Giải chuyên đề học tập Vật lí 10 Cánh diều bài 2: Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

I. NHU CẦU SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG

Câu hỏi: Những loại năng lượng nào sẽ dần bị cạn kiệt theo thời gian?

a, Năng lượng từ khí thiên nhiên

b, Năng lượng gió

c, Năng lượng từ dầu mỏ

d, Năng lượng từ than đá

Năng lượng từ khí thiên nhiên, năng lượng từ dầu mỏ, năng lượng từ than đá là những năng lượng sẽ dần bị cạn kiệt theo thời gian. Vì:

• Đây là những nguồn năng lượng không tái tạo, chúng phải mất hàng triệu năm, thậm chí là trăm triệu năm mới có thể hình thành, con người khai thác bừa bãi, sử dụng quá nhiều thì nguồn năng lượng này sẽ cạn kiệt.
• Năng lượng gió là nguồn năng lượng tái tạo, gần như vô hạn.

II. SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH

1. Than đá

Câu hỏi: Sử dụng than đá có những ưu điểm và nhược điểm gì?

Ưu điểm: Dễ khai thác, dễ chế biến, dễ trao đổi mua bán, dễ vận chuyển hơn so với dầu mỏ và khí tự nhiên. Hơn nữa, công nghệ đốt than tương đối đơn giản, có thể phát triển ở quy mô công nghiệp lớn.

Nhược điểm:

• Khai thác than đá tạo ra lượng lớn bụi than, nước thải chứa tro than, kim loại nặng gây ô nhiễm đất, nước.
• Đốt than đá đã tạo ra các loại khí độc như SO2, CO, NO2,… và bụi mịn gây hại cho phổi, tim và hệ thần kinh của con người.

2. Dầu mỏ

Câu hỏi: Sử dụng dầu mỏ có những ưu điểm và nhược điểm gì?

Ưu điểm:

• Chế tạo ra nhiều nhiên liệu: khí hóa lỏng, xăng dầu, các sản phẩm hóa dầu như dung môi, phân bón hóa học, chất dẻo, thuốc trừ sâu, nhựa đường, dược phẩm.
• Cung cấp năng lượng cho hầu hết các phương tiện giao thông: xe máy, ô tô, tàu hỏa, …

Nhược điểm:

• Hầu hết các phương tiện giao thông vận tải sử dụng xăng, dầu, phát thải khí độc hại như carbon monoxide, hydrocarbon, nitrogen oxide và bụi mịn.
• Chế biến dầu có thể gây ô nhiễm dầu, phát tán kim loại nặng, trong đó có cả chất phóng xạ.
• Thăm dò ngoài khơi và khai thác dầu làm xáo trộn môi trường biển. Những sự cố tràn dầu đã làm hư hại nghiêm trọng hệ sinh thái tự nhiên.

3. Khí thiên nhiên

Câu hỏi: Sử dụng khí thiên nhiên có những ưu điểm và nhược điểm gì?

Ưu điểm: Khí tự nhiên là năng lượng hóa thạch được coi là một trong những năng lượng thân thiện nhất với môi trường, vì dư lượng của nó phân tán nhanh chóng trong khí quyển và không nhất quán. Khai thác và phân phối của nó tương đối rẻ tiền, cũng cho phép nó dễ tiếp cận hơn cho người tiêu dùng cuối cùng hơn các loại nhiên liệu khác. Nó có thể được lưu trữ theo nhiều cách, thích ứng với yêu cầu của người dùng.

Nhược điểm: Quá trình khai thác, lưu trữ, vận chuyển và sử dụng khí tự nhiên phát thải chất phóng xạ, khí độc CO và khí methane – khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh hơn so với CO2. Rò rỉ khí thiên nhiên có thể gây cháy nổ rất nguy hiểm, tổn hại tài sản và cả tính mạng con người.

4. Mưa acid- hậu quả tiêu cực của việc sử dijng quá mức nhiên liệu hóa thạch

Vận dụng: Phân tích những tác động của việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch hiện nay đối với môi trường, kinh tế và khí hậu.

Hậu quả tiêu cực của việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch quá mức đó chính là mưa acid.

Đối với môi trường: Ảnh hưởng đến bầu khí quyển, gây hậu quả không tốt lâu dài đến Trái Đất. Khi mưa axit kéo dài sẽ làm hạn chế tầm nhìn do trong bầu khí quyển hình thành các hạt sulfate, nitrate.

Đối với kinh tế: Thiệt hại vật chất lớn nhất từ mưa axit mang đến cho con người là làm xói mòn bề mặt các công trình kiến trúc. Minh chứng cụ thể như mưa axit đã làm hòa tan các loại đá như sa thạch, vôi, cẩm thạch. Ngoài ra, hiện tượng này còn ăn mòn các đồ làm từ sứ hay dệt may, sơn và kim loại. Các đồ dùng được làm từ da và cao su sẽ xấu đi và bị ăn mòn do tiếp xúc trực tiếp với mưa axit.

Đối với khí hậu: Bầu không khí sẽ hình thành các sương mù axit, ảnh hưởng đến khả năng lan truyền ánh sáng của Mặt Trời. Đặc biệt là ở vùng Bắc Cực, hiện tượng này đã ảnh hưởng đến sự phát triển của địa y và quần thể tuần lộc, nai tuyết, mưa acid ngăn Trái Đất nóng lên.

III. SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN

Câu hỏi: Sử dụng năng lượng hạt nhân có những ưu điểm và nhược điểm gì?

Ưu điểm của điện hạt nhân:

• Điện hạt nhân thải ra một lượng tương đối thấp khí cacbon điôxít (CO2). Phát thải khí nhà kính thấp do đó các nhà máy điện hạt nhân chỉ góp phần tương đối bé vào sự nóng lên toàn cầu.
• Đây là công nghệ sẵn có, không đòi hỏi phải nghiên cứu, phát triển nhiều.
• Có thể phát được một sản lượng điện cao chỉ với một nhà máy duy nhất.

Nhược điểm của điện hạt nhân:

• Chất thải phóng xạ vẫn còn là một vấn đề chưa được giải quyết. Chất thải từ năng lượng hạt nhân cực kỳ nguy hiểm và phải được bảo quản cẩn thận trong hàng ngàn năm (10.000 năm theo các tiêu chuẩn của Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ).
• Rủi ro cao: Mặc dù có một tiêu chuẩn an toàn cao nói chung, nhưng các tai nạn vẫn có thể xảy ra. Việc xây dựng một nhà máy với độ an toàn 100% là không thể. Luôn luôn có một xác suất nhỏ sẽ xảy ra sự cố. Hậu quả của một tai nạn là có sức tàn phá tuyệt đối tới cả con người lẫn tự nhiên. Các nhà máy điện hạt nhân (và các hầm lưu trữ chất thải hạt nhân) càng được xây dựng nhiều, thì xác suất xảy ra các sự cố thảm khốc đâu đó trên thế giới càng cao.
• Nguồn nguyên liệu cho năng lượng hạt nhân là Uranium. Uranium là một nguồn tài nguyên khan hiếm, dự trữ Uranium ước tính chỉ đủ cho từ 30 đến 60 năm tới tùy thuộc vào nhu cầu thực tế.
• Các nhà máy điện hạt nhân cũng như chất thải hạt nhân có thể là mục tiêu hàng đầu của các cuộc tấn công khủng bố.
• Trong quá trình vận hành các nhà máy điện hạt nhân, chúng thải ra một lượng chất thải phóng xạ, rồi lần lượt có thể được sử dụng cho sản xuất vũ khí hạt nhân. Ngoài ra, bí quyết tương tự thường được dùng để thiết kế các nhà máy điện hạt nhân có thể dùng để chế tạo vũ khí hạt nhân ở một mức độ nhất định nào đó (phổ biến vũ khí hạt nhân).

IV. SUY GIẢM TẦNG OZONE

Câu hỏi:

Quan sát hình 2.10 và mô tả khả năng hấp thụ của các bức xạ cực tím UV-A, UV-B, UV-C của tầng ôzne

Lỗ thủng ozone được hiểu như thế nào? SUy giảm tầng ozone là gì?

V. BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Câu hỏi: Phân biệt giữa khí hậu và thời tiết.

Giống nhau: Thời tiết và khí hậu đều diễn ra trong một vùng nhất định, đều có các yếu tố: không khí, nhiệt độ, áp suất, lượng mưa,…

Khác nhau: 

Để kiểm tra sự khác nhau giữa khí hậu và thời tiết phải phụ thuộc vào thời gian và tính chất của nó, bởi:

• Thời tiết là biểu hiện của các hiện tượng khí tượng xảy ra trong một thời gian ngắn và vị trí xác định, nó luôn thay đổi.
• Còn khí hậu là sự lặp đi lặp lại của tình hình thời tiết ở một địa phương trong một thời gian dài và nó đã trở thành quy luật.

1. Biểu hiện của biến đổi khí hậu

Luyện tập: Khí nào trong nhứng khí nhà kính sau hoàn toàn do hoạt động của con người tạo ra?

a, Carbon dioxide

b, Methane.

c, Ozone.

d, Dinitrogen oxide.

e, Halocacbon.

Trong những khí nhà kính Carbon dioxide, Methane, Dinitrogen oxide hoàn toàn do hoạt động con người tạo ra.

3. Tác động của biến đổi khí hậu

Luyện tập: Những hiện tượng nào sau đây là biểu hiện của biến đổi khí hậu?

a, Núi lửa phun trào

b, Băng tan ở địa cực

c, Nhiệt độ trung bình của Trái đất giảm

d, Mực nước biển dâng lên

e, Rét nàng bân

Hiện tượng: núi lửa phun trào, băng tan ở địa cực, nhiệt độ trung bình của Trái Đất giảm. Mực nước biển dâng lên là biểu hiện của biến đổi khí hậu.

Hiện tượng rét nàng Bân là hiện tượng xảy ra hằng năm theo quy luật ở Việt Nam.

Câu hỏi: Khí nhà kính nào phát thải nhiều nhất từ hoạt động của con người

• Khí nhà kính phát thải nhiều nhất từ hoạt động của con người là CO2 (chủ yếu trong lĩnh vực năng lượng, công nghiệp, giao thông vận tải), CH4 trong nông nghiệp, khai thác dầu khí, khai thác than.

Vận dụng: Lấy ví dụ về hiện tượng thời tiết cực đoan ở Việt Nam mà bạn biết trong vài năm gần đây.

Các hiện tượng thời tiết cực đoan trải dài rộng khắp các miền của đất nước, trong đó điển hình là hiện tượng khô hạn và mưa cực đoan ở miền Trung, rét đậm và rét hại ở miền núi phía Bắc; hạn hán và xâm nhập mặn, triều cường ở miền Nam.

Vận dụng: Lập kế hoạch và thực hiện dự án: Tìm hiểu biện pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả.

• Thảo luận các câu hỏi định hướng:
• Tình trạng ô nhiễm do sử dụng nhiên liệu hóa thạch quá mức ở địa phương bạn như thế nào?
• Tại sao cần sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả?
• Hiện nay có những biện pháp nào nhằm sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, đảm bảo an ninh năng lượng, khắc phục tình trạng ô nhiễm môi trường, bảo vệ tầng Ozone và giảm thiểu tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu?
• Cá nhân, gia đình, nhà trường và cộng đồng nơi bạn sinh sống có thể tham gia thực hiện các giải pháp này như thế nào?

Lưu ý:

Cần phân tích sự vận dụng các kiến thức, kĩ năng vật lí để giải thích các biện pháp đặt ra.

Nếu có một số kiến thức liên quan chưa học, hãy tìm hiểu ở sách báo và các trang web tin cậy.

Tình trạng ô nhiễm do sử dụng nhiên liệu hóa thạch quá mức ở địa phương em là gây ô nhiễm môi trường:

• Ô nhiễm không khí: Khi đốt nhiên liệu hóa thạch, chúng thải ra nhiều chất thải độc hại như benzen, formaldehyde.
• Ô nhiễm nguồn nước: Đường thủy đang bị đe dọa bởi sự phát triển của than, dầu và khí đốt vì hoạt động khai thác than rửa trôi axit và đất đá vào nguồn nước tự nhiên; Các trường hợp rò rỉ dầu trong quá trình khai thác và vận chuyển gây ô nhiễm nước ngọt và phá hủy hệ sinh thái.

Cần sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả vì đó chính là tiết kiệm tiền cho bạn và gia đình; Góp phần đảm bảo nhu cầu điện, gas, xăng… cho gia đình bạn vè thế hệ con cháu của bạn; Góp phần hạn chế cắt điện luân phiên tại khu vực bạn ở; Góp phần bảo vệ sự trong lành của môi trường – chính là bảo vệ sức khỏe cho bạn và cả gia đình.

Hiện nay có những biện pháp nào nhằm sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, đảm bảo an ninh năng lượng, khắc phục tình trạng ô nhiễm môi trường, bảo vệ tầng Ozone và giảm thiểu tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu.

• Đối với đồ gia dụng: Tăng nhiệt độ của tủ lạnh, Tủ lạnh tiêu thụ khoảng 20% lượng điện so với tất cả các đồ gia dụng trong gia đình. Đảm bảo công tắc chế độ tiết kiệm điện luôn được bật.
• Đặt máy giặt ở chế độ nước ấm hoặc lạnh, không để chế độ giặt nước nóng.
• Giảm nhiệt độ của bình đun nước nóng, thay vì đặt nhiệt độ là 600C thì hãy đặt 500C. Nếu mỗi gia đình giảm nhiệt độ của bình nước nóng xuống 100C thì mỗi năm chúng ta sẽ giảm được 45 triệu tấn khí CO2 phát thải.
• Nên chọn những sản phẩm tiết kiệm năng lượng khi thay thế đồ gia dụng cũ.
• Không nên quá lạm dụng máy sưởi và máy điều hòa; thường xuyên làm sạch và thay tấm lọc.
• Nên đi bộ, đi xe đạp, đi chung xe hoặc sử dụng phương tiện công cộng bất cứ khi nào có thể.
• Khi có điều kiện mua xe mới, nên chọn loại tiết kiệm xăng.
• Giảm lượng chất thải sinh hoạt, nếu xe của bạn có lắp điều hòa, nên tái chế môi chất làm lạnh của hệ thống này.
• Cách nhiệt cho tường và mái: Việc này giúp giảm 20% đến 30% chi phí năng lượng và giảm từ 300 kg đến 2.500 kg lượng CO2 phát thải mỗi năm.
• Trồng nhiều cây cối và tường nhà màu sáng: Nếu bạn sống ở những nước có khí hậu nóng hoặc sơn màu tối nếu bạn sống ở nơi khí hậu lạnh. Việc giảm năng lượng tiêu thụ nhờ tận dụng bóng mát của cây cối dùng màu sơn thích hợp có thể giúp bạn giảm được đến 2.4 tấn CO2 mỗi năm.

Cá nhân, gia đình, nhà trường và cộng đồng nơi bạn sinh sống có thể tham gia thực hiện các giải pháp trên.