Φυσικοί Νόμοι διέπουν Το Περιβάλλον

Transcript

1 Φυσικοί Νόμοι διέπουν Το Περιβάλλον

2 Απαρχές Σύμπαντος Ύλη - Ενέργεια E = mc 2

3 Θεμελιώδεις καταστάσεις ύλης Στερεά Υγρή Αέριος

4 Χημικές μορφές ύλης Χημικά στοιχεία Χημικές ενώσεις Χημικά στοιχεία 92 στη Φύση 18 στα εργαστήρια Μορφές ύλης Άτομο Ιόν Μόριο (χημική ένωση)

5 Υποατομικά σωματίδια Πρωτόνιο (p + ) Νετρόνιο (n) Ηλεκτρόνιο (e - ) Quarks

6

7

8 Χαρακτηριστικά ατόμων Ατομικός αριθμός (αριθμός πρωτονίων) Μαζικός αριθμός (αριθμός πρωτονίων και νετρονίων) Ιόντα (άτομαήμόριαμεπερισσότεραήλιγότεραηλεκτρόνια) (Na +, Cl -, NH 4+, NO 3-, SO 4 2-, PO 4 3- ) Ισότοπα (άτομα με περισσότερα νετρόνια) ( 2 Η, 3 Η, 235 U, 238 U, 14 C, 35 S)

9

10 Συνδυασμοί ατόμων, μορίων, ιόντων Χημικές ενώσεις (χημικοί ή ηλεκτροστατικοί δεσμοί) Μείγματα (χωρίς δεσμούς) Χημικές ενώσεις Ανόργανες (NaCl, Na 2 HPO 4, H 2 SO 4 ) Οργανικές (ενώσεις του άνθρακα κυρίως με H, N 2, O 2, S)

11 Ενέργεια -- χώρο, --μάζα Ηδυνατότητατουνασυμβείκάτι. E = mc 2

12 Μορφές Ενέργειας Φωτισμός Ηλεκτρισμός Θερμότητα Κίνηση Χημική ενέργεια Πυρηνική ενέργεια

13 Ενεργειακές καταστάσεις Κινητική (αποτέλεσμα της μάζας και της ταχύτητάς της) Δυναμική (αποθηκευμένη ενέργεια)

14

15 Σχέσεις Κινητικής Δυναμικής Ενέργειας Κινητική Δυναμική (κάτωαπόσύγχρονηαπώλειαενέργειας προς το περιβάλλον υπό μορφή θερμότητας)

16 Θερμότητα Η συνολική κινητική ενέργεια κάθε κινούμενου ατόμου, μορίου ή ιόντος μέσα σε μια ποσότητα ύλης. Θερμοκρασία Το μέτρο της μέσης ταχύτητας της κίνησης των ατόμων δεδομένης ποσότητας ύλης σε κάποια στιγμή.

17 Η κινητική ενέργεια της ύλης εκφράζεται υπό τη μορφή της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που μεταδίδεται με τη μορφή κυμάτων.

18 Κύματα Υπό τη μορφή κορυφών και κοιλωμάτων Η απόσταση δύο διαδοχικών κορυφών αποτελεί το μήκος του κύματος. Όσο μικρότερο το μήκος κύματος τόσο μεγαλύτερη η ενέργειά του

19 Φάσμα Ηλεκτρομαγνητικής Ακτινοβολίας Ιοντίζουσα ακτινοβολία Σοβαρές βλάβες στους οργανισμούς (Κοσμική ακτινοβολία, ακτίνες γ, ακτίνες Χ, μακρά υπεριώδη [UV], κοντινά υπεριώδη [UV]). Μη Ιοντίζουσα ακτινοβολία Λιγότερο σοβαρές βλάβες στους οργανισμούς (Ορατή ακτινοβολία, κοντινά υπέρυθρα, μακρά υπέρυθρα, μικροκύματα, τηλεοπτικά κύματα, ραδιοκύματα).

20 Ηλεκτρομαγνητική Ακτινοβολία Πρωτογενής πηγή ενέργειας Κυριότερος ενεργειακός πόρος

21 Ενεργειακοί Πόροι Άμεσοι - Έμμεσοι Άμεσοι Παρέχονται απότηφύση Έμμεσοι Προέρχονται από πρωτογενή δέσμευση και επεξεργασία από τη βιοτική συνιστώσα

22 Άμεσοι Ενεργειακοί Πόροι Πρωτογενείς - Δευτερογενείς Πρωτογενείς Ηλεκτρομαγνητική Ακτινοβολία Ηλιακή ενέργεια Δευτερογενείς Ανανεώσιμες μορφές Αιολική Υδροδυναμική Γεωθερμική

23 Ηλιακή Ενέργεια

24 Αιολική Ενέργεια

25 Υδροδυναμική Ενέργεια

26 Γεωθερμική Ενέργεια

27 Έμμεσοι Ενεργειακοί Πόροι Οι οργανισμοί αρχικά δεσμεύουν την ηλιακή ενέργεια και τη μετατρέπουν σε χημική. Στη συνέχεια τη μετατρέπουν σε χρήσιμο έργο και ανάπτυξη. Την πρωτογενώς δεσμευμένη ενέργεια την αξιοποιούν δευτερογενώς άλλοι οργανισμοί.

28 Έμμεσοι Ενεργειακοί Πόροι Πετρέλαιο Ξυλεία Βιομάζα Υδροηλεκτρική ενέργεια Θερμοηλεκτρική Πετροχημική Πυρηνική

29 Ενεργειακή ποιότητα Η ικανότητα ενός πόρου να δίνει σωστή παραγωγή έργου. Υψηλή ενδιάμεση - χαμηλή Πόροι υψηλής ποιότητας -- > συγκεντρωμένη ενέργεια. Ηλιακή ακτινοβολία, ηλεκτρισμός, άνθρακας, βενζίνη, 235 U. Πόροι χαμηλής ποιότητας -- > διασπαρμένη ενέργεια. Θερμότητα ατμόσφαιρας και θαλάσσιου νερού.

30 Φυσικοχημικές μεταβολές Υφίσταται ισορροπία ύλης στη γη. Εισερχόμενη = Εξερχόμενη Είσοδος στερεάς ύλης Έξοδος αερίου ύλης Υφίσταται ανισορροπία ενέργειας στη γη. Συνεχής μείωση ενεργειακού ισοζυγίου

31 Εξελικτική πορεία αβιοτικής συνιστώσας Μεταβολές Φυσικές Χημικές Πυρηνικές

32 Φυσικές Μεταβολές Δεν επιφέρουν αλλοιώσεις στη σύσταση της ύλης

33 Χημικές Μεταβολές

34 Πυρηνικές Μεταβολές

35 Πυρηνικές Μεταβολές Φυσική ραδιενεργός διάσπαση Πυρηνική σχάση Πυρηνική σύντηξη

36 Φυσική Ραδιενεργός Διάσπαση Ένα ασταθές ισότοπο μετατρέπεται σε σταθερό ισότοπο ενώ εκπέμπονται: Α) σωματίδια με μεγάλη ταχύτητα Σωματίδια α (2 πρωτόνια και 2 νετρόνια) Σωματίδια β (ηλεκτρόνια υψηλής κινητικότητας)

37 Β) ακτινοβολία υψηλής ενέργειας Ακτίνες γ

38 Χρόνος ημιζωής ισοτόπου Χρόνος ώστε το 1/2 του πυρήνα να εκπέμψει την ακτινοβολία του

39 Ασφάλεια ως προς τα Ραδιοϊσότοπα Πρέπει να παρέλθουν 10 περίοδοι ημιζωής

40 Πυρηνική Σχάση

41 Αλυσιδωτή αντίδραση Έλεγχος με την παρεμβολή υλικών για την απορρόφηση των νετρονίων που απελευθερώνονται

42 Πυρηνική Σύντηξη Απαιτεί υπερβολικά υψηλές θερμοκρασίες για να λάβει χώρα 1x10 8 o C

43 Νόμος Διατήρησης της Ύλης

44 Νόμος Διατήρησης της Ενέργειας

45 Νόμος Υποβάθμισης της Ενέργειας

46