Міністерство освіти Республіки Білорусь
Установа освіти
В«Білоруський державний педагогічний університет імені МаксимаТанка В»
Кафедра загальної та теоретичної фізики
Курсова робота з загальної фізики
Сонячна енергія та перспективи її використання
Студентки 321 групи
фізичного факультету
Лешкевіч Світлана Валеріївна
Науковий керівник:
Федорков Чеслав Михайлович
Мінськ, 2009
Зміст
Введення
1. Загальнівідомості про сонце
2. Сонце -джерело енергії
2.1Дослідження сонячної енергії
2.2 Потенціалсонячної енергії
3. Використаннясонячної енергії
3.1 Пасивневикористання сонячної енергії
3.2 Активневикористання сонячної енергії
3.2.1Сонячні колектори та їх види
3.2.2Сонячні системи
3.2.3Сонячні теплові електростанції
3.3Фотоелектричні системи
4. Сонячнаархітектура
Висновок
Списоквикористаних джерел
Введення
Сонце грає виняткову роль в житті Землі. Весь органічний світнашої планети зобов'язаний Сонцю своїм існуванням. Сонце - це не тількиджерело світла і тепла, але і первинне джерело багатьох інших видівенергії (енергії нафти, вугілля, води, вітру).
З моменту появи на землі людина почала використовувати енергію сонця.За археологічними даними відомо, що для житла перевагу віддавали тихим,закритим від холодних вітрів і відкритих сонячним променям місцях.
Мабуть, першою відомою геліосистемою можна вважати статую АменхотепаIII, що відноситься до XV століття до н.е. Усередині статуї розташовувалася системаповітряних і водяних камер, які під сонячними променями приводили в рухзахований музичний інструмент. У Древній Греції поклонялися Геліосу. Ім'яцього бога сьогодні лягло в основу багатьох термінів, пов'язаних із сонячноюенергетикою.
Проблема забезпечення електричною енергією багатьох галузей світовогогосподарства, постійно зростаючих потреб населення Землі стає заразусе більш насущною.
1. Загальні відомості про Сонце
Сонце - центральне тіло Сонячної системи, розпечений плазмовий кулю,типова зірка-карлик спектрального класу G2.
Характеристики Сонця
1.Маса M S ~ 2 * 10 23 кг
2.R S ~ 629тис. км
3.V = 1,41 * 10 27 м 3 , що майже в 1300 тис. разів перевершує обсяг Землі,
4.середня щільність1,41 * 10 3 кг/м 3 ,
5.світність L S = 3,86 * 10 23 кВт,
6.ефективнатемпература поверхні (фотосфера) 5780 К,
7.період обертання(Синодичний) змінюється від 27 добу на екваторі до 32 сут. біля полюсів,
8.прискореннявільного падіння 274 м/с 2 (при такому величезному прискоренні силитяжкості людина масою 60 кг важив би більше 1,5 тонни).
Будівля Сонця
У центральній частині Сонця знаходиться джерело його енергії, або, кажучиобразною мовою, та "грубка", яка нагріває його і не дає йому охолонути. Цяобласть називається ядром (див. рис.1). У ядрі, де температура сягає 15 МК,відбувається виділення енергії. Ядро має радіус не більше чверті загальногорадіусу Сонця. Однак у його обсязі зосереджена половина сонячної маси івиділяється практично вся енергія, яка підтримує світіння Сонця.
Відразу навколо ядра починається зона променистої передачі енергії, де вонапоширюється через поглинання і випромінювання речовиною порцій світла - квантів.Кванту потрібно дуже багато часу, щоб просочитися через щільне сонячнеречовина назовні. Так що якщо б "грубка" всередині Сонця раптом згасла, то миб дізналися про це лише мільйони років опісля.
Рис. 1 Будівля Сонця
На своєму шляху через внутрішні сонячні шари потік енергії зустрічаєтаку область, де непрозорість газу сильно зростає. Це конвективна зонаСонця. Тут енергія передається вже не випромінюванням, а конвекцією. Конвективназона починається приблизно на відстані 0,7 радіусу від центру і простягаєтьсяпрактично до самої видимої поверхні Сонця (фотосфери), де перенесенняосновного потоку енергії знову стає променистим.
Фотосфера - це випромінює поверхня Сонця, яка має зернистуструктуру, звану грануляцією. Кожне таке "зерно" розміроммайже з Німеччини і являє собою піднявся на поверхню потік гарячогоречовини. На фотосфері часто можна побачити відносно невеликі темніобласті - сонячні плями. Вони на 1500 Лљ С холодніше навколишнього їх фотосфери,температура якої досягає 5800 Лљ С. Через різницю температур зфотосферою ці плями і здаються при спостереженні в телескоп абсолютно чорними.Над фотосферою розташований наступний, більш розріджене шар, званийхромосферою, тобто "пофарбованої сферою". Таку назву хромосфераотримала завдяки своєму червоному кольору. І, нарешті, над нею знаходиться дужегаряча, але і надзвичайно розріджена частина сонячної атмосфери - корона.
2. Сонце - джерело енергії
Наше Сонце - це величезний світитьсягазова куля, всередині якого протікають складні процеси і в результатібезперервно виділяється енергія. Енергія Сонця є джерелом життя нанашій планеті. Сонце нагріває атмосферу і поверхню Землі. Завдяки сонячнійенергії дмуть вітри, здійснюється круговорот води в природі, нагріваються моряі океани, розвиваються рослини, тварини мають корм. Саме завдякисонячному випромінюванню на Землі існують викопні види палива. Сонячнаенергія може бути перетворена в теплоту або холод, рушійну силу іелектрику.
Сонце випаровує воду з океанів, морів, з земної поверхні. Воно перетворюєцю вологу в водяні краплі, утворюючи хмари і тумани, а потім змушує її зновупадати на Землю у вигляді дощу, снігу, роси або інею, створюючи, таким чином,гігантський круговорот вологи в атмосфері.
Сонячна енергія є джерелом загальної циркуляції атмосфери іциркуляції води в океанах. Вона як би створює гігантську систему водяного іповітряного опалення нашої планети, перерозподіляючи тепло по земнійповерхні.
Сонячне світло, потрапляючи на рослини, викликає в нього процес фотосинтезу,визначає ріст і розвиток рослин; потрапляючи на грунт, він перетворюється в тепло,нагріває її, формує грунтовий клімат, даючи тим самим життєву силузнаходяться в грунті насінню рослин, мікроорганізмів і населяють її живимістотам, які без цього тепла перебували у стані анабіозу (сплячки).
Сонце випромінює величезну кількість енергії - приблизно 1,1 x10 20 кВт В· год в секунду. Кіловат В· годину - це кількість енергії, необхідне для роботилампочки розжарювання потужністю 100 ват протягом 10 годин. Зовнішні шариатмосфери Землі перехоплюють приблизно одну мільйонну частину енергії,випромінюваної Сонцем, або приблизно 1500 квадрильйонів (1,5 x 10 18 )кВт В· год щорічно. Однак тільки 47% всієї енергії, або приблизно 700квадрильйонів (7 x 10 17 ) кВт В· год, досягає поверхні Землі. Решта 30% сонячної енергіївідбивається назад у космос, приблизно 23% випаровують воду, 1% енергії припадаєна хвилі й течії і 0,01% - на процес утворення фотосинтезу в природі.
2.1 Дослідження сонячної енергії
Чому Сонце світить і не остигає вже мільярди років? Яке В«паливоВ»дає йому енергію? Відповіді на це питання вчені шукали століттями, і лише на початкуXX століття було знайдено правильне рішення. Тепер відомо, що, як і іншізірки, світить завдяки що протікають в його надрах термоядерним реакцій.
Якщо ядра атомів легких елементів зіллються в ядро ​​атома більш важкогоелемента, то маса нового виявиться менше, ніж сумарна маса тих, з якихвоно утворилося. Залишок маси перетворюється на енергію, яку забирають частинки,звільнилися в ході реакції. Ця енергія майже повністю переходить в тепло...
