Sunce je izvor naše energije za sve procese koji se odvijaju na Zemlji. Zato nam je bitno koliko energije dospijeva u kojemu trenutku na njezinu površinu. Na svojim mobilnim uređajima imate sat i mogućnost namještanja vremenskih zona i aplikacija koje ukazuju na vrijeme na određenome području. Uzmite kartu i na njoj ucrtajte mjesta gdje mislite da je sada noć, a gdje dan. Pretpostavite gdje je trenutačno ljeto, a gdje zima. Zapišite pretpostavke i vratite se na njih kad proučite sadržaj ovoga DOS-a.
Sunčeve zrake ne dolaze do Zemljine površine pod istim kutom. Zemljina je os nagnuta i Zemlja kruži oko Sunca po svojoj putanji tako da joj je jedan pol uvijek više nagnut prema Suncu od onoga drugog.
U kojim će položajima biti Zemlja u odnosu na Sunce kada će primati najviše, a kada najmanje Sunčeve energije?
Slika 1.3.1.: Dopiranje Sunčevih zraka u različitim godišnjim dobima. Kad Sunčeve zrake dolaze pod većim kutom: za vrijeme ljeta ili zime?
Osim kuta pod kojim će prodrijeti Sunčeve zrake, količina energije koja će dospjeti do Zemlje ovisi i o udaljenosti Zemlje od Sunca.
Za datume početka godišnjih doba uzimaju se 21. ožujka – proljeće, 21. lipnja – ljeto, 23. rujna – jesen i 21. prosinca – zima. Prvi dan ljeta Sunčeve zrake najduže obasjavaju određeni dio planeta, a prvi dan zime dan je najkraći.
Sunčevo zračenje na Zemlji omogućuje dvije vrste energija: svjetlosnu i toplinsku. Svjetlosnu energiju iskorištavaju biljke, alge i cijanobakterije za proces fotosinteze.
Vodu biljke uzimaju iz tla s pomoću korijenovih dlačica. Nakon što uđu u biljku i voda i ugljikov(IV) oksid, oni odlaze u list gdje se odvija proces fotosinteze. U procesu fotosinteze svjetlosna se energija pretvara u kemijsku energiju.
Slika 1.3.2.: Fotosinteza
Procesom fotosinteze nastaju kisik, šećer i voda. Jednim se dijelom kisika biljka koristi za svoje životne procese, a veći dio izbacuje u okoliš. Kad je biljci potrebna energija, ona uzima šećer nastao fotosintezom. Procesima u tijelu taj se šećer pretvara u energiju neophodnu za rast i razvoj. Dio šećera biljka neće odmah iskoristiti, već će ga pohraniti u svoje organe, primjerice, u korijen ili stabljiku.
Za razliku od biljaka neki drugi organizmi ne mogu sami stvarati spojeve bogate energijom. Primjerice, životinje će energiju dobiti od hrane koju pojedu. U tijelima svih organizama oslobodit će se energija iz spojeva bogatih energijom s pomoću kisika. Taj proces naziva se stanično disanje jer se odvija u stanicama. Tijekom staničnoga disanja nastat će voda i ugljikov(IV) oksid.
Koji spojevi sudjeluju u procesu staničnoga disanja i fotosinteze? Koja je razlika između procesa fotosinteze i staničnoga disanja s obzirom na energiju i tvari koje u njima sudjeluju?
Sva živa bića povezana su procesom staničnoga disanja i fotosinteze.
Proučite pokus za dokazivanje procesa fotosinteze.
Osim za dobivanje energije kisik je neophodan i za gorenje. Taj proces gorenja tvari odvija se sve dok u okolini ima prisutnoga kisika. U 18. stoljeću već je bio poznat proces fotosinteze, ali se istraživalo kako se on odvija. Pod veliko stakleno zvono stavljena je biljka i svijeća. Svijeća je upaljena i onoga trenutka kad je ponestalo kisika, ona se ugasila. I tijekom idućega razdoblja biljka je normalno nastavila rasti. Što bi se dogodilo da su nakon desetak dana opet pokušali upaliti svijeću pod zvonom?
Da bi došle do za život potrebne energije, životinje jedu hranu.
Rastu li biljke tijekom cijele godine jednakim intenzitetom? Kada one intenzivno rastu? Kada miruju? Kako će to utjecati na životinje koje se hrane biljkama ili njihovim dijelovima?
Neke životinje ljeti i ujesen pripremaju se za razdoblje kad će hrane biti manje, stoga jedu veću količinu hrane i tako nakupljaju energiju u svojemu tijelu. Time njihova tijela postaju veća zbog nakupljanja masnoga tkiva prepunoga energije. Postoje i drugi načini spremanja za zimske mjesece i oskudnu količinu hrane: višak hrane koji nađu neke životinje spremaju.
Ljeti i ujesen medvjedi se intenzivno pripremaju za zimsko mirovanje. Pripreme se sastoje u tome što nastoje pojesti više nego što im je za preživljavanje neophodno i onda dio energije koji ne upotrijebe za svakodnevne aktivnosti skladište u obliku masnoga tkiva. Zimi se uvlače u svoja skloništa, brloge, i miruju većinu zimskih mjeseci.
Vjeverica će zakopavati npr. sjemenke ne bi li za vrijeme zimskih mjeseci imala što jesti. Neke će zakopane sjemenke pronaći, ali dio neće. Iz njih će u proljeće izrasti nove biljke.
Dio energije koja se unese hranom iskoristi se za životne funkcije (rast, razvoj, kretanje), a dio se pretvara u toplinsku energiju. Svako živo biće ima određenu temperaturu tijela. Tako je temperatura tijela ljudi 37 °C. Ako je ona ispod ili iznad te vrijednosti, događaju se promjene u radu stanica, što nije poželjno.
Neke životinje nije moguće vidjeti tijekom hladnih, zimskih dana. Tako, primjerice, zmije i žabe provode zimske mjesece mirujući. Koji su mogući razlozi tomu? Njihovo tijelo nije sposobno regulirati tjelesnu temperaturu. Na temperaturu njihova tijela utječe i temperatura okoliša. Ako je ona niža, snizit će se temperatura njihova tijela. Za takve vrste životinja kaže se da su hladnokrvne. Kukci, gušteri, žabe, zmije i ribe primjeri su hladnokrvnih životinja.
Neke životinje mogu imati stalnu tjelesnu temperaturu neovisno o tome kakva je temperatura okoliša. Za te životinje kažemo da su toplokrvne životinje. Mačka, pas, konj, ovca, vrabac, svraka i papiga tigrica primjeri su toplokrvnih životinja. Da bi zadržali temperaturu svoga tijela, imaju razvijene određene prilagodbe koje im u tome pomažu.
Toplina se prenosi s jednoga tijela na drugo. Ulijete li u čašu vrući čaj, čaša će vrlo brzo biti vruća. Dodate li u čaj šećer ili sok limuna te promiješate sve metalnom žličicom, ona će se ugrijati. Isto se događa i s ljudskim tijelom. Ako ste u području gdje je hladno, vaše će tijelo svoju toplinu otpuštati i vi ćete gubiti toplinu.
Proučite slike nekih životinja i klikom na njih pročitajte o mehanizmima koje one posjeduju za očuvanje topline svoga tijela.
Jeste li primijetili da ptice zimi izgledaju debeljuškasto? Kad im je zima, ptice podignu svoje perje i time omoguće da među perje uđe zrak. Budući da zrak slabo provodi toplinu, ptice si omoguće da se njihova toplina tijela ne prenosi na okolinu, već da se zadrži. Isti proces događa se u životinja koje imaju krzno.
Ris ima gusto krzno koje mu omogućuje nesmetani boravak na snijegu.
Pingvin ima naslage masnoće i perje koje ga štiti od hladnoće. Njegovo mladunče ima posebno građeno perje koje omogućuje dodatno zadržavanje topline.
Da bi se zaštitile od niskih temperatura i/ili vjetra, neke životinje, primjerice medvjedi, za vrijeme zimskih mjeseci imaju deblje krzno. U proljeće, kad nastupe više temperature, gube dio dlaka. Taj proces naziva se linjanje.
Biljke se ne mogu aktivno pokretati. Kad se one razmnožavaju, izrastaju nove biljke i tako se širi njihovo područje rasprostranjenosti. One imaju neke prilagodbe koje im omogućuju da njihovi potomci rastu i na drugim područjima.
Slika 1.3.3.: Sjemenke maslačka
Maslačku možemo i mi pomoći da se raširi. Sigurno ste i vi to radili. Kad puhnete u sjemenke, vi ste omogućili da one polete i prijeđu određenu udaljenost. Isto će napraviti i vjetar.
Pelud mnogih biljaka, koja je neophodna za njihovo razmnožavanje, raznosi se vjetrom.
Energija se ne može stvoriti ili uništiti, može se jedino pretvarati u različite oblike. Ona se ne može vidjeti, ali se mogu primijetiti njezine pretvorbe.
Izvori energije mogu se podijeliti na neobnovljive i obnovljive:
Neobnovljivi izvori energije su fosilna goriva: ugljen, nafta, zemni plin te nuklearna goriva. Njihove su zalihe ograničene, što znači da će se nakon nekoga vremena njihova nalazišta iscrpiti.
Obnovljivi izvori energije se neprestano obnavljaju u prirodi. U obnovljive izvore energije ubrajamo: Sunčevu energiju, energiju vjetra, energiju vode, geotermalnu energiju i energiju iz biomase.
Hrvatska je zemlja bogata obnovljivim izvorima energije, a istovremeno troši velike količine neobnovljivoga energenta – zemni plin. Dio plina dobivamo iz svojih zaliha, a dio kupujemo.
Odaberite regiju ispod i pokušajte za svaku od njih povući u području točkica postrojenja koja se najčešće koriste za pretvorbu energije.
U 18. st. izumljen je parni stroj. Tada su konstruirani prvi parobrodi i parne lokomotive. Bio je to brži način kretanja od dotadašnjega. Princip rada bio je jednostavan: gorenjem ugljena oslobađala se energija koja se prenosila na čestice vode. Voda se zagrijavala te je tako prelazila iz tekućega agregacijskog stanja u plinovito. Nastala je para onda pokretala, primjerice, lopatice od parobroda.
Pokretanje s pomoću vodene pare događa se ponekad i u vašim kuhinjama. Opišite takav jedan događaj.
.jpg)
Slika 1.3.4.: Parni strojevi pokretani energijom dobivenom od energije vode
U 19. stoljeću napušta se korištenje energije vode za pokretanje i sve se više upotrebljava električna energija i energija dobivena od nafte. Konstruiraju se automobili koji za pogon trebaju kemijsku energiju iz nafte. Pritom ju pretvaraju u mehaničku i toplinsku energiju. Električna energija omogućila je primjenu mnogih aparata koji nam olakšavaju svakodnevni život.
Veliku ulogu u otkrićima povezanim s električnom energijom te kako ju upotrijebiti u našu korist imao je NikolaTesla. Rodio se u Lici, školovao se u Hrvatskoj i Austriji. Veći je dio života radio i stvarao u Sjedinjenim Američkim Državama, gdje je i umro, u New Yorku. On je zaslužan za brojne izume, ali i usavršavanja dotadašnjih izuma. Zaslužan je i za usavršavanje pretvorbe mehaničke energije u električnu energiju.
Slika 1.3.5.: Nikola Tesla (1856. – 1943.), rođen u Smiljanu, mjestu pokraj Gospića
Zahvaljujući izumima Nikole Tesle osposobljena je za rad i prva hidroelektrana na slapovima rijeke Niagare. Ona pretvara energiju vode u mehaničku energiju, a nakon toga u električnu energiju.
Slika 1.3.6.: Slapovi rijeke Niagare, granica Sjedinjenih Američkih Država i Kanade
Rješavajući interaktivni zadatak, doznajte više o pretvorbi energije unutar elektrana.
S pomoću fotografije u prilogu odgovorite na pitanja o pretvorbi energije unutar elektrane.
Što je glavni izvor energije u prikazanoj elektrani? .
Koji se oblik energije oslobađa u spalionici elektrane? .
Vodena para pokretanjem turbina oslobađa energiju , koja se u pretvara u energiju.
Ljudi danas potiču pretvorbe energija u velikim razmjerima. Promotrite samo oko sebe koliko je situacija tijekom dana kad vam je potrebna električna, toplinska, mehanička, svjetlosna ili neka druga energija. Nisu te potrebe za energijom jednake kod svih ljudi na planetu. Postoje zemlje koje imaju veće potrebe za energijom i one koje imaju manje ili vrlo male potrebe.
Na potrošnju energije svakako treba paziti. Živimo u vremenu kad se iscrpljuju zalihe neobnovljivih izvora energije, a još uvijek obnovljivi izvori nisu dovoljno zastupljeni. Također broj stanovnika i njihove potrebe postaju sve veće i zadovoljavaju se potrošnjom velike količine energije. Međutim, čovjek često rasipa energiju, a jedan je primjer svjetlosno onečišćenje.
Slika 1.3.7.: Svjetlosno onečišćenje
Svjetlosno onečišćenje nastaje zbog pretjeranoga korištenja rasvjete noću i izvan područja za koje je rasvjeta potrebna. Osim što se tako nepotrebno troši energija, svjetlosno onečišćenje ima i negativne posljedice na živi svijet jer pretjerana svjetlost noću može remetiti njihove životne cikluse.
Slika prikazuje različite žarulje: klasičnu žarulju, štednu žarulju i halogenu žarulju. Kod uporabe žarulja električna se energija pretvara u svjetlosnu i toplinsku energiju. Obična žarulja čak i do 80 % električne energije pretvori u toplinsku. Kod štedne žarulje samo se 10 % - 15 % pretvori u toplinsku energiju, a kod led žarulje, koja je također štedna, samo 2 % - 3 %. Led žarulja energetski je najučinkovitija.
.jpg)
Slika 1.3.8.: Različite vrste žarulja
Prilikom kupnje kućanskih aparata poput perilice rublja ili hladnjaka, na aparatima stoji oznaka njihove energetske učinkovitosti. Uređaji su prema potrošnji električne energije podijeljeni na sedam razreda energetske učinkovitosti koji se označuju slovima. Najnižu energetsku učinkovitost ima uređaj s oznakom G, a najvišu energetsku učinkovitost ima uređaj s oznakom A. U posljednje vrijeme usavršavanjem uređaja došlo je do potrebe viših stupnjeva te su se uvele oznake A+ i A++. Potraži koje su oznake na uređajima koje imate u svojim kućanstvima.
Slika 1.3.9.: Oznaka energetske učinkovitosti uređaja
Uporaba fosilnih goriva za dobivanje energije za rad npr. strojeva u tvornicama ili kretanje brodova, automobila i zrakoplova dovela je i do nekih neželjenih posljedica. Sagorijevanjem fosilnih goriva nastaju tvari koje su štetne za zdravlje živih bića, ali se i povećava temperatura naše atmosfere. To za posljedicu ima promjenu klime i mijenjanje životnih uvjeta na staništima. Upravo zato potiče se korištenje drugih izvora energije: obnovljivih izvora. Tako se želi i dalje postizati određeni razvoj, ali da on bude održiv, odnosno da se spriječi daljnje zagađivanje okoliša.
Slika 1.3.10.: Punjenje električnog automobila
Danas se potiče kupnja i uporaba automobila koji se umjesto fosilnim gorivom koriste električnom energijom za pokretanje. Možda ste primijetili da postoje posebno postavljena mjesta na nekim parkiralištima koja su osigurana za punjenje automobila na električni pogon.
Proučite priloženi grafički prikaz. Prelaskom miša preko određenih dijelova, saznajte na što se najviše troši energija u prosječnom europskom kućanstvu.
Proučite priloženi grafički prikaz i doznajte na što se najviše troši energija u prosječnome europskom kućanstvu.
Sunce je izvor energije za sve procese koji se odvijaju na Zemlji. Biljke procesom fotosinteze stvaraju spojeve bogate energijom. Životinje mogu uzimati te spojeve i s pomoću kisika oslobađati energiju u svome organizmu. Taj se proces naziva stanično disanje. Živim bićima energija treba i za zagrijavanje tijela. Neke životinje mogu imati stalnu tjelesnu temperaturu neovisno o tome kakva je temperatura okoliša. Za te životinje kažemo da su toplokrvne životinje. Ako im temperatura tijela ovisi o okolišu, tada su to hladnokrvne životinje.
Izvori energije mogu biti obnovljivi ili neobnovljivi. Fosilna goriva i nuklearna energija neobnovljivi su izvori energije. Sunčeva energija, energija vjetra, energija vode, geotermalna energija i energija iz biomase obnovljivi su izvori energije. Strojevi, različiti uređaji, prijevozna sredstva trebaju energiju za pokretanje, za obavljanje nekoga oblika rada i tu energiju dobivaju pretvorbama iz obnovljivih i iz neobnovljivih izvora energije. U kućanstvima se najčešće upotrebljava električna energija.
