جواب درس نهم علوم هفتم؛ صفحه ۷۷ تا ۸۳ | فصل ۹: منابع انرژی

درصد مصرف انرژی‌های گوناگون در جهان در سال ۱۴۰۰ و پیش‌بینی این درصدها در سال ۱۴۲۰ در نمودارهای الف و ب آمده است. با توجه به این نمودارها به پرسش‌های زیر پاسخ دهید.

الف) در سال ۱۴۰۰ شمسی چند درصد از مصرف انرژی کل جهان از سوخت‌های فسیلی تأمین شده است؟
جواب: ۸۲.۷۴٪ از کل انرژی جهان از سوخت های فسیلی تامین میشود (پاسخ حاصل جمع زغال سنگ و نفت و گاز طبیعی)

ب) مطابق این پیش‌بینی در سال ۱۴۲۰ سهم سوخت‌های فسیلی در مصرف انرژی کل جهان نسبت به سال ۱۴۰۰ چند درصد تغییر کرده است؟ به‌نظر شما این تغییر به چه عواملی بستگی داشته است؟
جواب: به میزان ۸.۷۸٪ کم تر شده است. به دلیل اینکه سوخت‌های فسیلی از منابع تجدید نشدنی هستند و تمام می‌شوند. همچنین با تولید گرما و کربن دی اکسید باعث آلودگی محیط زیست نیز می‌شوند.

پ) مطابق پیش‌بینی‌های انجام شده در نمودار سال ۱۴۲۰، مصرف کدام نوع از انرژی‌ها تا سال ۱۴۲۰ بیشترین و کمترین کاهش را خواهد داشت؟
جواب: بیشترین کاهش مصرف انرژی مربوط به سوخت های فسیلی است و کمترین کاهش نیز مربوط به سوخت های تجدید پذیر است.

ت) تحقیق کنید سهم هر یک از سوخت‌های گوناگون در مصرف انرژی ایران چند درصد یا میانگین جهانی در نمودار الف تفاوت دارد؟
جواب: درصد مصرف انرژی در ایران در هر یک از سوخت‌ های گوناگون با توجه به آمار به صورت زیر است:
گاز طبیعی = ۶۶/۹۶٪
برق آبی = ۱/۳۴٪
نفت = ۳۰/۷۱٪
هسته‌ ای = ۰/۵۸٪
زغال سنگ = ۰/۳۳٪
انرژی‌های خورشیدی، باد، … = ۰/۰۴٪

شکل صفحه بعد مرحله‌های تولید انرژی الکتریکی را از سوخت‌های فسیلی نشان می‌دهد. به کمک اعضای گروه خود گزارشی بنویسید که در آن چگونگی تبدیل انرژی شیمیایی ذخیره شده در سوخت‌های فسیلی به انرژی الکتریکی بیان شود. در این گزارش همچنین به برخی از مهم‌ترین عیب‌ها و مزیت‌های سوخت‌های فسیلی برای تولید انرژی الکتریکی اشاره کنید.

جواب: آب درون مخزن با دریافت گرما از سوخت فسیلی به صورت بخار پر فشار در می‌آید و این بخار توربین‌ها را می‌چرخاند. توربین به یک مولد وصل است. مولد با تولید انرژی الکتریکی آن را در اختیار خطوط انتقال انرژی قرار می‌دهد. بخار پس از عبور از توربین، در دستگاهی به نام چگالنده به آب تبدیل می‌شود و چرخه ادامه می‌یابد.
عیب مهم آن است که باعث گرم شدن زمین و آلودگی هوا می‌شود. فایده ی مهم این است که انرژی برق به راحتی قابل انتقال و تبدیل به انرژی های دیگر است.

انتقال پایدار و ایمن مقادیر بسیار زیاد نفت خام به پالایشگاه‌ها و همچنین انتقال فراورده‌های نفتی حاصل از نفت خام از پالایشگاه به نقاط دیگر، یکی از نشانه‌های مهم توسعه هر کشور شناخته می‌شود.
در ایران روزانه بیش از ۳۳۰ میلیون لیتر مواد نفتی (شامل نفت خام و فراورده‌های آن) از طریق ۱۴۰۰۰ کیلومتر خط‌های لوله زیرزمینی (به قطر ۱۵ تا ۹۰ سانتی‌متر) به نقاط متفاوت انتقال می‌یابد.

الف) اگر قرار بود به‌جای انتقال این حجم زیاد از مواد نفتی توسط خط‌های لوله، از تانکرهایی با ظرفیت ۲۰۰۰۰ لیتر استفاده می‌شد، در این صورت چه تعداد تانکر نیاز بود؟
جواب: ۳۳۰۰۰۰۰۰۰ ÷ ۲۰۰۰۰ = ۱۶۵۰۰ تانکر

ب) پاسخ قسمت الف را از نظر شدآمد (ترافیک) جاده‌ای و خطرهای آن و همچنین مسئله‌های زیست‌محیطی در گروه خود به بحث بگذارید و نتیجه را به کلاس ارائه کنید.
جواب: عبور روزانه این تعداد زیاد تانکر باعث ترافیک شدید، خطر تصادف بالا و آلودگی محیط زیاد بود.

پ) اگر بر اثر سهل‌انگاری آسیبی به خطوط لوله وارد شود، چه پیامدهایی می‌تواند داشته باشد؟
جواب: آتش سوزی، انفجار، مرگ انسان‌ها و آلودگی محیط.

الف) با اعضای گروه خود درباره نقاط قوت و ضعف تولید انرژی الکتریکی از طریق نیروگاه‌های هسته‌ای تحقیق کنید و نتیجه را در کلاس درس به بحث بگذارید.

نقاط قوت:
– میزان تولید انرژی بالا
– انتشار گازهای گلخانه‌ای کم
– هزینه تولید پایین

نقاط ضعف:
– خطرات ایمنی
– هزینه اولیه بالا
– زباله‌های هسته‌ای

ب) بازده بیشتر نیروگاه‌های سوخت فسیلی و هسته‌ای حدود ۳۵ درصد است؛ یعنی این نیروگاه‌ها از هر ۱۰۰ واحد انرژی که به صورت گرما از سوخت دریافت می‌کنند، تنها ۳۵ واحد آن را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. با توجه به شکل و همچنین ضرورت استفاده بهینه از منابع انرژی به‌ویژه انرژی الکتریکی، راهکارهایی عملی برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی الکتریکی در محلی که زندگی می‌کنید، پیشنهاد دهید.
جواب:
– استفاده از لوازم برقی کم مصرف
– صرفه‌جویی در برق
– استفاده از انرژی خورشید و باد

نمودار زیر سرمایه‌گذاری‌های انجام شده در جهان، در سال‌های ۱۳۸۳ تا ۱۳۹۹، در زمینه پژوهش، توسعه و به کارگیری انرژی‌های تجدیدپذیر را نشان می‌دهد.

الف) سرمایه‌گذاری انجام شده در سال ۱۳۹۹ چند برابر سرمایه‌گذاری انجام شده در سال ۱۳۸۳ است؟ بیشترین رشد سرمایه‌گذاری مربوط به چه سالی بوده است؟
جواب: بیش از ۸ برابر؛ بیشترین رشد سرمایه‌گذاری در سال ۹۵ (۳۶۰ میلیارد دلار) بوده است.

ب) چرا در سال‌های اخیر سرمایه‌گذاری‌های زیادی برای پژوهش درباره انرژی‌های تجدیدپذیر و توسعه و بهره‌برداری از این نوع انرژی‌ها انجام شده است؟
جواب: به دلیل افزایش تقاضا برای انرژی و جلوگیری از آلودگی هوا.

در محلی که زندگی می‌کنید به‌طور میانگین در طول روز چند ساعت هوا آفتابی است؟ آیا سرمایه‌گذاری برای استفاده از انرژی خورشیدی می‌تواند یکی از گزینه‌های مناسب در محل زندگی شما باشد؟

جواب: در مناطق بیابانی خورشید در تابستان بیشتر در آسمان و در زمستان کمتر است، بنابراین استفاده از انرژی خورشیدی و سرمایه گذاری در این زمینه در طولانی‌ترین روزهای سال حدود ۱۴ ساعت و در آذر و دی حدود ۱۰ ساعت مقرون به صرفه است. در مناطقی که هوا عمدتاً ابری است، مقرون به صرفه نیست.

دانش‌آموزی نظر خود را درباره توربین‌های بادی به شکل زیر بیان کرده است:
«توربین‌های بادی از انرژی خورشیدی به طور مستقیم استفاده نمی‌کنند. زیرا باد، انرژی خود را از انرژی خورشیدی که سطح زمین جذب می‌کند به دست می‌آورد».
آیا شما با این نظر موافقید؟ دلایل خود را با دیگر اعضای گروه به بحث بگذارید و نتیجه را به کلاس ارائه کنید.
جواب: بله، تابش خورشید به انرژی باد تبدیل می‌شود زیرا سطوح ناهموار زمین گرم می‌شوند و این گرما باعث حرکت هوا می‌شود. این حرکت هوا به علت تفاوت در دما و چگونگی تابش خورشید بر روی سطوح زمین ایجاد می‌شود.