Câu 1. Khái niệm năng lượng (Định nghĩa, vai trò).

Trả lời:

·         Định nghĩa:

Năng lượng của một vật là khả năng của vật đó có thể tác dụng lên một vật khác một lực và làm cho nó di chuyển một quãng đường nào đó.

Theo vật lí: Năng lượng là khả năng làm thay đổi trạng thái hoặc thực hiện công nâng lên của vật hoặc hệ vật chất.

Đời sống kinh tế thêm vào định nghĩa: và mang lại lợi ích cho con người.

·         Vai trò của năng lượng:

- năng lượng cần cho sự sống của con người

- đảm bảo cho hoạt động sinh hoạt, sản xuất, dịch vụ.

à năng lượng là thành tố không thể thiếu trong hoạt động sản xuất

Câu 2. Các dạng năng lượng  (động năng và thế năng)

Trả lời:

Năng lượng tồn tại dưới nhiều dạng thức khác nhau, về cơ bản là chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác chứ không hề mất đi.

Năng lượng chia làm 2 dạng: động năng và thế năng.

·         Các dạng động năng:

1.      Điện năng là sự chuyển dịch có hướng của các electron trong vật chất khi bị lực tác dụng.

2.      Năng lượng bức xạ: là năng lượng điện từ theo chiều sóng ngang, gồm năng lượng nhìn thấy, tia X,tia gama, sóng vô tuyến, năng lượng mặt trời.

3.      Nhiệt năng:

- là loại năng lượng bên trong vật chất

- là dao động và chuyển động của các nguyên tử, phần tử bên trong vật chất.

- sự tăng lên của năng lượng nhiệt trong bất cứ hc nào, đồng nghĩa gia tăng nhiệt độ.

- năng lượng địa nhiệt là vd của nhiệt năng

4.      Năng lượng chuyển động: là sự chuyển động của đối tượng hay vật chất từ nơi này sang nơi khác khi có lực tác dụng tuân theo định luật niuton, vd: gió

5.      Âm thanh là sự chuyển động của năng lượng thông qua vật chất theo chiều dọc, được tạo ra khi có lực làm đối tượng hay vật chất dao động.

·         Thế năng:

1.      Hóa năng:

- là loại năng lượng tích trữ trong các liên kết hóa học giữa nguyên tử hay phân tử.

- NL hóa học là loại năng lượng được tích trữ trong các loại hóa chất hoặc vật chất thu hồi từ các phản ứng hóa học, thường là phản ứng cháy.

- đốt cháy than, gỗ, khí gas tự nhiên.

2.      Cơ nâng là năng lượng tích trữ trong đối tượng khi có lực tác động, vd: nén lò xo, dãn dây cao su.

3.      Năng lượng hạt nhân:

- là năng lượng được tích trữ trong hạt nhân nguyên tử- là  năng lượng giữa các hạt nhân với nhau

- năng lượng được phóng thích khi tổng hợp hạt nhân hoặc phân hóa.

4.      Năng lượng trọng trường: là năng lượng vị thế: khối đá trên đỉnh đồi tích trữ lại; nl trọng trường tiềm tàng, thế năng của TĐ.

Câu 3. Khái niệm các nguồn năng lượng có trên trái đất

Trả lời:

1.      Năng lượng có nguồn gốc từ bức xạ MT- NL lòng đất.

- nguồn gốc từ bức xạ MT: NL bức xạ, NL sinh học, NL chuyển động của khí quyển, thủy quyển

- NL lòng đất: NL hóa thạch, nguồn địa nhiệt, núi lửa; V phóng xạ

2. NL sơ cấp- NL thứ cấp

- NL sơ cấp là tất cả nguồn năng lượng chưa chịu sự chuyển đổi nào( than đá, dầu mỏ, khí đốt, uran)

- NL thứ cấp là nguồn NL đã được chuyển đổi một hay nhiều lần qua các thiết bị kĩ thuật( xăng,dầu, điện)

3. NL thương mại –phi thương mại

- NL thương mại là NL có thể sử dụng như sản phẩm trong thương mại

- NL phi thương mại là NL chỉ sử dụng trong sinh hoạt như củi, phết thải từ sản xuất nông nghiệp

4. NL truyền thống- NL mới

- NL truyền thống là NL có nhiên liệu như than, dầu mỏ; NL hạt nhân, NL thủy điện, NL sinh khối gỗ củi

- NL mới như NL bức xạ MT, NL gió, NL dầu sinh học và nhiên liệu sinh học, NL địa nhiệt, NL đại dương.

5. NL sạch- NL gây ô nhiễm môi trường.

- NL sạch là NL k gây ô nhiễm môi trường

- NL gây ô nhiễm môi trường là NL khi sử dụng có tác động xấu tới môi trường.

6. NL tái tạo- NL không tái tạo

- NL k tái tạo là nguồn NL có thể cạn kiệt trong thời gian nhất định sau khi khai thác hết.

- NL tái tạo là nguồn NL k bao giờ sử dụng hết hoặc tự tái tạo trong thời gian ngắn và liên tục.

Câu 4 Định luật bảo toàn năng lượng và chuyển hóa năng lượng. Cho ví dụ

Trả lời:

.

5. Năng lượng hóa thạch: Than, dầu, khí đốt (nguồn gốc hình thành, vai trò và ứng dụng, ưu nhược điểm sử dụng NL hóa thạch)

Trả lời:

1.      Nguồn gốc hình thành:

·         Than đá: có nguồn gốc từ nhiều loại cây có mặt cách đây 350 tr năm(dương xỉ, cây bụi); Cacbon trong các thành phần hữu cơ được tích lũy trong lớp dưới cùng của đầm lầyàhình thành than đá

·         Dầu, khí đốt: có nguồn gốc từ các trầm tích biển( xác bã đtv) cách đây 200-300tr năm; là kết quả của sự tăng nhiệt độ, áp suất khiến cho thành phần này bị biến hóa tạo thành hỗn hợp HC vừa chất lỏng và khí

2.      Vai trò và ứng dụng

·         Dầu mỏ:

- làm nhiên liệu để đốt cháy, thắp sáng

- là nhiên liệu chính cho mọi phương tiện giao thông

- sử dụng trong cn hóa dầu để sản xuất chất dẻo và nhiều sp khác

- khoảng 65-70% NL sử dụng từ dầu mỏ

·      Khí đốt:

    - cung cấp khoảng 25% nguồn Nl thế giới

- dùng để đốt trong các hộ gđ, các trạm phát điện thay thế than, khí nén làm nhiên liệu cho phương tiện giao thông.

·      Than đá:

- là nguyên nhiên liệu trong động cơ nhiệt, trong công nghiệp

- đốt nóng tạo hơi nước sản xuất điện năng

- có thể biến thành các dạng năng lượng khác: khí hóa, hóa lỏng than, dạng rắn

- chiếm 25-27% năng lượng toàn cầu, trong đó 40% chuyển sang phát điện.

3. Ưu nhược điểm của NL hóa thạch:

·                  Ưu điểm:

- dễ khai thác, dễ tìm

- dễ sử dụng

- phân phối dễ dàng và rộng khắp thế giới

- tương đối rẻ

- ít nguy hiểm

- dễ dàng vẫn chuyển

- nhà máy sử dụng nhiên liệu hóa thạch có thể xây dựng ở bất kì địa điểm nào

- nhà máy điện sử dụng than đá rất hiệu quả, rẻ

·                  Nhược điểm:

- ô nhiễm: gây hiệu ứng nhà kính và mưa axit

- là NL không tái tạo và cạn kiệt nhanh

- liên quan mật thiết tới vấn đề chính trị, kinh tế; liên quan bất ổn chính trị, hòa bình, chiến tranh

- khai khoáng gây ra mất mĩ quan, phong cảnh, gây ô nhiễm mt

à không bền vững

Câu 6. Khái niệm về Năng lượng hạt nhân.

Trả lời:

NL hạt nhân là NL được sinh ra khi có sự phân hạch hoặc tổng hợp hật nhân.

Giải thích: dưới tác động của notron, hạt nhân U 235 lại phân ra 2 mảnh khác nhau, 2 mảnh này bay phân tán với tốc độ cao, khi đó giải phóng một NL cực lớn,đồng thời giải phóng 2-3 notron mới,...

Câu 7. Khái niệm nhà máy điện hạt nhân và cấu tạo của nhà máy điện hạt nhân

Trả lời:

·         Nhà máy điện hạt nhân là một nhà máy tạo ra điện năng ở quy mô công nghiệp sử dụng NL thu được từ phản ứng hạt nhân( chuyển tại nhiệt năng thu được từ phản ứng hạt nhân thành điện năng).

·         Cấu tạo của nhà máy điện hạt nhân:

- trung tâm lò phản ứng hạt nhân nơi xảy ra phản ứng phân hạch

- máy phát điện chạy bằng hơi nước, nơi nhiệt sinh ra từ phân hạch hạt nhân được dùng để tạo hơi nước

- tuabine, dùng hơi nước để quay nó để chạy máy phát điện;

- bộ phận ngưng tụ làm lạnh hơi nước, chuyển nó thành pha lỏng

Câu 8. Nêu các bước trong chu trình nhiên liệu của nhà máy điện hạt nhân

Trả lời:

Gồm 7 khâu:

- đào mỏ khai thác quặng uran, mỏ còn dùng để chôn lấp chất thải hạt nhân

- xử lí quặng uran( tách hỗn hợp U ra khỏi đất đá)

- gia tăng hàm lượng đồng vị U235(pp li tâm, khuyêch tán khí,từ 0,72 đến 3-20% dùng cho lò phản ứng)

- chế tạo thanh nhiên liệu: chuyển thành oxit uran dưới dạng chất bột màu đen,nung thành viên dạng khối trụ 1cm, đc xếp vào những ống kim loại gọi là thanh nhiên liệu)

- phát xạ trong lò phản ứng nhà máy điện hạt nhân: các bó thanh nhiên liệu sắp xếp theo một dạng hình học chính xác làm thành tâm lò pản ứng, thời gian 3-4 năm

- xử lí nhiên liệu đã được phát xạ: nhiên liệu hạt nhân đã cháy hết có thể dùng để tái chế thành các thanh nhiên liệu mới

- xử lí phế liệu:

+ chất thải phóng xạ mức cao sinh ra từ quá trình phân hạch hạt nhân bao gồm các kim loại pản ứng(thanh nhiên liệu), chất lỏng làm lạnh và khí trong lò pản ứng

+ nơi lưu trữ pải đảm bảo an toàn trong vòng hàng ngàn năm

Câu 9. Các cách xử lý chất thải hạt nhân

Trả lời:

1.      Lưu giữ tạm thời thanh nhiên liệu đã cháy

- cách làm phổ biên nhất là lưu giữ các thanh nhiên liệu đã cháy hết ngay tại nơi sinh ra chúng trong các bể nước làm lạnh để làm nguội dần cũng như làm giảm hoạt độ phóng xạ

- thời gian lưu giữ cần thiết khoảng 6 tháng- vài năm(5)

- sau đó nhiên liệu đã sử dụng đc chuyển tới nơi khác tiếp tục lưu giữ tạm thời, trước khi đưa đi chôn cất vĩnh cửu hay đến nơi tái chế

- có 2 phương pháp lưu trữ trung gian

+ phương pháp ướt: nhiên liệu đã cháy được ngâm trong nước(92% dùng pp này)

+ phương pháp khô: sau khi khi qua công đoạn pp ướt, chúng đc tiếp tục lưu giữ bằng: thùng kim loại, bê tông, giếng khô, hầm

2.      Chôn cất chất thải phóng xạ

Chôn cất dưới đáy biển: chôn cất chất thải hoạt độ phóng xạ thấp, trung bình

Chôn cất nông trên bề mặt: hình thức phổ biến cho chất thải có hoạt độ phóng xạ thấp, trung bình;

Chôn lấp trong nền đá vững chắc: chôn trong các lòng, tầng đá ổn định, có lớp lót che chắn kĩ thuật

Chôn lấp trong các hang động, mỏ cũ đã ngừng khai thác: chôn trong các hang động có độ sâu 200-300m hoặc mỏ cũ đã ngừng hoạt động với chất thải hoạt độ thấp, trung bình

Chôn sâu trong lòng đất: chôn cất lâu dài chất thải phóng xạ có hoạt độ cao

Câu 10. Ưu nhược điểm của việc sử dụng NL hạt nhân

Trả lời:

·         Ưu điểm:

- là năng lượng sạch, k pát thải khí gây hiệu ứng nhà kính

- U phân bố rộng khắp thế giới, cho phép mở rộng sx đhn với tốc độ nhanh

- nơi cung cấp U chủ yếu có nền chính trị ổn định, cung cấp lâu dài, ổn định

- nhiên liệu sử dụng có nhiên liệu rất nhỏ, dễ dàng vận chuyển và bảo quản

- nhiên liệu nạp vào lò có thể liên tục phát điện trong vòng 1 năm mà k cần thay thế

- lượng phát thải ra rất ít nên có thể quản lí, bảo quản, cất giữ an toàn, chặt chẽ

- có giá thành sản xuất tương đối rẻ so với cái loại NL khác

·         Nhược điểm:

- U cũng là nhiên liệu hóa thạch, trữ lượng có hạn, nguồn U còn đáp ứng khoảng 50 năm nữa

à giá có xu hướng tăng

- nếu có sự cố, tai nạn thì ảnh hưởng lâu dài tới hàng ngàn năm

- yêu cầu chặt chẽ về yếu tố địa chất của địa điểm, cấu tạo nền móng pải ổn định

- chi phí đầu tư ban đầu lớn, thời gian chuẩn bị nguồn lực tương đối dài

- lo ngại nguy cơ từ khủng bố, chạy đua về vũ khí hạt nhân

Câu 11. Khái niệm năng lượng mặt trời

Trả lời:

NLMT là nguồn NL được tạo ra do phản ứng nhiệt hạch tổng hợp hạt nhân H.

Dòng NL này sẽ tiếp tục phát ra cho đến khi phản ứng hạt nhân trên MT hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa

MT cung cấp NL cho TĐ ở 2 dạng: nhiệt và ánh sáng

Câu 12. Các ứng dụng của NL MT (nhiệt mặt trời và điện mặt trời)

Trả lời:

Các ứng dụng của NLMT:

·         Nhiệt MT:

1.      Sưởi ấm: sử dụng nhiệt độ thấp

2.      Đun nước nóng từ NLMT: sử dụng hiệu ứng lồng kính để biến đổi quang năng thành nhiệt năng

3.      Chuyển hóa nhiệt MT thành nhiệt độ : sản xuất điện năng bằng cách sử dụng MT để đun nước thành hơi, hơi này sau đó có thể vận hành máy phát điện

·         Hiệu ứng quang điện: quá trình biến đổi các tia sáng MT thành điện

Câu 13. Mô tả 3 ứng dụng của NLMT tạo nhiệt đun

·         Tháp NLMT:

- là gồm as từ nhiều thiết bị pản xạ tại một điểm trung tâm để thu được mật độ NL cao hay nhiệt độ cao( có thể >1500 0C)

- ở đó, chất lỏng tuần hoàn( muối nóng chảy) được đun nóng để tạo ra hơi nước phát điện. Do muối chảy giữ nhiệt nên phần nhiệt có thể được giữ để phắt điện vào ban đêm.

·         Dạng đĩa quay:

- là hệ thống hình địa( giống dạng đĩa thu tín hiệu vệ tinh viễn thông)

- sử dụng đĩa pản chiếu parabol để hội tụ ánh sáng vào tâm thu ở tại tiêu điểm của đĩa, làm cho nước đi qua tâm điểm biến thành hơi làm quay tua bin chạy máy pát điện. Một computer điều khiển các đĩa hướng về phía MT. Pp này cho phép tập trung ánh sáng từ 100-200 lần

·         Dạng máng gương

- là một gương cầu dài dùng hội tụ ánh sáng lên trên các ống dẫn chứa các dung dịch đun(dầu)

- tập trung ánh sáng vào những ống chứa đầy dầu đun nóng dầu lên tới 390 0C. Dầu nóng được lưu chuyển tới hệ thống chứa nước và đun nước thành hơi làm quay máy phát điện.

Câu 14. Nguyên lý chuyển đổi bức xạ MT thành điện (pin quang điện)

Trả lời:

Là quá trình thay đổi các tia sáng mặt trời thành điện, vật liệu thường được sử dụng để chế tạo là silic tinh thể và si líc vô định hình

Câu 15. Nêu các ứng dụng của pin quang điện

Trả lời:

Ứng dụng của pin quang điện:

·         Cung cấp điện cho việc thắp sáng nhà cửa, đồ gia dụng, và kinh doanh; đặc biệt có giá trị ở vùng sâu vùng xa

·         ở quy mô lớn, cung cấp điện bổ sung vào hệ thống lưới điện trung tâm

·         ứng dụng về viễn thông: thu phát sóng, hệ thống đài vô tuyến cầm tay, ...

·         hệ thống chiếu sáng, đèn quảng cáo, đèn biển,...

Câu 16. Nêu ưu nhược điểm của NL mặt trời

·         ưu điểm

- năng lượng sạch, rẻ tiền và tiềm tàng, lợi ích về kinh tế-môi trường

- dễ sử dụng, không tạo tiếng ồn

- cấp điện ổn định cho vùng sâu xa

- giải pháp hiệu quả trong việc giảm phụ tải điệnm nhu cầu về cuộc sống đỉnh tại thế giới

- hệ thống điện PV có thể thiết lập ở khu đông dân cư, công viên, chung cư

·         nhược điểm:

- giá thành thiết bị còn cao

- hiệu suất vẫn thấp

- phụ thuộc, k có tính ổn định, liên tục, bị biến động theo thời tiết

- thiết bị lắp đặt còn cồng kềnh, thiếu tính thẩm mĩ

- cần nhiều bộ góp do ánh sáng phân tán

- có mặt hóa chất độc hại

Câu 17. Khái niệm và nguồn gốc hình thành năng lượng gió

- gió là một hiện tượng trong tự nhiên hình thành do sự chuyển động của không khí từ nơi áp caoàáp thấp. Sự chuyển động này sinh ra gió

- NL gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển của TĐ

Câu 18. Nguyên lý sản xuất điện từ năng lượng gió

Dùng tuabin gió để chuyển động năng của gió thành cơ năng.

NL gió làm cho 2 hoặc 3 cánh quạt  quay quanh 1 roto. Roto được nối với trục chính sẽ chuyển động làm quay trục quay của máy phát điện để tạo ra điện

Các tuabin gió được đặt trên trụ cao để thu hầu hết các NL gió. Ở độ cao khoảng 30m trên mặt đất thì các tuabin gió thuận lợi:tốc độ nhanh, gió ổn định

Câu 19. Đánh giá NL sản sinh từ nl gió

- công suất NL gió phụ thuộc vào vận tốc gió

- tuabin chuyển càng nhiều động năng gió bao nhiêu thì vẫn tốc gió thổi từ tuabin đi ra thấp bấy nhiêu. Tuabin lí tưởng giảm đc 2/3 vận tốc gió.

- thông thường tuabin có 2 ngưỡng vận tốc đầu vào:

+ ngưỡng dưới: 3-5m/s vận tốc thối thiểu

+ ngưỡng trên : 25m/s vận tốc tối đa. Tuabin tự động ngưng hoạt động, tránh hư hỏng.

- vận tốc gió ngoài biển thường cao hơn ngoài bờ.

* Tuabin gió biển:

- k chiếm diện tích lục địa

- giảm ô nhiễm âm thanh, thẩm mĩ

- lợi gió có nhiều va thổi đều đặn hơn ở đất liền

- vật liệu xây dựng có sức bền cao, chống hoen gỉ, công tác bảo trì tốn kém hơn.

Câu 20. Những yếu tố cần quan tâm khi sử dụng NL gió

- vị trí đặt tuabin: đồi cao, thoáng; hướng về phía biển, vùng cao,hải đảo ven biển

- khoảng cách tới các công trình dân cư phù hợp

- độ nhấp nhô và sự dịch chuyển:

+ mức độ nhiễu loạn gió tác động tuabin phụ thuộc sự gồ ghể mặt địa hình mà gió thổi qua, gây áp lực lên roto, tháp đỡ dẫn tới suy giảm tuổi thọ của tuabin

+ tránh các chướng ngại vật đặt gần như: tòa nhà, cây cối, cấu trúc địa hình địa chất

- các tuabin pải được đặt thẳng hàng đối diện với hướng gió, pải đc đặt càng xa nhau càng tốt để tránh hiện tượng nhiễu loạn gió

- tính toán chi phí cho NL gió:

+ quy mô diện tích trại càng lớn thì giá thành càng thấp

+ vận tốc gió càng cao thì giá thành càng thấp

+ chi phí xây dưng càng thấp, giá thành càng thấp

+ ngoài ra còn phụ thuộc: vị trí đặt trạm gió gần lưới điện để k pải xây dựng hệ thống truyền tải điện; chọn nền đất thích hợp do việc xây dựng nền móng của tháp đỡ