Uczeń, jak każdy człowiek, chce umieć coś zrobić samodzielnie Spisy zadań Rozwiązane zadania z fizyki szkolnej - gimnazjum i szkoły ponadgimnazjalne (licea i technika) 121. Energia Słońca

Skąd wzięła się energia w paliwach kopalnych?

Jak doszło do tego, że możemy spalać produkty przetwarzania ropy naftowej, gazu ziemnego, węgla?

Zadanie

Oszacować wielkości:

• Energii docierającej do paneli statku kosmicznego w ciągu 1 minuty.
  Obliczenia wartości tej energii - rozwiązanie 1
  Obliczenia wartości tej energii - rozwiązanie 2


• Energii docierającej do atmosfery ziemskiej w ciągu roku


• Energii emitowanej w formie promieniowania elektromagnetycznego przez Słońce w ciągu sekundy


• Energia emitowana przez Słońce w ciągu doby


• Zużycie materii słonecznej


• Masa zużyta w ciągu życia Słońca


• Natężenie promieniowania Słońca

Źródłem energii słonecznej jest zamiana materii w promieniowanie elektromagnetyczne (światło widzialne i niewidzialne).

ATOM, Mechanika, OPTYKA, grawitacja, Elektrostatyka, Magnetyzm, Prąd elektryczny, Energia, Szybkość ruchu, Kinematyka, RUCH PO OKRĘGU, Dynamika, Elektromagnetyzm,    

Energia

Energia jest podstawowym czynnikiem decydującym obecnie o rozwoju cywilizacyjnym.

Źródła energii muszą być ograniczone - ograniczona jest bowiem ilość materii na Ziemi.

Tylko część materii ziemskiej może być nośnikiem energii.

Skąd wzięła się energia w paliwach kopalnych?

Jak doszło do tego, że możemy spalać produkty przetwarzania ropy naftowej, gazu ziemnego, węgla?

Pierwotnym źródłem energii dla paliw kopalnych jest Słońce. Zachodzące od około 5 miliardów lat procesy fuzji jądrowej powodują powstanie energii wysyłanej przez Słońce w przestrzeń kosmiczną.

Tylko skromna część energii uwalnianej w Słońcu dociera do Ziemi.

Wystarczyło to jednak na wyprodukowanie olbrzymich (ale ograniczonych!) ilości paliw kopalnych.

Podobnie Słońce jest pierwotnym źródłem energii dla biopaliw, energii płynącej wody i energii otrzymywanej za pomocą elektrowni wiatrowych.

Skąd bierzemy energię na Ziemi - jakie są pierwotnej jej źródła?

• 1. Natężenie promieniowania Słońca


• 2. Satelita na orbicie wokół Ziemi


• 3. Energia docierająca do atmosfery ziemskiej


• 4. Całkowita energia docierająca do atmosfery ziemskiej w ciągu doby

A. Obliczenia wartości energii docierającej do ogniw słonecznych satelity
Obliczenia wartości energii - rozwiązanie 1

B. Energia docierająca do atmosfery ziemskiej w ciągu roku

C. Energia emitowana przez Słońce

D. Energia emitowana przez Słońce w ciągu doby

E. Źródło energii słonecznej

F. Zużycie materii słonecznej

G. Masa zużyta w ciągu życia Słońca

H. Natężenie promieniowania Słońca

Zadanie - satelita krąży po stałej orbicie wokół Ziemi

A. Obliczenia wartości energii docierającej do ogniw słonecznych satelity

Wokół Ziemi krąży satelita z bateriami ogniw słonecznych.

Do satelity dociera promieniowanie słoneczne o natężeniu 1350 watów na metr kwadratowy.



Jaka energia dociera do baterii słonecznych w ciągu 1 minuty, jeśli ich powierzchnia wynosi 20 metrów kwadratowych, a ustawione są prostopadle do kierunku padania promieni słonecznych?



Energia E równa jest iloczynowi natężenia promieniowania k, powierzchni S prostopadłej do kierunku padania promieni i czasu t.

Energia docierająca do atmosfery ziemskiej

Jaka energia słoneczna dociera w ciągu 1 sekundy do powierzchni równej przekrojowi kuli ziemskiej?

Rozwiązanie

Energia E równa jest iloczynowi natężenia promieniowania k, powierzchni S
i czasu t.



Znamy stałą słoneczną k i czas t. Nie znamy powierzchni poprzecznego przekroju kuli ziemskiej
S.

Przekrój ten jest kołem o
promieniu R



Można teraz obliczyć tę powierzchnię i wyrazić w metrach kwadratowych lub wzór na powierzchnię S podstawić do wzoru na energię E.



W wyniku zostawiamy tylko 3 cyfry znaczące, ponieważ w każdym czynniku były tez tylko 3 cyfry znaczące.



Teraz obliczymy energię docierającą do tarczy Ziemi



Teraz obliczymy z jednego wzoru otrzymanego z podstawienia wzoru na powierzchnię S do wzoru na
energię E. We wzorze końcowym porządkujemy czynniki tak, aby stałe matematyczne były na początku wyrażenia, dalej stałe fizyczne i jeszcze dalej zmienne wielkości fizyczne.



Wystąpiła rozbieżność ale w ostatniej cyfrze znaczącej. To uzasadnia przyjętą wyżej zasadę zaokrąglania wyników obliczeń do trzech cyfr znaczących – obliczenia z końcowego wzoru dają tez tylko 3 cyfry znaczące (dwie pewne i trzecią przybliżoną).

Całkowita energia docierająca do atmosfery ziemskiej w ciągu doby.

Jaka energia dociera do tarczy Ziemi w ciągu doby?

Dane:

- stała słoneczna k,

- czas t,

- promień kuli ziemskiej R.



Szukane

Energia E=?

Rozwiązanie

Energia E równa jest iloczynowi natężenia promieniowania k, powierzchni S
i czasu t.





Skorzystamy z poprzedniego rozwiązania – wystarczy podstawić nowy czas. Zastosujemy końcowy wzór na energię



Jak ogromna jest to energia!

ATOM, Mechanika, OPTYKA, grawitacja, Elektrostatyka,  Magnetyzm, Prąd elektryczny, Energia, Szybkość ruchu, Kinematyka, RUCH PO OKRĘGU, Dynamika, Elektromagnetyzm,    

Energia docierająca do atmosfery ziemskiej w ciągu roku

Jaka energia dociera do tarczy Ziemi w ciągu 1 roku?

Dane:

- stała słoneczna k,

- czas t,

- promień kuli ziemskiej R.



Szukane

Energia E=?

Rozwiązanie

Energia E równa jest iloczynowi natężenia promieniowania k, powierzchni S
i czasu t.



Ponownie skorzystamy z
wcześniejszego rozwiązania – wystarczy podstawić nowy czas. Zastosujemy końcowy wzór na energię



Jak ogromna jest to energią!!

Energia emitowana przez Słońce

W ciągu jednej sekundy

Jaką energię emituje Słońce w ciągu sekundy?

- stała słoneczna k,

- promień orbity Ziemi R w
ruchu wokół Słońca.



Szukane

Energia E=?

Rozwiązanie

Energia E równa jest iloczynowi natężenia promieniowania k, powierzchni S
i czasu t.

Znamy stałą słoneczną k i czas t. Nie znamy powierzchni S przez którą przechodzi promieniowanie słoneczne. Powierzchnia ta to powierzchnia kuli o promieniu równym średniej odległości Ziemi od Słońca.

Można teraz obliczyć tę
powierzchnię i wyrazić w metrach kwadratowych lub wzór na powierzchnię S podstawić
do wzoru na energię E.



W wyniku zostawiamy tylko 3 cyfry znaczące, ponieważ w każdym czynniku były też tylko 3 cyfry znaczące.

Teraz obliczymy energię przechodzącą przez powierzchnię kuli o promieniu równym średniej odległości Ziemi od Słońca.



Teraz obliczymy z jednego wzoru otrzymanego z podstawienia wzoru na powierzchnię S do wzoru na energię E. We wzorze końcowym porządkujemy czynniki tak, aby stałe matematyczne były na początku wyrażenia, dalej stałe fizyczne i jeszcze
dalej zmienne wielkości fizyczne.





Energia emitowana przez Słońce w ciągu doby

Jaką energię emituje Słońce w ciągu doby?

Dane:

- stała słoneczna k,

- czas t,

- promień orbity Ziemi R w
ruchu wokół Słońca.



Szukane

Energia E=?

Rozwiązanie

Energia E równa
jest iloczynowi natężenia promieniowania k, powierzchni S
i czasu t.

Skorzystamy z rozwiązania podanego wyżej

Obliczymy energię przechodzącą przez powierzchnię kuli o promieniu równym średniej odległości Ziemi od Słońca w ciągu doby.

Obliczymy z jednego wzoru otrzymanego z podstawienia wzoru na powierzchnię S do wzoru na
energię E. We wzorze końcowym porządkujemy czynniki tak, aby stałe matematyczne były na początku wyrażenia, dalej stałe fizyczne i jeszcze dalej zmienne wielkości fizyczne.



Źródło energii słonecznej

Energia emitowana przez Słońce w postaci promieniowania powstaje w trakcie reakcji termojądrowych – syntezy jąder helu z jąder wodoru (protonów). W trakcie wędrówki przez Słońce pierwotne promieniowanie gamma ulega przekształceniu i z powierzchni Słońca emitowane
jest przede wszystkim promieniowanie w zakresie widzialnym.

W trakcie reakcji termojądrowych część materii występującej w postaci masy przekształca się w energię zgodnie ze wzorem Alberta Einsteina – zmiana energii równa jest iloczynowi zmiany masy i
kwadratu prędkości światła w próżni.

Jaka masa Słońca ulega przekształceniu w energię w ciągu sekundy? Skorzystamy z wcześniej otrzymanych wyników.

Dane:

prędkość światła c,energia emitowana przez Słońce w ciągu sekundy E.



Szukane

Masa przekształcona w energię promienistą m=?

Rozwiązanie>

Energia E równa jest iloczynowi masy przekształconej w promieniowanie m i
kwadratu prędkości światła c.



Można teraz obliczyć zmianę masy Słońca w ciągu 1 sekundy dzieląc wyemitowaną energię przez kwadrat prędkości światła.



W wyniku zostawiamy tylko 2 cyfry znaczące, ponieważ w każdym czynniku były tylko 3 cyfry znaczące, lecz trzecia z nich coraz mniej pewna.

Zużycie materii słonecznej.

Ogromna ilość masy ulega przekształceniu w energię. Jaka jest to część masy Słońca?

Dane:

masa Słońca M,

masa ulegająca przekształceniu w energię w ciągu sekundy m.

Czy możesz już sam zarabiać?

Oczywiście

Jedną z form może być pisanie e-booków.

Jak napisać taki e-book?

Jak napisać, stworzyć i zacząć sprzedawać własnego e-booka?

Na jaki temat możesz napisać e-booka?

Na każdy, na którym się znasz lepiej niż inni.

"Cechą e-booka, warunkującą jego niesamowitą popularność na zachodzie i rosnącą z miesiąca na miesiąc w Polsce, są ZEROWE koszty produkcji."

Jak napisać, stworzyć i zacząć sprzedawać własnego e-booka?

"Jeśli coś produkujemy za darmo, to nie ma ryzyka stracenia zainwestowanych pieniędzy, bo nic nie zainwestowaliśmy i jest to najlepszy z możliwych model biznesu."

Szukane:

Ułamek masy Słońca



Masa zużyta w ciągu życia Słońca



Fragment "Boskiej cząstki" Leona Ledermanna
Boska cząstka - problemy z grawitacją



ATOM, Mechanika, OPTYKA, grawitacja, Elektrostatyka, Magnetyzm, Prąd elektryczny, Energia, Szybkość ruchu, Kinematyka, RUCH PO OKRĘGU, Dynamika, Elektromagnetyzm,  

Potrzebujesz pomocy z historii starożytnej?

Oto kilka przydatnych linków
Starożytny Rzym
Ancient Rome - po angielsku
Starożytny Egipt
Starożytna Grecja
Ancient Greece - po angielsku

121.35-2011.03.22