Гидроэнергетиканы орта мектепте оқыту әдістемесі

Жоспар
Кіріспе

КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ...3

1ФИЗИКА КУРСЫНДАҒЫ ЭНЕРГИЯ ТУРАЛЫ ОҚУ МАТЕРИАЛ 6
1.1 Физика курсындағы “энергия” ұғымы ... 6
1.2 Энергияның сақталу және түрлену заңы ... ..8
1.3 Сарқылмайтын энергия көздері ... .11
1.4 Сарқылмайтын энергия түрлері, салалары ... ..13

2. ГИДРОЭНЕРГЕТИКАНЫ ОРТА МЕКТЕПТЕ ОҚЫТУ ӘДІСТЕМЕСІ ... ... ... .18
2.1 Гидроэнергетикалық станцияның құрылымына сипаттама және гидроэнергияны алу жолдары ... .18
2.2 Гидроэнергияны оқыту әдістемесі ... ... ... ... .24
2.3 Оқушыларға су энергиясын пайдалы әрі тиімді жолдарын түсіндіру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 35

ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... 37
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ... ... ..

Елбасы Н.Ә.Назарбаевтың Жолдауында (2014 ж.) оқыту үдерістеріне қазіргі заманғы әдістемелер мен технологияларды енгізу мәселелері кеңінен баяндалды. Осы бағытта мемлекет тарапынан ауқымды жұмыстар атқарылуда. Елбасымыз өзінің Қазақстан халқына арнаған Жолдауында назар аударған тағы бір маңызды мәселе – ол педагогтардың сапасы мен біліктілігін арттыру. Бұл білім беру нәтижесінің негізгі өзегі. Осы мақсатта министрлік қазіргі мұғалімдердің біліктілігін арттыру жүйесіне түбегейлі басқа қырынан келіп отыр. Бұған дейін бұл сала тиімсіз болды, әрі бұған салғырт қарап келген еді. Енді, дүниежүзілік тәжірибесінің негізінде қайта дайындаудың ешкімге ұқсамайтын жаңа бағдарламалары мен әдістемелері дайындалды. Қазірдің өзінде Назарбаев зияткерлік мектебі жанындағы Педагогикалық шеберлік орталығымен, аймақтардағы орталықтармен бірлескен Біліктілікті арттырудың ұлттық орталығы құрылды. Осындай жаңа жүйе арқылы еліміздегі мұғалімдер жасағының жартысын 5 жыл ішінде жаңа деңгейде қайта дайындықтан өткізілуде. Білім және ғылым министрлігі үстіміздегі жылдың 1 қыркүйегінен бастап педагогикалық жоғары оқу орындары мен кафедралардың оқытушы профессорлар құрамының біліктілігін арттырудың жаңа деңгейіне көшуді жоспарлауда. Жоғары және ішінара кәсіптік – техникалық білім беруде әлі күнге дейін білім беру қызметін көрсетуші мекеме ретінде өз түлектерінің білім сапасын өздері бағалайтын жүйе жұмыс істейді. Жолдауды іске асырудағы Президент тапсырмаларының ішіндегі ең маңыздысы әрі басты бағыт – бұл оқыту үрдісінде тәрбиелеу компоненттерін күшейту.

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 35 бет
Таңдаулыға:

М а з м ұ н ы
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3

1ФИЗИКА КУРСЫНДАҒЫ ЭНЕРГИЯ ТУРАЛЫ ОҚУ МАТЕРИАЛ 6
1.1 Физика курсындағы "энергия" ұғымы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .6
1.2 Энергияның сақталу және түрлену заңы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..8
1.3 Сарқылмайтын энергия көздері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .11
1.4 Сарқылмайтын энергия түрлері, салалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 13

2. ГИДРОЭНЕРГЕТИКАНЫ ОРТА МЕКТЕПТЕ ОҚЫТУ ӘДІСТЕМЕСІ ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..18
2.1 Гидроэнергетикалық станцияның құрылымына сипаттама және гидроэнергияны алу жолдары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...18
2.2 Гидроэнергияны оқыту әдістемесі ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... 24
2.3 Оқушыларға су энергиясын пайдалы әрі тиімді жолдарын түсіндіру ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .35

ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 37
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ..

Кіріспе

Елбасы Н.Ә.Назарбаевтың Жолдауында (2014 ж.) оқыту үдерістеріне қазіргі заманғы әдістемелер мен технологияларды енгізу мәселелері кеңінен баяндалды. Осы бағытта мемлекет тарапынан ауқымды жұмыстар атқарылуда. Елбасымыз өзінің Қазақстан халқына арнаған Жолдауында назар аударған тағы бір маңызды мәселе - ол педагогтардың сапасы мен біліктілігін арттыру. Бұл білім беру нәтижесінің негізгі өзегі. Осы мақсатта министрлік қазіргі мұғалімдердің біліктілігін арттыру жүйесіне түбегейлі басқа қырынан келіп отыр. Бұған дейін бұл сала тиімсіз болды, әрі бұған салғырт қарап келген еді. Енді, дүниежүзілік тәжірибесінің негізінде қайта дайындаудың ешкімге ұқсамайтын жаңа бағдарламалары мен әдістемелері дайындалды. Қазірдің өзінде Назарбаев зияткерлік мектебі жанындағы Педагогикалық шеберлік орталығымен, аймақтардағы орталықтармен бірлескен Біліктілікті арттырудың ұлттық орталығы құрылды. Осындай жаңа жүйе арқылы еліміздегі мұғалімдер жасағының жартысын 5 жыл ішінде жаңа деңгейде қайта дайындықтан өткізілуде. Білім және ғылым министрлігі үстіміздегі жылдың 1 қыркүйегінен бастап педагогикалық жоғары оқу орындары мен кафедралардың оқытушы профессорлар құрамының біліктілігін арттырудың жаңа деңгейіне көшуді жоспарлауда. Жоғары және ішінара кәсіптік - техникалық білім беруде әлі күнге дейін білім беру қызметін көрсетуші мекеме ретінде өз түлектерінің білім сапасын өздері бағалайтын жүйе жұмыс істейді. Жолдауды іске асырудағы Президент тапсырмаларының ішіндегі ең маңыздысы әрі басты бағыт - бұл оқыту үрдісінде тәрбиелеу компоненттерін күшейту.
Қазақстан Республикасындағы білім беруді дамытудың 2011 - 2020 жылдарға арналған мемлекеттік бағдарламасында жалпы білім берудің мақсаты - қазіргі қоғам талабына сай алынған терең білім, білік, дағдылар мен құзырлықтардың негізінде еркін бағдарлай білетін, қойылған мақсатқа танымдық қызмет жасау арқылы жете алатын, өз бетінше дұрыс, тиімді шешімдер қабылдауға қабілетті жеке тұлғаны қалыптастыру екендігі көрсетілген. Оны жүзеге асыру - мектептерде оқушылардың танымдық белсенділігін арттыруға септігін тигізетін оқу үрдісін ұйымдастырудың тәсілдерін, әдістері мен нысандарын іздестіруге өзекті сипат береді.
Қазақстан Республикасы "Білім туралы" заңында "Білім беру жүйесінің басты міндеті - оқытудың жаңа технологияларын енгізу, білім беруді ақпараттандыру, халықаралық коммуникациялық желілерге шығу, ұлттық және жалпы адамзаттық құндылықтар, ғылым мен практика жетістіктері негізінде жеке тұлғаны қалыптастыруға, дамытуға және кәсіби шыңдауға бағытталған білім алу үшін қажетті жағдайлар жасау" - деп атап көрсеткендей - ақ , қазіргі кезеңде әрбір мұғалімнің алдына қойып отырған басты міндеттерінің бірі - оқытудың әдіс - тәсілдерін үнемі жетілдіріп отыру және жаңа педагогикалық технологияны меңгеру.
Бүгінгі күнде энергия ең көп талқыланатын ұғымдардың бірі. Оның физикалық мағынасынан басқа экономикалық, техникалық, саяси және басқа да аспектілері бар.
Н.Ә.Назарбаевтің ``Қазақстан - 2050 стратегиясы - қалыптасқан мемлекеттің жаңа саяси бағыты'' Жолдауында энергияның баламалы түрлерін ендіруді дамытып, сарқылмайтын энергия көздерін пайдаланатын технологияларды енгізу туралы айтылған. Осыған орай, Қазақстанның жаңа стратегиялық даму жоспарына сәйкес 2050 - ші жылға дейін қолданыстағы жалпы энергияның 50% баламалы энергия көздерінен өндірілуі тиіс. Республикамыздың көптеген аймақтарында сарқылмайтын энергия көздерін пайдаланған экономикалық және экологиялық тұрғыдан тиімді екені анық. Сондықтан, Қазақстанда сарқылмайтын энергия көздерін дамытуға арналған жобаларға 107 млрд.тенге бөлінген. Бұрыннан пайдаланып келе жатқан көмір, мұнай, табиғи газ сынды энергия көздерінің сарқылуы немесе қорының азаюы, қоршаған ортаға тигізетін зиянды әсерінің күн сайын артуы адамдарды бей - жай қалдырмайды.
Бүкіл әлем энергия тапшылығынан құтылып, қоршаған ортаны ластамайтын баламалы энергия қөздеріне қол жеткізуге кірісіп кетті. Бүгінгі таңда әлемнің ғалымдары энергияның жаңа көзін іздестіріп келуде. Әрине, көгілдір отын және көмірмен жұмыс істейтін энергия көздері арзан қуат бере алады, бірақ олардың қоры шектеулі. Сондықтан күн мен желден энергия өндіру бағытында жаңғыртылатын қуат көздерін құру болашақ үшін өте маңызды. Қазақстанда Күн энергиясын пайдалануға қолайлы жағдай бар. Әсіресе еліміздің оңтүстік аймақтарына энергияның балама көздерін пайдаланған әлде қайда ұтымды. Сарқылмайтын энергия көздері бойынша Қазақстан жан басына шыққанда алдыңғы қатарда. Қазақстан ``Болашақ энергиясы'' тақырыбын таңдап, әлемдік деңгейде ЕХРО көрмесін ұйымдастыруды ұтып алуы қуантады, сонымен қатар, ғаламдық ауқымдағы іс - шаралар өткізу елімізге үлкен міндеттер жіктейді.
Баламалы энергия көздерін зерттеп, қолданысқа қосу үшін білікті мамандар дайындау қажет. Энергетика мәселелерін шешудің негізінде физикалық білім жатқандықтан, мектептерде болашақ энергия көздерін оқып - үйрететін, инженерлік мамандықтарға бейімдейтін элективті курстарды оқу үрдісіне енгізу оқыту саласындағы өзекті мәселелердің бірі болып тұр. Еліміздегі энергетика ресурстарын дұрыс пайдалану, жаңа энергия көздерін ашып өндіріске қосу проблемаларын шешу үшін мектептен бастап физика пәнін оқыту мәселесіне үлкен көңіл аудару қажет. Соның ішінде, электр энергетикасының физикалық негіздері мен болашақта кеңінен қолданылатын баламалы энергия көздері туралы оқушылардың білімдерін кеңейту керек.
Ғылыми жұмыстың зерттеу мақсаты: Физика курсын оқытуда электр энергиясын өңдеп алудың дәстүрлі және баламалы әдістері туралы оқушылардың теориялық білімдерін кеңейту және тереңдету.
Ғылыми жұмыстың көкейкестілігі: Жоғары айтылғандарды негізге ала отырып ғылыми жұмысымның тақырыбы ``Гидроэнергетиканы орта мектепте оқыту әдістемесі".
Ғылыми жұмыстағы зерттеу нысаны: Орта мектепте физика пәнін оқыту үдерісі.
Ғылыми жұмыстағы зерттеулердің ғылыми болжамы: Егер жалпы мектеп оқушыларына энергия көздерін оқыту бағдарламасын практика жүзінде қолданса, онда үлкен жетістіктерге жетер еді.
Ғылыми жұмыстағы зерттеу міндеттері:
- Судан энергия алу туралы ғылыми педагогикалық және әдістемелік әдебиеттердегі материалдарды талдау.
- мектептерде су энергиясы туралы оқулықтар және бағдарламаларымен танысу.
- су энергия көздеріне оқыту бағдарламаларын түзу. - түзілген бағдарлама бойынша оқытудың әдістемесін ұсыну, практика жүзінде артады және энергетика жайлы білімдері кеңейеді.
Ғылыми жұмыстағы зерттеу көздері. - жаратылыстану - математика бағытындағы физика курсының бағдарламалары. - орта мектеп физика курсында қолданылатын оқулықтар, 2011 - 2020 жылдардағы білімнің даму бағдарламасы, 2050 стратегиясы, ЕХРО - 2017.
Ғылыми жұмыстағы зерттеу әдістері: - физика курсын оқытудың теориялық әдісі. - орта мектеп физика курсын оқытуда Су энергия көздері бойынша тест тапсырмаларын қолдану. - Су энергия көздерін оқыту бағдарламаларын қолдану әдісі.
Ғылыми жұмыстағы зерттеудің ғылыми жаңалығы мен теориялық маңыздылығы. - физика курсын оқытудың әдістемесі зерттеліп, оның өзекті мәселелері ғылыми - педагогикалық тұрғыда негізделді. - жаратылыстану - математика бағытындағы физика пәнін оқытуда зертханалық жұмыстарды жетілдіруге және физикалық құбылыстарды ұсыну. - физика сабақтарында оқушылардың білім сапасын арттыруға бағыттайтын ғылыми - әдістемелік ұсыныстар жасалды.
Ғылыми жұмыстағы зерттеудің практикалық мәнділігі: - Зерттеу материалдарын жалпы орта білім беретін мектептерде, кәсіпті - техникалық мектептер мен колледждерде физика пәнін оқытуда пайдалануға болады. - Зерттеу нәтижелерін мектеп мұғалімдері мен оқытушылары оқушылармен сол бағытты пайдалануға, педагогикалық мамандықтағы студенттердің физиканы оқыту әдістемесі бойынша рефераттар мен дипломдық жұмыстар жасағанда пайдалануына болады.
Ғылыми жұмыстың құрылымы: кіріспеден, негізгі бөлімнен, эксперименттік зерттеу бөлімінен, қорытындыдан, пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады.

1. ФИЗИКА КУРСЫНДАҒЫ ЭНЕРГИЯ ТУРАЛЫ ОҚУ МАТЕРИАЛДАРЫ

1.1 Физика курсындағы "энергия" ұғымы

Әдетте толық серпіле барлық күшін жұмсай отырып жұмыс атқаратын адамды энергиялы немесе қуатты адам деп атайды. Яғни, бұл - дененің жұмыс істеу қабілеті. Оны әдетте Е әрпімен белгілейді. Энергия жоқтан пайда болмайды және жоғалмайды. Энергиялардың жалпы қосындысы әрқашан тұрақты болады. Энергия тек бір түрден екінші түрге түрленеді. Мысалы, екі бильярд шарлары соқтығысқанда, олардың біреуі тоқтап қалуы мүмкін, ал оның энергиясы дыбыс немесе ішкі энергияға ауысады. Энергияны Джоульмен өрнектейді (1 Дж=1 Н*м).
Энергияның түрлері. Біз сіздермен энергияны жасауға да, жоюға да болмайтынын білеміз, бірақ ол бір түрден екінші түрге түрлене алады. Мұнда энергияның бірнеше түрлері көрсетілген:
Ішкі энергия: молекулалардың қозғалысының кинетикалық энергиясы мен олардың өзара әрекеттесу потенциалдық энергиясының қосындысына тең. Температура жоғарылаған кезде дененің ішкі энергиясы артады, себебі заттың ішіндегі молекулалардың қозғалыс жылдамдығы артады.
Химиялық энергия: бұл - молекулалардың өзара химиялық байланысының салдарынан, құрылымының өзгеруінен пайда болатын потенциалдық энергия түрі. Химиялық қосылыстар кезіндегі реакциялардың әсерінен химиялық энергия пайда болады. Егер молекуладағы байланыстар үзілсе немесе әлсіресе, нәтижесінде жаңа қосылыстар пайда болады.
Электр энергиясы: энергияның бұл түрі электр деген атпен белгілі. Зарядталған денелердің төңірегінде пайда болатын электр өрісі зарядтарды қозғалысқа келтіреді. Электр өрісі өткізгіштердің айналасында болады. Бұл - энергияның екінші дәрежелі көзі. Ол зат молекулаларының өзара химиялық әрекеттесуі нәтижесінде пайда болады. Электрді қайта қалпына келетін немесе қайта қалпына келмейтін энергияның көзі ретінде қарастыруға болмайды. Қайта қалпына келетін және қайта қалпына келмейтін энергия көздері электр энергиясын өндіреді.
Сәуле шығару энергиясы: бұл - электромагниттік толқындар тудыратын энергия. Ол жарық энергиясы ретінде бәріне белгілі. Бұл энергия бөлшек - квант түрінде таралады. Бұл - электромагниттік толқындар таралатын ауданда пайда болатын энергияның бір түрі.
Магниттік энергия: бұл - магнит өрісінің энегиясы. Магнетизм: аттас полюстер бір - бірінен тебіледі, ал қарама - қарсы полюстер бір - біріне тартылады.
Ядролық энергия: бұл - атомның ішінде болатын энергия. Атом құрылымының өзгерісі әсерінен ядролық реакция жүруі мүмкін. Осындай реакциялардың нәтижесінде пайда болатын энергияны ядролық энергия деп атайды. Ядролық энергия атом энергиясы деп аталады. Эйнштейн формуласы бойынша Е=m*c2, ядролық энергияның бөлінуі радиоактивті ыдырау немесе атом ядросының бөлінуін туғызуы мүмкін. Сондықтан ядро бөлінген кезде ядролық реакторда бөлінетін зор энергияны мол электр энергиясын алуға қолданылады.
Серпімді деформацияланған дененің энергиясы: бұл - дене деформацияланған кезде пайда болатын потенциалдық энергия. Дененің серпімділігі - бұл денені деформациялағанда, мысалы, оны сыққан кезде, дененің пішінің бастапқы қалпына келу қабілеті.
Дыбыс энергиясы: қатты дене, сұйық немесе газдар арқылы өтетін, естілетіндей жиілікпен тербелетін бойлық тербелісті дыбыс деп атайды. Дыбыс - қума толқын. Дыбыс толқындарының энергиясы дыбыс энергиясы деп атайды.
Механикалық энергия - механикалық жүйедегі кинетикалық және потенциалдық энергиялардың қосындысы. Ол дененің қозғалысына немесе орналасуына байланысты. Механикалық жүйеде тартылу күші міндетті түрде ескерілетін күш болып саналады. Сондықтан, механикалық энергия тек консервативті күштер әсер ететін жүйеде ғана тұрақты бола алады.
Кинетикалық энергия: бұл - дене қозғалған кезде денеде пайда болатын энергия. Кинетикалық энергия мына формуламен өрнектеледі.

Ек
Мұндағы Ек - дененің кинетикалық энергиясы, m - дененің массасы, v-дененің қозғалыс жылдамдығы. Бұл - скаляр шама, соған сәйкес оның бағыты болмайды.
Потенциалдық энергия: бұл - тыныштықта тұрған денедегі энергия.
" Потенциалдық энергия" терминін шотландиялық инженер - физик Уильям Ренкин ХІХ ғасырда енгізді.
Потенциалдық және кинетикалық энергия. Дененің потенциалдық энергиясы - бұл тыныштықта тұрған дененің энергиясы. Кез келген дене өзінің потенциалдық энергиясы минимал болатын күйге келуге тырысады. Ал егер дене басқа күйде болса, оны потенциалдық энергиясы минимал болатын күйге келтіретін күш пайда болады. Бұл күшті қалпына келтіруші күш деп атайды.
Кинетикалық энергия - бұл дене қозғалғанда денеде пайда болатын энергия. Энергияның сақталу заңы бойынша дененің тыныштық күйінің потенциалдық энегиясы кинетикалық энергияға түрленеді, соның салдарынан дене кинетикалық энергияға ие болады.
Потенциалдық энергияның түрлері. Әр түрлі күштерде түрлі потенциалдық энергиялар қалыптасады. Басқаша айтсақ, консервативті күштер потенциалдық энергияны туғызады. Бұдан әрі потенциалдық энергиялардың түрлері туралы айтылады.
Гравитациялық энергия - бұл ауырлық күшінің әсерінен пайда болатын энергия. Ауырлық күшінің әрекетінен дене еркін құлайды, дененің құлауы нәтижесінде гравитациялық энергия азаяды. Сондықтан Жер бетінен белгілі бір биіктіктегі дененің ие болатын энергиясын гравитациялық энергия деп атайды. Бұл энергия дененің Жерге гравитациялық тартылуы нәтижесінде пайда болады.
Серпімді энергия - денелер өздерінің пішіндерін бастапқы қалпына қайтаруға көмектесетін күштің әсерінен серпімді энергияға ие болады. Энергияның бұл түрі серпімді денелерде болады. Денедегі серпімді энергияның мөлшері осы дененің қаншалықты созылуына байланысты. Дене неғұрлым жақсы сығылса, денедегі энергия соғұрлым көп болады.
Ядролық энергия - атом ядросының ішінде сақталатын бөлшектердің потенциалдық энергиясы ядролық энергия деп аталады. Ядро бөлшектері бір-бірімен өзара өте қуатты ядролық күшпен байланысса да олар потенциалдық энергияға ие болады, бірақ бұл энергияның шамасы өте аз деп айтуға болады. Оның мөлшері кейбір радиоактивті ыдыраулар үшін де аз, мысалы, бета ыдырау үшін.
Химиялық энергия - элементтің құрылымына байланысты болатын потенциалдық энергияны химиялық энергия деп атайды. Молекулалардың орналасуы молекулалардың арасындағы химиялық байланысқа тәуелді. Молекулалардың химиялық энергиясы химиялық реакцияның көмегімен басқа энергия түрлеріне түрленеді.
Энергетика - шаруашылықтың энергетикалық қорды және әр түрлі энергияны өндіру, түрлендіру, жеткізу, пайдалану мәселелерін қамтитын саласы: Жел энергетикасы, Жылу энергетикасы, Су энергетикасы, Ядролық энергетика.
Энергетикалық жүйе, энергожүйе - өзара және энергия тұтынушылармен электр энергиясын жеткізу желісі арқылы жалғасқан электр станцияларының жиынтығы. Энергетикалық жүйенің құрамына: жылу электр стансасы, атом электр стансасы, су электр стансасы, электр энергиясын жеткізу желісі, қосалқы электр станциялары, жылу және электр желісі, жылу және электр энергиясының қабылдағыштары енеді. Тұтынушыларды электр энергиясымен Энергетикалық жүйе арқылы қамтамасыз етудің жеке электр станция арқылы қамтамасыз етуге қарағанда төмендегідей артықшылықтар бар: энергиямен қамтамасыз етудің сенімділігі артады; жергілікті энергетикалық қор (отын және су энергиясы) тиімді пайдаланылады, электр станцияларының жүктемесін өзара тиімді етіп бөлу нәтижесінде электр энергиясының өзіндік құны кемиді, қуатты қондырғыларды пайдалану мүмкіндігі жасалады, резервтік қуат азаяды. Энергетикалық жүйе әдетте бір ортадан басқарылады. Бір жалпы оперативтік диспетчерлік пункттен басқарылатын бірнеше Энергетикалық жүйе біріккен энергетикалық жүйе құрайды.

1.2 Энергияның сақталу және түрлену заңы

Энергия ( грек.energeia - әсер, әрекет) - материя қозғалысының әр түрлі формасының жалпы өлшеуіші. Материя қозғалысының әр түрлі формалары бір - біріне айналып отырады. Механикада дененің (материялық нүктенің) механикалық күйі сөз болады. Материялық нүктенің механикалық күйін көрсету механиканың маңызды екі мәселесіне жауап беруге, яғни дененің берілген уақыт мезетіндегі орны мен оның қалай қозғалатынын сипаттауға келеді. Ал бұл - нүктенің қайсыбір уақыт мезетіндегі координаталары мен жылдамдығын көрсету деген сөз. Материялық нүктенің x, y, z координаталары мен оның берілген уақыт мезетіндегі жылдамдығы механикалық күйді сипаттайтын шамалар - күй параметрлеріне жатады. Осы параметрлер берілген жағдайда дененің механикалық күйі белгілі болады.
Қозғалыс барысында материялық нүктенің күйі (координаталары мен жылдамдығы) үздіксіз өзгеріп, нүкте бір күйден екінші күйге өтіп отырады. Осы дененің немесе материялық нүктенің механикалық күйін сипаттайтын шама механикалық энергия деп аталады. Сонымен механикалық энергия - дененің механикалық күйінің сипаттамасы. Оның екі белгісі бар: ол күй параметрлеріне тәуелді және оның өзгерісі дене бір күйден екінші күйге өткенде атқарылатын жұмыспен байланысқан. Бұдан механикалық энергияның өздеріңе таныс анықтамасы туындайды: механикалық энергия деп дененің механикалық жұмыс жасай алу қабілетін айтады. Жұмыс сияқты энергия да тек сандық мәнімен сипатталатын скалярлық шама болып табылады. Энергияның өлшем бірлігіне жұмыс бірлігі джоуль (Дж) алынады. Механикалық энергияның екі түрі белгілі, олар кинетикалық (Ек) және потенциалдық (Еп) энергиялар. Қозғалыстағы кез келген дене өз жолында қандай да бір механикалық жұмыс жасауға қабілетті. Қозғалыстағы дененің энергиясын кинетикалық энергия деп атайды. Мысалы, ұшқан құстың, атылған оқтың, соққан желдің кинетикалық энергиясы болады. Кинетикалық энергия қозғалыстағы дене күйін сипаттайды және ол Ек формуласымен өрнектеледі. Оның екі белгісі бар: Ек жылдамдыққа тәуелді және оның өзгерісі денеге әрекет етуші күш атқаратын жұмысқа тең. Демек,

Ал потенциялдық энергия дегеніміз - денелердің немесе дене бөлшектерінің өзара орналасуына байланысты болатын энергия. Ол потенциалдық күштер (ауырлық күші және серпімділік күші) әрекет еткен дене күйінің сипаттамасы болып табылады. Мысалы, бөгетке жиналған судың, керілген садақтың, сығылған немесе созылған серіппенің, ішінде сығылған ауасы бар резеңке балонның потенциалдық энергиясы бар.
Демек, Eп

немесе потенциалдық энергиялары-потенциалдық күштер әрекет еткен дене күйінің сипаттамасы. Оның екі белгісі бар: тәуелді және оның өзгерісі потенциалдық күштер атқаратын жұмысқа тең. Басқаша айтқанда,

немесе

Теңдіктің алдындағы "минус" таңбасы ауырлық күшінің оң жұмысы кезінде, яғни дене төмен құлағанда, бұл энергияның кемитінін білдіреді және керісінше.
Механикалық жұмыс - энергия өзгерісінің өлшемі, оның физикалық мағынасы да, міне, осында. Жұмыс атқарылған кезде энергияның әйтеуір бір түрі өзгереді, яғни
немесе .
Сонымен, қорыта айтқанда, қозғалыстағы дененің кинетикалық энергиясы бар, ал потенциалдық энергия денелердің өзара әрекеттесуіне немесе дене бөлшектерінің өзара орналасуына тәуелді.

Бір - бірімен өзара әрекеттесетін денелердің әрі кинетикалық, әрі потенциалдық энергиясы болады. Мысалы, Жердің жасанды серігінің (ЖЖС) кинетикалық энергиясы бар, өйткені ол қозғалып жүр. Сонымен қатар "ЖЖС - Жер" жүйесінің потенциалдық энергиясы да бар, өйткені олар бүкіләлемдік тартылыс күші арқылы өзара әрекеттеседі. Сол сияқты соқтығысқан шарлардың кинетикалық әрі потенциалдық энергиялары болады, себебі олар 1-сурет қозғалыста және серпімді деформацияланған.
Өзара әрекеттесетін денелер жүйесінің потенциалдық және кинетикалық энергияларының қосындысы жүйенің толық энергиясын Етолық береді. Етолық=Ек+Еп. Мысалы, массасы m дене (1 - сурет) жер бетінен h1 биіктікте болсын және оның жылдамдығы дейік. Осы жағдайдан дененің Ек1
кинетикалық энергия қоры мен Еп1=m*g*h1 потенциалдық энергия қоры болады. Сонда жүйенің толық энергиясы мынаған тең:
Етолық = Ек1+Еп1 + m*g*h1
Енді дене h2 биіктіктен түсті дейік және сол кездегі оның жылдамдығы болсын. Бұл қозғалыс кезінде ауырлық күші жұмыс істейді. Ол жұмыс толығымен дененің кинетикалық энергиясын арттыруға жұмсалады:
.
Осы өрнектердің сол жақтары тең болғандықтан, олардың оң жақтары да өзара тең, яғни
m*g*h1 - m*g*h2=
немесе бұл өрнекте былай жаза аламыз:

m·v22 =

Бұдан кинетикалық энергияның өзгерісі мен потенциалдық энергияның өзгерісі абсолют мәні жағынан бір - біріне тең, бірақ таңбалары қарама - қарсы екені көрінеді:
Ек2 - Ек1 =- (Еп2-Еп1).
Демек, егер дененің потенциалдық энергиясы артса, онда оның кинетикалық энергиясы кемиді және керісінше, егер потенциалдық энергиясы кемісе, онда кинетикалық энергиясы артады. Осы формуланы мына түрде жазуға болады:
Ек2+Еп2=Eк1+Eп1 .
Бұдан мынадай қорытынды шығады: тұйық жүйе құрайтын және бірімен - бірі бүкіләлемдік тартылыс күші мен серпімділік күші арқылы әрекеттесетін денелердің кинетикалық және потенциалдық энергияларының қосындысы тұрақты болады. Энергияның сақталу заңының мәнісі осында. Денелер жүйесінің кинетикалық және потенциалдық энергияларының қосындысы толық механикалық энергияны беретіндіктен, бұл заңды былайша тұжырымдауға болады: бірімен - бірі тартылыс және серпімділік күштері арқылы әрекеттесетін денелердің тұйық жүйесінің толық механикалық энергиясы өзгеріссіз қалады:
Етолық= Eк+Eп = const.
Сақталу заңын жалпылама түрде былай тұжырымдауға болады: табиғаттағы энергия жоғалып кетпейді және жоқтан пайда болмайды, ол тек бір түрден екінші түрге айналады. Потенциалдық энергияның кинетикалық энергияға немесе кинетикалық энергияның потенциалдық энергияға айналуы табиғаттың ең тамаша заңдарының бірі. Энергияның басты қасиеті де, міне, осы.
Энергияның сақталу және айналу заңына сүйеніп жұмыстың физикалық мәнін айқын түсінуге болады. Кинетикалық энергияның артуына және потенциалдық энергияның сонша кемуіне жұмыс қанша себепші болатындықтан, жұмыстың бір түрден екінші түрге айналған энергияға теңдігі шығады.

1.2 Сарқылмайтын энергия көздері

Бүгінгі күні негізгі ғылыми әсерлердің бірі дәстүрлі энергоресурстар көлемінің тұрақты сарқылуы кезінде энергияның өсуші тұтынуын қанағаттандыру болып табылады. Сондықтан, бүгінде энергияның жаңартылатын көздеріне - күн, жел және т.б. көп көңіл бөлінеді.
Сутегінен энергияны өндіру идеясын Күн көрсетті, онда үнемі термоядролық синтез болып тұрады. Синтездің термоядролық реакторында атом, сутегі және тритийдің өзара әрекеттесуінің нәтижесінде энергия бөлінеді, соның қорытындысында жаңа атом - гелий пайда болады. Бұл үрдіс орасан зор энергияның шығуы мен ілеседі - плазма температурасымен, онда 100 млн. Градус шамасында термоядролық реакция жүреді.Эксперименттік зерттеулердің негізінде жүйелердің ішінде токамак және стелларатор алды.
Токамак терминін (Магниттік Катушкалары бар Тороидалдық Камера) Игорь Головин мен Натанявлинский ойлап тапты, олар (Лев Арцимовичпен бірге) Курчатов институтында қондырғының бірінші үлгісін жасады.
Стеллаторлық бағдарлама белсенді жүргізіледі және стеллараторлар қазір Жапонияны, Германияны, Ресейді қосқанда, көптеген елдерде бар. Мамандардың пікірінше, термоядролық реакторлардың бірқатар басымдықтары бар.
Термоядролық энергия көзін алуға бүгінгі таңда әлемнің ғалымдары энергияның жаңа көзін жыл өткен сайын іздестіріп келуде. Сарқылмайтын дүние жоқ. Ядролық энергияның да түгесілетін уақыты жетеді. Себебі уран да сарқылатын отынға жатады. Қазақстан, өздеріңіз білесіздер, ядролық отынды шикізат күйінде экспорттаушы мемлекеттердің алдыңғы қатарында. Былайша айтқанда, еліміз - ең ірі ядролық отын жеткізуші мемлекеттердің бірі. Сондықтан да біз үшін бірінші мәселе - шикізат күйіндегі отынды дайын өнім ретінде шығару. Екінші мәселе - энергияның жаңа көзін табу. Ал ғалымдардың есептеуінше, энергияның келесі көзі термоядролық энергия болмақ. Сол үшін де еліміздің ғалымдары он жылдан бері Шығыс Қазақстан облысының Курчатов қаласындағы ұлттық ядролық орталықта қазақстандық материал танушылық токамак (ҚМТ) жобасын жүзеге асырып жатыр.
Биогаз дегеніміз - анаэробты бөлінудің әр түрлі органикалық заттардың ферментациясы нәтижесінде бөлінетін газ тектес шикізат.Жалпы биогазға сипаттама берсек, биогаз өндіру бір жарым ғасыр бұрын туды. 1808 жылы Г. Дэйви ең алғаш сиыр тезегінен метан бөліп шығарды. Ең алғаш биогаз өндіретін қондырғы 1897 жылы Бомбей қаласында жасалды. Бірақ биогаздың бере алатын мүмкіншіліктеріне қарамастан, оны пайдалануда кейінгі кездерге дейін кең қолданыс таппады. Себебі мұнай мен табиғи газдың беретін өнімі ол кезде жеткілікті, әрі шексіз болып көрінді. Биоқалдыққа байланысты мәселелер экологиялық проблемалар туындаған соң, кейіннен ғана маңызды сипат ала бастады.
Биогаз алу технологиясы өте қарапайым, оны алудың технологиясы станцияларда аэрацияны қолданудан еш айырмашылығы жоқ. Осындай қарапайым процесс нәтижесінде біз 500 ккалм3 жылу беруге қабілетті газ аламыз. Биогазды үй радиаторларын жылытуға, дән кептіруге, машиналар мен тракторлардың жану отыны ретінде, стационарлық іштей жану двигательдері үшін, генераторлардың роторларын қозғалтатын энергия көзі ретінде пайдалануға болады. Құрамы жағынан биогаздың табиғи газдан айырмашылығы ( газды баллонды машиналарға қолданатын ) аз. Биогаз айналымының қалдығын жанғыш өнім ретінде пайдалану, сол сияқты оның егін шаруашылығында минералды тыңайтқыштар ретінде тигізетін көмегі көп ақ. Оның құрамында егіннің өсуіне ықпал ете алатын кальций ( Са ), азот ( N), калий (К) бар, біраз минералды микроэлементтер де бар.
Биогаздың құрылымы мен жұмыс істеу принципі. Бүгінгі күні биогаз қондырғыларының бірнеше түрі бар. Олардың жалпы сипаттамаларын түсіну үшін, олардың ішіндегі ең сапалысы мен қарапайымдылығын қарастырайық. Оны конструкторлар Биогаздық қондырғы I деп аталады. Оны шартты түрде БГҚ - I деп атайды.
БГҚ - I экологиялық таза, әр түрлі қоспасыз, ауыл шаруашылығында пайда болатын қалдықтарды адам игілігіне және тұрмыста қолдану үшін пайдаланылады. Органикалық қалдықтарды өндіру үшін ерекше анаэробты бактериялардың көмегімен жүретін биоментангенерация, метаногенерация технологиясы қолданылады. Бұл әрине күрделі биохимиялық система. Анаэробты бактерияның дамуы нәтижесінде органикалық қалдықты құрайтын (полисахарид, ақуыз, пептидтер, майлар, май қышқылдары, нуклеин қышқылдары т.б.) биополимерлер метан газын құра отырып бөлінеді. Бұл құбылыс орташа температурасы - 520С, 530С - тарда жүрсе айналым тамаша нәтиже береді. Ал қарапайым басқа құрылғылардың орташа температурасы - 370С.
Биогаздың энергиясы. Биомасса өте эффективті қалпына келетін энергия көзі болып табылады. Биомассалық ресурстар дүние жүзінің барлық аудандарында кең тараған және олардың әрқайсысын шығарып өңдеуге болады. Биомасса жер бетінің жылдық өнімінің жетіден бірін құрайды. Биогазды жарықтандыруға, үй жылытуға, тамақ пісіру, транспорт, электрогенератордың роторларын қозғалту мақсатында қолданады.

1.3 Сарқылмайтын энергия түрлері, салалары

Жаңартылатын энергия немесе жаңартылмалы энергия- күн жарығы, жел, су, су толқыны, геотермиялық жылу секілді сарқылмас, қайта қалпына келетін табиғи ресурстардан түзілетін энергия.
1. Жылу электр энергиясы. Жылу - қуат қондырғылары немесе жылу электрстанциялары, бұлар органикалық отынның химялық байланысқан энергиясын пайдаланады. Отынды жаққанда түтіннің қызуын және жылуын пайдаланады.
2. Атом электрстанциялары кейбір ауыр элементтер ядросын нейтрондық сәуле түсіру арқылы жарып ыдыратқанда туатын энергияны немесе термоядролық реакциалар энергиясын пайдаланады. Қазіргі АЭС - да табиғи энергия көзі ретінде уранды пайдаланады.
3. Су электрстанциялары - көбінесе төменге қарай құлап аққан су күшін пайдалану арқылы жумыс жасайды. Яғни сарқыраманы пайдалану аркылы.
4. Жел электрстанциялары - атмосферадағы ауа массасының қозғалыс энергиясын пайдаланады.
5. Күн электрстанциясы - гелио қондырғылар тура түсіп тұрған күн сәулелерінен энергия шығарады.
6. Геотермиялық электрстанциялары - жер астындағы энергия көздерін пайдаланады.

1. Жылу электр энергиясы.
Дүниежүзілік шаруашылық жүйесінің негізгі салаларының бірі -- отын - энергетика кешені. Бастапқы энергетика байлықтарын дүние жүзі бойынша өндіру және тұтыну ұдайы өсіп келеді. Ол 1900 жыл 1 миллиард тонна шартты отыннан 1990 жыл 10 миллиард тоннаға дейін өсті, ал 2000 жыл 14 миллиард тоннаға жетті.
Соңғы 200 жыл ішінде дүниежүзілік отын - энергетика өнеркәсібі өзінің дамуында басты екі кезеңнен өтті. 19 ғасырдың өн бойында және 20 ғасырдың 1 - жартысында көмір кезеңі болды, яғни дүниежүзілік отын - энергетика балансының құрылымында көмір отыны басым болды. Одан кейін мұнай - газ кезеңі келді. Бұл - қатты отынмен салыстырғанда неғұрлым тиімді энергия көзі. 20 ғасырдың 80 - жылдары дүниежүзілік энергетика өз дамуының 3 - кезеңіне өтті, ол бірнеше ондаған жылдарға созылмақ. Бұл уақыт ішінде, негізінен, сарқылатын минералдық отын байлықтарын пайдаланудан гөрі қалпына келетін және сарқылмайтын байлықтарға (Күн, жел, атом энергиясы, т.б.) негізделген энергетикаға біртіндеп көшу жүзеге асуға тиіс.
Дүниежүзілік шаруашылық жүйесінің отын - энергетика кешеніндегі негізгі салалардың бірі -- электр энергетикасы. Жылына дүние жүзінде 12 триллион кВтсағ электр энергиясы өндіріледі (1999). Ол, әсіресе, 20 ғасырдың аяғында қарқынды өсті. Электр энергетикасы жылу, су және атом энергетикаларына бөлінеді. Дүние жүзінде минералдық отынмен жұмыс істейтін ЖЭС - тердің жалпы электр энергиясын өндірудегі үлесі 63%. Әдетте, ЖЭС - тер көмір алаптарына немесе энергияны тұтынатын аудандарға жақын орналасады. Су энергетикасының үлесі -- 20%. Бірақ, СЭС - тердің үлесі барған сайын кеміп келеді. Энергетиканың тағы бір саласы -- атом энергетикасы. Дүние жүзінде 29 елде 50 - ге тарта ірі АЭС - тер жұмыс істейді. Оның дүние жүзі энергетикасындағы үлесі -- 22%.

2.Атом энергетикасы.
Энергетика бүгінде әлемдік өркениеттің мыңызды қозғаушы күшіне айналып отыр. Адамзаттың XXI ғасырдағы тұрақты әлеуметтік-экономикалық дамуын қамтамасыз етуде және энергетикалық сұраныстарын қанағаттандыруда ядролық энергетика айтарлықтай үлес қосуға тиіс.
Атом энергиясын бейбіт мақсатта қолдану бойынша қызметтің негізгі құбылыстарын реттейтін заңдық және нормативті база жұмыс істеп тұр.
Дәстүрлі энергетиканы ядролық - энергетикалық технологияға біртіндеп алмастыру едәуір синергетикалық нәтижеге жеткізеді:
- Атом энергетикасын дамыту елдің энергетикалық қауіпсіздігін қамтамасыз етуге мүмкіндік туғызады, ал оған болашақта энергия өндірісін диверсификациялаусыз қол жеткізу мүмкін емес. Бұл электр энергиясын сырттан сатып алуға тәуелділікті айтарлықтай азайтады немесе толығымен жояды, мұның өзі шикізат бағасының ықтимал тұрақсыздығы және электр энергиясына сұраныс көп еселеп артуы болжануы жағдайында үлкен пайда;
- АЭС қазіргі кезде мейлінше экологиялық таза энергия өндірушілердің бірі саналады. Ядролық энергетика экологиялық балансты бұзбастан өндірелетін энергия көлемін арттыруға мүмкіндік береді. Бұл ауа қабатына шығарылатын зиянды шығындыларды болдырмауға және жаһандық экологиялық проблемаларды шешу бойынша қабылданған халықаралық міндеттемелерді қамтамасыз етуге септігін тигізеді;
- Ядролық энергетиканың маңызды абзалдықтарына экономикалық тартымдылығы мен ұзақ уақыт бойы электр энергиясы бағасының тұрақтылығын жатқызуға болады;
- Атом энергетикасын дамыту отандық машина жасаудың технологиялық деңгейін көтеруге, елдің ғылыми - техникалық қуатын нығайтуға және экономиканың жаңадан жоғары технологиялық салаларын жасауға жан-жақты ықпал етеді;
Тұтастай алғанда, Қазақстанда ядролық энергетиканың болашағы жарқын, ал оны дамыту барлық энергетикалық саланың қуатын айтарлықтай арттыра түседі.

3.Су энергетикасы

Су энергетикасы (Гидроэнергетика грек, "һydor" -- су, ылғал, energia -- қызмет, әрекет) - бөгет салу арқылы немесе бөгетсіз ағын судан энергия алу. Дүние жүзіндегі ең үлкен СЭС Венесуэлада (Гури бөгеті, 10 млн кВт) және Бразилияда Парана өзенінде (Итайпу ГЭС - і, 12,6 млн кВт) салынған. Қазақстанда Бұқтырма СЭС - і, Қапшағай СЭС - і, Шардара СЭС - і, т.б. бар. Су энергетикасының энергия көздері саркылмайтын (трубина ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.