6 : Alternativ energi Mål for opplæringen er at eleven skal kunne

Presentasjon om: "6 : Alternativ energi Mål for opplæringen er at eleven skal kunne"— Utskrift av presentasjonen:

1 6 : Alternativ energi Mål for opplæringen er at eleven skal kunne
gjøre forsøk med solceller, solfangere og varmepumper forklare hovedtrekk i virkemåten og gjøre enkle beregninger av virkningsgraden

2 Noen spørsmål: Hvordan kan jord, luft eller vann med lav temperatur brukes til oppvarming? Hvordan kan sollys bli til elektrisk energi? Hva er alternative energikilder, og lønner det seg for vanlige mennesker å ta dem i bruk?

3 Energioverføring Energi kan overføres fra ett sted til et annet ved varme eller ved arbeid. Varme er energi som blir overført som følge av temperaturforskjell. Enhet: J Arbeid er energioverføring som følge av at krefter virker på en gjenstand som beveger seg. Enhet: J

4 Temperatur og temperaturskalaer
Temperatur er et mål på bevegelses- energien til atomene/molekylene i en gjenstand. Jo mer atomene beveger seg, desto høyere blir temperaturen. Celsiusskalaen har nullpunkt ved den temperaturen der vann fryser til is, og hundrepunktet er satt ved temperaturen der vann koker (ved 1 atm trykk). Enheten er celsius, ºC. Kelvinskalaen starter i det absolutte nullpunkt (–273,15 ºC og ingen partikkelbevegelse) og har bare plussgrader. Enheten er kelvin, K.

5 Tilstandsformer

6 Tilstands-endringer Platåene definerer Smeltepunkt og kokepunkt.
I en tilstandsovergang blir det overført energi uten at temperaturen endrer seg. Overgang fra fast stoff til væske eller fra væske til gass krever energi. Størkning og kondensering avgir energi.

7 Fordamping og koking - fører begge til tilstandsovergang fra væske til gass. Fordamping foregår ved alle temperaturer, men skjer bare fra overflaten av væsken. Kokning foregår når temperaturen i væsken når kokepunktet, og skjer også inne i væsken.

8 Indre energi Den indre energien er summen av bevegelsesenergien og stillingsenergien til atomene/molekylene som gjenstanden er bygd opp av. Hvor er det mest indre energi? I en kopp kaffe med temperatur 80 oC eller i vannet i et svømmebasseng med temperatur 21 oC?

9 Hvor er det mest indre energi – i lufta ute (med temperatur 0 oC) eller i lufta inne i stua i huset (19 oC)?

10 Varmepumper En varmepumpe overfører indre energi fra omgivelsene til en bolig slik at inne- temperaturen i boligen stiger, mens ute- temperaturen faller (et omvendt kjøleskap). Varmepumpa må bruke litt elektrisk energi til å pumpe kjølemiddelet rundt, og til å drive kompressoren.

11 Transportkretsen – 4 hoveddeler
I rørsystemet er det en spesiell kjølevæske med lavt kokepunkt.

12 Noen viktige «fysikklover»
Når en væske fordamper tar den energi fra omgivelsene. Energien lagres i gassen. Gass kondenserer når temperaturen blir lavere enn kokepunktet. Når en gass kondenserer, avgir den varme (fordampningsvarmen som er lagret i gassen) til omgivelsene. Når en gass eller væske trykkes sammen øker temperaturen, og kokepunktet øker. Når en gass eller væske utvider seg raskt uten å få tilført energi utenfra, synker både trykket, koke- punktet og temperaturen i gassen/væsken.

13 Transportkretsen i detalj
1 Fordamper Væsken fordamper. Energi til fordampingen tas fra omgivelsene. Energien blir lagret i gassen. 2 Kompressor Dampen komprimeres, og temperatur og kokepunkt stiger (til f.eks 40 oC) . 3 Kondensator Varme avgis fordi det er høyere temperatur i gassen enn i rommet (ca. 20 oC). Gassen kondenserer når temperaturen blir lavere enn kokepunktet. Når gassen kondenserer avgir den varme til omgivelsene (fordampningsvarmen som er lagret i gassen). Kjølevæske. Lavt trykk, lavt kokepunkt og lav temperatur (f.eks -5 oC) 4 Ventil Trykket i væsken reduseres raskt, og temperatur og kokepunkt synker (til f.eks. -5 oC).

14 Oppsummering 1 Fordamper: Kjølemiddelet fordamper utendørs og tar opp varme. 2 Kompressor: Trykker gassen sammen, slik at temperaturen stiger (både trykk, temperatur og kokepunkt stiger) 3 Kondensator: Kjølemiddelet kondenserer innendørs og avgir varme. 4 Ventil: Reduserer trykket, slik at temperaturen faller (trykk, temperatur og kokepunkt faller)

15 Varmefaktor

16 Solfangere Solfangere ta opp energi i solstråling og bruker den til oppvarming av vann. Vannet føres til et energilager og kan brukes til varmtvann eller til oppvarming av boliger. Solfangere kan være en del av takkonstruksjonen i et hus eller et stort fjernvarmeanlegg. Solfangere er god økonomi, men tar plass (1 m2 solfanger per person).

17 Solfangeranlegg

18 Solcelleanlegg I solceller blir solenergi omgjort direkte til elektrisk energi. I Norge bruker vi solceller mest i hytteområder som ligger langt fra eksisterende elektrisitetsnett. Solcellene er i dag så effektive at de også kan levere elektrisk energi til bolighus og kontorbygg.

19 Solceller er laget av halvledermaterialer:
To plater silisium Si

20

21 Serie- og parallellkobling
Spenning (U ) = 17 V Spenning (U ) = 17 V + 17 V + 17 V = 51 V Effekt: Når vi kobler flere solceller sammen, øker effekten. Det gjelder både ved seriekobling og ved parallellkobling. .