Реферат по экологии
Энергетический аспект взаимодействия человека и природы
ВВЕДЕНИЕ
Потребность в энергии – одна из основных жизненных потребностей человека. Энергия необходима не только для нормальной деятельности сложного современного общества, но и для физического существования каждого человеческого организма.
Развитие человеческого общества, так или иначе, связано с добычей и использованием энергии. Влияние энергетического потенциала на человечество очень велико – развитие промышленности, науки, культуры было бы невозможно без использования энергетических ресурсов Земли. Пользуясь энергией, человек создаёт для себя всё более комфортные условия жизни, резко увеличивая разрыв между собой и природой.
Процесс освоения способов добычи энергии начинается ещё в далёкие древние времена, когда научились добывать огонь и доходит до больших промышленно-городских систем движения топлива - сегодня.
Цель: Изучить основные источники добычи энергии сегодня их историю возникновения и использования.
Задачи:
изучить историю возникновения источников энергии от древних времён до наших дней
выделить основные источники добычи энергии сегодня
где и как они используются
оформить изученный материал в реферат.
1. Энергетический аспект взаимодействия человека и природы
Весь длительный период освоения энергии человеком можно разбить на несколько этапов, в котором появлялись новые источники добычи энергии.
1.1 Огонь и мускульная энергия
Первый этап начался с момента появления человека на Земле и продолжался до V—VII вв. н. э. — этап мускульной энергии. Человек нижнего палеолита поддерживал свое существование за счет энергии продуктов питания.
Около двухсот тысяч лет назад человек научился сохранять, а затем и добывать огонь. В тропиках, где жили первые люди, грозы были обычным явлением. Молнии без конца поджигали лес. А противостоять огненной стихии было некому. Зато после лесного пожара на земле оставались дымящиеся уголья, раздув которые можно было получить огонь. Трудно себе представить, но хранение горячих углей на кострище в течение десятков тысяч лет было единственным средством добывания огня. Затухал костер, и племя людей оставалось без огня. Приходилось разыскивать очередной лесной пожар, чтобы собрать дымящиеся угли и снова развести костер.
Позже человек научился добывать огонь самостоятельно. В зоне лесов огонь, скорее всего, добывался трением палочки о сухую древесину. При быстром прокручивании палочки древесина разогревалась до температуры, способной зажечь трут – пучок сухой травы, скрученной в жгут.
Подобным образом аборигены тихоокеанских островов и Австралии добывают огонь и по сей день. А в древней Европе, на севере Африки и в некоторых областях Америки для добывания огня люди применяли кремень и кресало. Эти нехитрые инструменты представляли собой пару камней – гальку твердых пород с большим содержанием природного кремния. Высекаемые камнями искры поджигали трут, в качестве которого в более поздние времена использовали промасленный кусок веревки.
Несмотря на то, что кремень и кресало считаются самыми древними инструментами для добывания огня, они вошли в быт человечества настолько прочно, что применялись вплоть до двадцатого столетия. Более того, кремнем и кресалом пользуемся и мы. Бензиновая или газовая зажигалка – это тоже кремень и кресало, точнее, металлическое зазубренное колесико и кремень из магниевого сплава. Вместо трута в зажигалке применяется либо пропитанный керосином хлопчатобумажный фитиль, либо миниатюрная газовая горелка.
С развитием цивилизации проблема добывания огня решалась по-разному. Сначала огонь просто хранили в виде горячих углей в кострищах или в глиняных горшках. Затем были изобретены способы добычи огня при помощи кремня с кресалом. Позже, когда человек научился делать и обрабатывать стекло, огонь можно было добыть зажигательным стеклом – линзой, фокусирующей солнечные лучи на поверхности сухого трута. Но прошло еще очень много времени, пока были изобретены спички. Первые спички появились в 30-е годы 19 века. Они представляли собой деревянные палочки, на которые была нанесена смесь, включающая в себя белый фосфор. При трении спички о любую шероховатую поверхность головка вспыхивала и поджигала деревянное основание спички. Позже спички стали производить из картона, что позволило упростить и удешевить их производство. Сегодня картонные спички распространены больше, чем деревянные, хотя в нашей стране спички по-прежнему производятся из древесины. Первые спички обладали отличными потребительскими качествами, но были небезопасны. Фосфорная спичка загоралась от случайного трения о твердую поверхность, что приводило к несчастным случаям. Но еще опасней был состав головки, поскольку белый фосфор очень ядовит. В 1855 году в Швеции были изобретены безопасные спички. Они были названы «шведскими», но быстро распространились по всему миру и известны нам сегодня, как обычные спички, которыми мы пользуемся каждый день. Головка современной спички состоит из окислителя, в качестве которого применяется бертолетова соль, горючего вещества – серы, и клеящего вещества. Таким образом, «шведская» спичка не содержала ядовитого белого фосфора, но утратила способность воспламеняться от трения о любую поверхность.
Что служило древнему человеку топливом? Прежде всего, древесина. Не стоит забывать, что пралюди обитали в лесах и рядом с лесами. Позже, когда человек научился разводить скот, в качестве топлива стали применять высушенный навоз животных – кизяк. Он применяется до сих пор – в степях, в пустынях, везде, где лесов мало или нет вовсе. Еще позже в качестве топлива стали использовать ископаемые – торф и каменный уголь.
Огонь применялся и в сельскохозяйственном производстве. Научившись разводить полезные растения, человек подготавливал поля к посеву, выжигая траву и кустарник. Пепел кострищ стал первым минеральным удобрением, которым воспользовался человек...
Из пещер и землянок, в которых обитали предки современного человека, огонь переселился в хижины и дома. Собственно, очаг, а затем печь были тем центром, вокруг которого возводились стены и крыша. .
С появлением государства и развитием технических аспектом цивилизации потребовались новые источники энергии - ими стали мускульная сила рабов. С помощью этой силы прокладывались каналы, создавались плотины, были построены грандиозные сооружения — египетские пирамиды.
В этот период на Земле произошли существенные изменения: погибли многие леса, началась активная эрозия почв, а интенсивная разработка месторождений меди привела к изменению ландшафта местности. Интенсификация человеческой деятельности требовала больших энергозатрат. Однако рабство с течением времени стало тормозить процесс развития энергетики, изживая себя. Человек стал искать новые источники энергии и обратил внимание на текущую воду и ветер.
1.2 Энергия воды и ветра
Второй этап освоения энергии человеком (VII—XVII вв.) связан с использованием движущейся воды и ветра. Упоминание о первой водяной мельнице относится к IV в., а в XI в. их насчитывалось уже десятки тысяч. Ветряные мельницы появились позже водяных, быстро получили широкое распространение, но из-за непостоянства энергоносителя (ветра) не могли заменить водяные мельницы, действующие непрерывно.
Ветряные мельницы
Первая ветряная мельница для производства электрической энергии была изобретена во второй половине 18 столетия в США Чарльзом Ф. Брашем (CharlesF. Brush). К концу 18 столетия в США было 77 фабрик по производству ветряных мельниц и их экспорт в другие страны был весьма значительным.
К 1940 году сотни тысяч турбин были построены в США. Турбина ставилась недалеко от фермерского хозяйства и обеспечивала одну ферму минимальным количеством электроэнергии. С начале 50х годов центральная электрификация всех хозяйств приостановила рост и развитие ветряных турбин почти на 20 лет. В Дании небольшие маломощные мельницы для одной фермы широко использовались в 80х годах. Государство субсидировало постройку таких турбин.
В 1973 году ОПЕК ввело эмбарго на добычу нефти и с тех пор из года в год регулирует количество добываемой нефти. Уменьшение добычи нефти на Ближнем Востоке, увеличение за короткий период времени стоимости на нефть в несколько раз, а также понимание того, что ископаемые источники энергии не бесконечны, заставило ряд государств вернуться к изучению, развитию и внедрению нетрадиционных источников энергии. Одним из таких источников всегда являлась и энергия ветра.
США своим законом от 1978 года обязало коммунальные предприятия скупать лишнюю добытую при помощи ветра электрическую энергию у рядовых граждан. Калифорния – наиболее привлекательный регион в США для установки ветряных ферм не только из-за погодных условий и особенностей ландшафта. Также здесь наиболее привлекательные государственные программы по скупке «ветряного» электричества.
Такие программы по поддержке развития нетрадиционных источников энергии привели к тому, что в наше время на всей планете 2% от всего электричества добывается при помощи ветра и этот процент продолжает увеличиваться из года в год, благодаря уменьшению стоимости данной технологии.
На сегодняшний день Европа стоит на первом месте по использованию энергии ветра. Особенное развитие и использование ветроэнергетика приобрела в Германии, Дании и Испании. В Дании 20% используемой энергии добывается при помощи ветра, а к 2008 году планируется увеличить этот процент до 25.
Развитие технологий использования энергии ветра приводит к тому, что многие страны перешли с одиночных установок ветряных «мельниц», до образования многогектарных «ветровых полей», на которых на близком расстоянии друг от друга устанавливаются сотни ветряков. Так создаются так называемые ветровые фермы.