אנרגיה ומערכות טכנולוגיות בפעולה

פרק ראשון – האנרגיה שסביבנו

האנרגיה חשובה לקיומן של התרחשויות בסביבה; תופעות, פעולות, תהליכים

אציג כאן מספר מקורות אנרגיה וסוגי אנרגיה שאותם מנצל האדם תוך שימוש בעיקרון גלגולי האנרגיה

ובהתייחסות למקורות אנרגיה מתחדשים ולמקורות אנרגיה מתכלים

אנרגיה גורמת להתרחשויות של תופעות רבות בסביבה

לדוגמה: תנועה, תאורה, חימום, גדילה התפתחות ועוד

ילדים משחקים- האנרגיה שבגופם של הילדים מאפשרת להם להתקיים, לשחק. אנרגיה כימית שבשרירים מומרת לאנרגיה שבתנועה

מחשב עובד- אנרגיה חשמלית מאפשרת הפעלה של המחשב

דוד שמש- השמש מחממת את המים בדוד השמש. אנרגית אור השמש (אנרגיה סולארית) מומרת לאנרגית חום המים תנועת ענפי העץ

נורה דולקת – אנרגיה חשמלית גורמת לנורה להפיץ אור וחום. אנרגיה חשמלית מומרת לאנרגית אור וחום

סירת מפרש שטה בין גלי הים - אנרגית התנועה של הרוח (וגם אנרגית התנועה של המים) עוברת לאנרגיית תנועת המפרשית

מטוס ממריא- האנרגיה האגורה בדלק מאפשרת את פעולת המטוס. אנרגיה כימית מומרת לאנרגיה שבתנועה

מזון מתבשל- הודות לאנרגיה הכימית של חומרי הדלק מתבשל המזון בסיר. אנרגיה כימית שבחומרי דלק מומרת לאנרגית חום

עץ עם פרות – העץ מבשיל את פירותיו הודות לאנרגיה שבגופו. אנרגיה כימית מומרת לאנרגית התנועה (גדילת פרות על העץ)

הסבל נושא ארון על גבו- האנרגיה שבגופו של האדם מאפשרת לו להתקיים, לבצע תנועות ולשאת משאות. אנרגיה כימית שבשרירים מומרת לאנרגית התנועה

קיימים סוגים שונים של אנרגיה. לדוגמה: אנרגיית אור, אנרגיה כימית, אנרגיית תנועה, אנרגיית קול, אנרגיה חשמלית ועוד

ישנם מקרים בהם אפשר לגרום לאותה התרחשות על ידי יותר מסוג אחד של אנרגיה. לדוגמה: ייבוש כביסה ניתן לנצל את האנרגיה החשמלית שברשותינו עם מייבש כביסה, אך אפשר ורצוי לנצל את אנרגיית חום השמש, שהיא אנרגיה זמינה וירוקה.

מקורות אנרגיה בשירות האדם

משאב אנרגיה מתחדש /מתכלה

ידידותי לסביבה/ מזהם את הסביבה

אנרגיית התנועה של המים

.אפשר לרתום את האנרגיה האגורה במים נופלים לצורך הפקה של חשמל, את זה עושים בתחנות כוח הידרואלקטריות

.מים הנופלים במהירות גבוהה, מסובבים טורבינה המניעה גנרטור חשמלי

בדרך כלל מעבירים את המים בצינורות ממאגר מים, האצור מאחורי סכר והנמצא במקום גבוה יותר אל הטורבינות הנמצאות מתחת לסכר, בעבר-להפעלת טחנות קמח (לטחון קמח) וכיום- להפקת חשמל

מקור אנרגיה מתחדש. אינו מזהם את הסביבה

חסרון- לא בכל מקום יש נהרות ומפלי מים בעוצמה חזקה

בארצות שיש בהן נהרות ומפלי מים רבים בונים תחנות כוח המונעות באמצעות מים נופלים

תחנות כוח הידרואלקטריות הן מפעלים ידידותיים לסביבה - הן אינן מזהמות את הסביבה ותהליך הפקת האנרגיה החשמלית זול בהשוואה לתחנות כוח פחמיות קיטוריות

תחנת חשמל הידרואלקטרית

תחנת חשמל פחמית-קיטורית

ארובות שרב - להפקת אנרגיה

מערכות טכנולוגיות- טכנולוגיה במחשבה תחילה

הטכנולוגיה היא פרי התבונה האנושית. היא נותנ מענה לצורך אנושי. מגבירה את יכולתו של האדם, ומאופיינת בהתפתחות מתמשכת.

מערכת טכנולוגית מאופיינת על ידי מרכיבים הפועלים יחד, כדי לתת מענה לצורך אנושי .

ליישום המדע והטכנולוגיה בחברה יש השלכות סביבתיות, חברתיות ותרבותיות.

תכונות של חומרים

.תכונות החומרים מהוות את "תעודת הזהות" של החומר

.הן הגורם העיקרי המבדיל בין חומר אחד לחומר אחר

תכונות של חומרים

.חוזק –התנהגות החומר בהשפעת כוח חיצוני

יכולת החומר להתנגד לכוח חיצוני. האם החומר עלול להיסדק או להישבר

לדוגמה: המתכת ברזל חזקה ואינה מושפעת בקלות מכוח חיצוני

.אלסטיות- יכולת של חומר שמעוותים אותו לחזור לצורתו הראשונית לאחר שחרור מכוח חיצוני לדוגמה: קפיץ

.פלסטיות- יכולת החומר לשנות את צורתו ולשמור על צורתו החדשה לדוגמה: פלסטלינה או חימר או דאס

.משיכות – יכולת החומר להתארך או להתקצר כאשר מופעל עליו עומס לדוגמה: גומי

מוליך או מבודד חשמל

מוליך או מבודד חום (עמיד בחום)

קל / כבד

עמיד / שביר

.פריך לדוגמה: זכוכית היא חומר קשה, אך פריך

נוח לעיבוד המתכות נוחות לעיבוד

.לדוגמה : ערגול המתכת אלומניום וייצור פחיות שימורים, פחיות שתיה

תכונות טכנולוגיות

תכונות טכנולוגיות מראות מהי התנהגות החומר בזמן עיבוד החומר

למשל: יציקה , עיבוד שבבי, ערגול

סוגי חומרים

ישנם חומרים טבעיים וחומרים מעובדים

חומרים טבעיים הם חומרים הנמצאים בטבע ומשמשים כקלט במערכות ייצור

לדוגמא: נפט, פחם, כותנה, עץ, חול, מים, שמן

עיבוד חומרי הגלם

חומרים מעובדים הם חומרים שאינם טבעיים. הם עברו תהליך של ערבוב, גריסה, ריסוק, טחינה, גזירה, חיתוך, מתיחה, כיווץ, דחיסה, התכה, המסה, הרתחה, אידוי.

דוגמות לעיבוד של חומר

ערבוב - חומרים שערבבו אותם עם חומרים נוספים והם משמשים לבניית מוצרים

כגון : חול ומים כל אחד מהם הוא חומר טבעי אך כשמערבבים אותם עם מלט וחצץ הם הופכים לבטון

דחיסה - הפלסטיק הוא חומר מעובד המיוצר מהנפט שהוא חומר טבעי

החומר הפלסטי מבוסס על פולימרים שהם שרשרות ארוכות של מולקולות

המבוססות על פחמן או צורן. את הפלסטיק מייצרים בתהליך עיבוד של דחיסה

התכה- הזכוכית חומר מעובד, המיוצר מצורן קוורץ וחול בתהליך של התכה

פיתוחים טכנולוגיים

שידרוגים שימושיים למוצרים יומיומיים

7 המצאות גדולות שהומצאו על ידי ילדים

15 פיתוחים חדשניים שכבר קיימים סביבנו

בנוסף היכנסו לקבצים המצורפים בתחתית העמוד

המצאות 1 , המצאות 2 - תהליך התיכון

פרק שלישי – אנרגיה חשמלית בשירות האדם

היתרון בהפקת חשמל באמצעות פחם

הפחם הינו משאב מן הטבע- חומר דלק בצורת סלע שחור שנוצר במעמקי האדמה

רוב תחנות החשמל במדינת ישראל פועלות בעזרת קיטור הנוצר מחימום של מים

על ידי חומרי דלק שאותם אנו קונים מחו"ל - ממדינות ידידותיות לנו

חומרי הדלק : פחם, מזוט וגז

החסרון בהפקת חשמל באמצעות פחם

הפקת החשמל באמצעות חומרי דלק כמו פחם ומזוט מזהמים את הסביבה

הפחם הוא משאב טבע מתכלה