превратило жалкие ростки жизни, которые утилизировали случайно встречающиеся природные молекулы с большой свободной энергией, в огромную силу, способную преобразовать поверхность планеты и даже выйти за ее пределы. [c.337]

Живые организмы нуждаются в энергии для своего существования, роста и воспроизведения. Первичным источником этой энергии является Солнце. Однако в процессе развития жизни на Земле и появления все более разнообразных организмов у многих из них развилась способность гюлучать энергию непрямым путем в результате усвоения энергии, запасенной другими организмами. Например, человеческий организм практически лишен способности прямого использования солнечной энергии. Вместо этого он потребляет растительные и животные материалы, чтобы получить вещества, пригодные в качестве прямых источников энергии. [c.441]

Использование Я. э. стало возможным после открытия самоподдерживающихся ядерных р-ций — цепного деления атомных ядер и термоядерного синтеза. Осуществлены цепные р-ции как неуправляемые, приводящие к взрыву, так и с регулируемым уровнем выделения Я. э. При делении ядер 1 кг урана выделяется ок. 2-10 кВт-ч энергии, чт(J эквивалентно сжиганию более 2,5 тыс. т высокосортного каменного угля. Выделяющаяся в результате ядерных цепных р-ций энергия использ. на атомных электростанциях и в двигателях крупных транспортных ср-в (корабли, подводные лодки и т. п.). Синтез легких ядер при очень высоких т-рах (термоядерные р-ции)—осн. источник энергии Солнца и звезд. Практически удалось осуществить лишь неуправляемые термоядерные р-ции (взрыв). Однако широко ведется поиск путей осуществления управляемой термоядерной р-ции. [c.724]

В нашем распоряжении (находится огромный источник энергии в виде солнечного излучения, и сейчас делаются попытки найти способы эффективного его использова(ния. Например, в настоящее время в различных исследовательских центрах изучается возможность использовать эту энергию для обопрева домов. Данный раздел книги посвящен краткому рассмотрению вопросов, касающихся солнечного излучения. Излучение Солнца подобно излучению абсолютно черного круглого диска с тем(перату-рой, равной 6 000° С. Лучи, идущие от какой-либо точки на Земле к двум противоположным точкам на окружности Солнца, образуют угол, равный 32 мин, или 0,00931 рад. Вследствие высокой тем(пературы максимальная интенсивность излучения обнаружена при длине волны 0,5 мк. Приблизительно половина излучения имеет место в видимом интервале, а остальная часть — в инфракрасном интервале приблизительно вплоть до 3 мк. Ча(сть солнечного излучения, направленного к Земле, поглощается, отражается или преломляется атмосферой, а остальная часть достигает поверхности Земли. В среднем ежегодно Землей поглощается приблизительно 43% излучения, идущего от Солнца (27% непосредственно и 16% в виде рассеянного солнечного излучения) 42% отражается или преломляется обратно в пространство от облаков воздуха и отражается от поверхности Земли 15% поглощается атмосферой. [c.527]

Но источнику энергии - природные, движимые Солнцем, несуб-сидируемые другими естественными источниками (океан, высокогорные леса) природные, движимые Солнцем и субсидируемые другими естественными источниками (воды континептальпого шельфа) движимые Солнцем и субсидируемые человеком (агроэкосистемы, аквакультуры) индустриально-городские, движимые ископаемым, органическим или ядерным топливом. [c.8]

В Национальной лаборатории возобновимых источников энергии в штате Колорадо научились синтезировать фуллерены, используя энергию солнца. В таких установках графит испаряют с помощью параболических зеркал, концентрирующих энергию на графитовых стержнях. Важно, что выход фуллеренов в солнечных нагревателях выше, чем при обычном методе испарения фафита в элекфической дуге. Это объясняют тем, что сильное ультрафиолетовое излучение дуги разрушает многие из возникших фуллеренов прежде, чем они успевают покинуть место своего рождения, а в солнечных установках этого не происходит. Солнечную энергию можно использовать и для конфолируемого предотвращения других углеродных кластеров, при фанспортировании углеродных паров в затемненную зону. [c.117]

Мировая общественность давно призывает использовать возобновляемые источники энергии - солнечную энергию, энергию воды, ветра и т. п., однако много энергии пока не получено. Академик П.Л. Капица неоднократно подчеркивал, что солнечная энергия - рассеянная отдача 1 м освещенной Солнцем поверхности в средних широтах составляет не более 100 Вт. Академик В.А. Легасов на вопрос, целесообразно ли покрыть пустыню Каракумы, где много солнечных дней, самыми дешевыми преобразователями солнечной энергии -алюминиевыми нагревателями, показал, что затрата энергии и загрязнение окружающей среды при производстве необходимого для этого алюминия будет во много раз больше выигрыша от их использования. В США, в теплой Калифорнии для обогрева домов используются солнечные батареи, помещаемые на крышах домов, но и там такой установки хватает на небольшой дом. Конечно, в некоторых условиях (например, [c.9]

Первичные источники энергии подразделяются на невозоб-новляющиеся и возобновляющиеся. К невозобновляющимся первичным источникам энергии относят ископаемые горючие вещества (уголь, нефть, природный газ, сланцы) к возобновляющимся - все источники энергии, являющиеся продуктами деятельности Солнца и природных явлений и процессов на поверхности Земли ветер, энергия воды рек, морей и океанов, растительные продукты биологической деятельности (древесина и другие растительные продукты), а также Солнце. В настоящее время в промышленности используют главным образом невоз-обновляющиеся источники энергии, преимущественно газовое и жидкое топливо. [c.261]

Главным источником энергии большинства процессов на поверхности Земли является Солнце. Мощность радиации Солнца оценивается величи1 й (3,86-10 Вт). Только ничтожная часть излучения Солнца попадает на Землю. Лучистая энергия Солнца, получаемая земной атмосферой, на нормальную поверхность выражается солнечной постоянной, в среднем равной 8,4 Дж/см -мин. В целом Земля получает 1,72-10 солнечной энергии, или же 5,42 10 Дж/год. Из этого общего количества 35 % отражается облаками и поверхностью суши или же от мелких пылевых частиц в верхней атмосфере, а 65 % поглощается атмосферой и земной поверхностью. Основные пути потоков солнечной энергии через земную поверхность представлены на рис. 3 работы [48]. [c.12]

Солнце Центр Солнечной системы, раскаленное плазменное тело, состоящее в осн, из водорода (90%) и гелия (10%). Типичная звезда-карлик. Его масса 2 10 кг, радиус 696000 км, средняя плотн. 1,416, светимость 3,86- 10 Вт. Энергия, попадающая на Землю, составляет -10 ч. излучения. Земля находится от С. на расстоянии ок. 149 млн км. Эффективная т-ра пов-сти С. (фотосферы) -6000 К, т-ра в центре, зоне термоядерной р-ции превращения водорода в гелий, -15 10 К. С. — осн. источник энергии для процессов, происходящих на Земле и др. планетах Солнеч. системы. [c.195]

chem21.info

Солнце, как источник энергии - путеводитель

Солнце, - как источник энергии

Важным источником энергии может стать Солнце. Очень большие перспективы откроются перед человечеством, если оно научится превращать солнечную энергию в электрическую с достаточно большим кпд. Солнце ежесекундно посылает на Землю 4х10 13 (то есть 40 триллионов) больших кал/с. Большая часть этой энергии, правда, рассеивается и отчасти поглощается атмосферой, в частности облаками. В среднем за год до поверхности доходит всего лишь 30% этой энергии, в южных широтах - больше, в северных - меньше. Одной десятой доли ее было бы достаточно для того, чтобы получить электрической энергии в несколько тысяч раз больше, чем сейчас.

Излучение солнца в наши дни занимает в балансе энергетиков такое же положение, как нефть в середине прошлого века, когда преобладали уголь, торф. дрова. Однако уже сегодня ток, вырабатываемый солнцем, имеет практическое значение. Кремниевые пластинки преобразуют солнечный свет в электроэнергию. Специалисты убеждены, что к 2060 году доля энергии солнца на мировом энергетическом рынке превысит 50%.

Уже имеются солнечные электростанции в США. На вершинах Гималаев солнечные батареи заряжают никель-кадмиевые аккумуляторы альпинистов. В пустынях Египта они питают ирригационные насосы, а в отдаленных районах Австралии - электрические ограждения для овец. В домах японских крестьян греют воду и дают электроток. Солнечные печи для подогрева воды используются в среднеазиатских странах.

До недавнего времени из-за высокой стоимости солнечных элементов они применялись либо в космонавтике, либо в местностях, отдаленных от линий электропередач, либо в особых видах изделий, где затраты энергии минимальны. Цена на эти элементы быстро снижается - заслуга химиков, разработавших новые способы получения кремниевых солнечных элементов.

Вполне вероятно, что для наших квартир и производственных помещений в ближайшем будущем не понадобится столько тепла. Ведется разработка нового строительного материала, призванного обеспечить 50% экономии тепловой энергии при обогреве зданий. Важнейшее свойство нового материала заключается в том, что он пропускает солнечный свет, но задерживает тепло. Стены зданий, покрытые прозрачными панелями из этого материала, обогреваются солнечной энергией. При этом не происходит обратной отдачи тепла. Путь накопленной тепловой энергии открыт только внутрь здания. Даже в холодное время Солнце будет поставлять значительную часть тепла, необходимую для обогрева здания.

В бывшем Советском Союзе возведено несколько опытных "солнечных" домов. Среди них жилые здания, колхозные фермы и санаторий, котельные, павильон большого телескопа. В Крыму работает первая советская солнечная электростанция мощностью 5 МВт. А в 1990 году в Средней Азии начато строительство солнечно-тепловой станции, мощность которой в 20 раз превысит возможности Крымской СЭС-5.

Появляются высокотемпературные солнечные печи (в филиале Всесоюзного института источников тока в Армении, в Физико-техническом институте АН УЗССР). Печи применяются для получения различных материалов, в том числе полупроводников, огнеупоров и композитов, для горячей обработки металлических изделий и порошковой металлургии.

В мире накоплен богатый опыт эксплуатации установок для производства биогаза. В них солнечные лучи нагревают отходы животноводства и жизнедеятельности городов, в результате выделяется горючий газ. Одна из таких установок строится в Целинограде.

По решению совета президентов академий наук республик Средней Азии и Казахстана создан комплексный план использования солнечной энергии в сельском хозяйстве и для теплоснабжения отдельных зданий и промышленных объектов.

В научно-производственном объединении "Солнце" при АН Туркменской ССР разработана техническая документация на строительство солнечных установок для сушки и охлаждения сельхозпродуктов, добычи и опреснения воды, комплекса автономного обслуживания чабанских домиков, душевых и отопительных систем жилых домов, ферм и т. п.

Большое внимание использованию солнечной энергии уделяется в Азербайджане. Планируется заменить многочисленные мелкие и средние котельные, подающие горячую воду как в жилые дома, так и на предприятия, гелиоустановками. Уже существует около 50 таких систем. В республике создано специальное проектно-монтажное объединение "Азсантехгелиомонтаж", которое призвано заниматься проектированием, производством и установкой гелиосистем. В ближайшее время должно работать 250 тыс. м 2 солнечных батарей. Применение гелиосистем будет важным вкладом в дело охраны природы. При жарком климате Закавказья население задыхается от выбросов в атмосферу продуктов переработки нефти и угля.

В последние годы в Венгрии, Франции, Швейцарии и других странах стали все чаще применять простые установки, использующие энергию солнца, для сушки сена. Примитивные, на первый взгляд, сооружения пришлись по душе многим, так как сушат сено без затрат топлива. Главная часть установок - гибкий рукав из черной полиэтиленовой пленки толщиной 0,2. 0,3 мм. Длина такого улавливающего солнечную энергию рукава, укладываемого прямо на землю, может быть 200. 300 м, диаметр около 2 м. На одном его конце устанавливают воздухозаборный вентилятор, а другой конец подводят к сараю или навесу для сушки, или к стогу сена, под которым заранее прокладывают вентиляционные каналы. В солнечные дни воздух внутри полиэтиленовой трубы быстро нагревается, и его температура оказывается в среднем на 10°С выше, чем снаружи. В солнечную погоду, пользуясь таким рукавообразным коллектором, всего за четыре-пять дней влажность сена снижают с 50 до 17 %.

Солнечная энергия является важным альтернативным источником энергии для транспорта. Попытки использовать ее уже предпринимаются. Американский инженер Д. Дьюпан создал мотоцикл на солнечных батареях и успешно им пользуется. Еще более впечатляющим получился "солнцемобиль" трех австралийцев - братьев Гэри и Лэрри Перкинсов и Ганса Толстрюпа, названный ими хоть и длинно, но точно: "Тише едешь - дальше будешь". Название это вполне оправдалось при первом же серьезном испытании: солнечный тихоход (его средняя скорость не превышает 25 км/ч) за 20 дней преодолел путь через всю Австралию от побережья Индийского океана до Тихого (то есть более 4 тыс. км!).

Традиционное возражение против солнечной энергетики - рассеянность. К сожалению, немного падает ее на единицу земной поверхности. Значит, солнечные электростанции большой мощности должны занимать значительные территории. Правда, в отличие от ГЭС под солнечные электростанции можно было бы использовать каменистые, пустынные, бросовые, неиспользуемые территории. И, что очень важно, солнечная энергетика абсолютно безвредна и дает гарантию избавления человечества от энергетического голода. Пока сияет наше извечное светило, исчерпаемость "запасов" солнечной энергетике не грозит.

В научной фантастике часто встречается такая идея: огромные космические платформы улавливают энергию солнца, а затем передают ее на Землю. Идея эта весьма заманчива, и заинтересовала она сегодня не только писателей-фантастов, но и ученых. Солнечные космические электростанции (СКЭС) считают одним из перспективных путей решения наших земных энергетических проблем. Идея таких станций сформулирована давно. За прошедшее время она глубоко и всесторонне проработана учеными и инженерами многих стран. Было предложено много различных вариантов солнечных космических электростанций. Есть и общие, главные черты, имеющие принципиальный характер. В частности, в качестве наиболее подходящей орбиты выбрана геостационарная. Это круговая орбита в экваториальной плоскости Земли, удаленная от ее поверхности на расстояние около 36 тыс. км. Угловая скорость движения спутника по этой орбите равна угловой скорости вращения Земли. Поэтому он неподвижно "зависает" над определенной точкой нашей планеты. Сегодня эта орбита успешно используется, например, для размещения спутников связи (ретрансляторов) типа "Экран".

Важно, что за счет естественного наклона экваториальной плоскости Земли к плоскости эклиптики (с углом 23,5°) станция будет практически непрерывно освещена Солнцем. Лишь на короткое время (вблизи дней весеннего и осеннего равноденствия и с продолжительностью менее 1 % от общей продолжительности года) энергетический спутник попадет в тень Земли.

Установлено, что экономически оптимальная мощность солнечной космической электростанции лежит в пределах 5. 10 млн кВт. Для сравнения: мощности Братской и Красноярской ГЭС равны соответственно 4 и 6 млн кВт. Чтобы получить на орбите мощность в 5 млн кВт, необходимо иметь общую площадь солнечных коллекторов порядка 50 км 2.

Как же электрическую энергию, полученную на геостационарной орбите, передать на поверхность Земли? В принципе, таким же способом, каким сегодня передается информация с геостационарных спутников связи, то есть хорошо сфокусированным электромагнитным излучением в диапазоне сверхвысоких частот (СВЧ). Электромагнитное излучение с длиной волн 10. 12 см легко проходит через толщу атмосферы. Ему не страшны ни облачный покров, ни даже сравнительно интенсивные осадки.

КПД передачи энергии из космоса на поверхность Земли будет близким к единице, если диаметр передающей антенны выбрать равным 1 км, а наземной приемной системы - порядка 7. 12 км. Передающая антенна станции должна содержать большое число генераторов СВЧ-энергии с единичной мощностью от сотен ватт до нескольких десятков киловатт. Специальный наземный комплекс осуществит обратное преобразование энергии подающего СВЧ-пучка в энергию постоянного или переменного тока.

А как же эти гигантские сооружения доставить в космос? Ведь масса космической электростанции оценивается в 50. 100 тыс. т. Потребуются экономичные транспортные ракеты с большой грузоподъемностью, скажем, в 200. 500 т. Все основные материалы можно доставлять в космос в виде заготовок в упакованном виде. В определенном смысле космос - идеальное место для создания больших инженерных сооружений. Именно здесь не проявляется сила тяжести, отсутствуют ветровые нагрузки, нет коррозии. Несколько автоматических модулей, используя доставленные заготовки, смогут создать все необходимые инженерные конструкции. И только на заключительной стадии потребуется сравнительно небольшое количество ручного труда космонавтов.

Ученые считают, что промышленные станции в космосе реальны в скором времени, когда стоимость их энергии сможет стать ниже прогнозируемой стоимости от других источников.

Рекомендуем ознакомится: http://www.valleyflora.ru

worldunique.ru