☰ Содержание · Физика

Задачи об оптических приборах и солнечная техника

Уроки 60–61 · 2 урока · П. Хабибуллаев, А. Бойдедаев, А. Бахромов, К. Суяров, Ж. Усаров, М. Юлдашева. Физика, 9 класс, переработанное и дополненное 3-е издание. Творческий дом издательства-типографии имени Гафура Гуляма, Ташкент, 2019
61

Солнечная техника. Использование солнечной энергии в Узбекистане

Учебник: с. 158–159
ЦельЗнать солнечную технику, преобразование солнечной энергии в тепло и электричество, а также историю и перспективы использования солнечной энергии в Узбекистане.
Новые слова
солнечная техника · geliotexnikaсолнечный коллектор · Quyosh kollektoriфотоэлемент · fotoelementсолнечная печь · Quyosh sandoni
Объяснение

Устройства, превращающие солнечную энергию в тепло или электричество, называются устройствами солнечной техники, а наука в этой области — гелиотехникой (греч. «Гелиос» — Солнце). За пределами атмосферы мощность солнечного излучения составляет около 1360 Вт/м²; у поверхности Земли при ясном небе приходит до 1000 Вт/м² в зависимости от широты, времени года и времени суток. В Узбекистане много ясных дней и длинные летние дни, поэтому использование Солнца там удобно. С древних времён фрукты и овощи сушат на солнце; Абу Али ибн Сина писал, что линза собирает свет в одну точку и сильно его нагревает. В XX веке в Ташкенте открылись лаборатории по гелиотехнике (1934), в 1976 году было создано научно-производственное объединение «Физика–Солнце», а в 1987 году в Паркенте построена солнечная печь тепловой мощностью 1 МВт. Солнечный коллектор нагревает воду (Q = cmΔT), а фотоэлемент создаёт электрический ток непосредственно из света; в последние годы в стране построены и крупные фотоэлектрические электростанции. Солнечная энергия экологически чиста, но зависит от погоды и времени суток.

Примеры
Панель фотоэлементов площадью 2 м² при 1000 Вт/м² с КПД 20 % даёт электрическую мощность P = 2·1000·0,2 = 400 Вт.
Чтобы нагреть 100 кг воды на 30 °C в коллекторе, нужно Q = cmΔT = 4200·100·30 = 12 600 000 Дж = 12,6 МДж.
Работа в классе

Обсуждение: если бы на вашей крыше установили солнечный коллектор площадью 4 м², в какие времена года и в какое время суток он работал бы лучше всего? Что происходит в пасмурный день? Зачем нужны бак-накопитель и резервный нагреватель? Такие устройства устанавливают только специалисты; работать на крыше опасно, а вода в коллекторе может обжечь.

Упражнения
1
Что такое гелиотехника? Что означает «Гелиос»?
2
Панель площадью 1,5 м² получает 800 Вт/м² и имеет КПД 20 %. Какова электрическая мощность в Вт?
3
Сколько Дж нужно, чтобы нагреть 50 кг воды на 20 °C в коллекторе (c = 4200)?
4
Назовите два преимущества и один недостаток солнечной энергии.