Mở đầu: Ở lớp 7, chúng ta đã biết quang hợp ở thực vật đóng vai trò quan trọng trong chuyển hoá năng lượng của Mặt Trời trên Trái Đất. Vậy, năng lượng mặt trời chuyển hóa như thế nào trên Trái Đất?
Trả lời:
- Năng lượng mặt trời được chuyển hóa thành các dạng năng lượng từ gió, năng lượng sinh khối, năng lượng từ dòng chảy,… Sự chuyển hóa năng lượng mặt trời diển ra theo vòng tuần hoàn của nước hay thông qua sự chuyển hóa năng lượng giữa các vật sống trên Trái Đất,… tạo thành các vòng năng lượng trên Trái Đất.
I. Vòng năng lượng trên Trái Đất
Hoạt động: Quan sát Hình 16.1 và thực hiện các yêu cầu sau:
1. Mô tả vòng năng lượng giữa các vật sống trên Trái Đất. Nêu dạng năng lượng trong mỗi giai đoạn của vòng năng lượng.
2. Chứng tỏ năng lượng được chuyển hóa trong vòng năng lượng giữa các vật sống trên Trái Đất đến từ Mặt trời.
Trả lời:
1. Vòng năng lượng giữa các vật sống trên Trái Đất là quá trình chuyển đổi năng lượng từ nguồn thực vật cho đến các động vật.
- Ở thực vật, quá trình chuyển đổi năng lượng diễn ra thông qua quá trình quang hợp: thực vật hấp thụ năng lượng mặt trời, chuyển hóa năng lượng mặt trời thành hóa năng lưu trữ trong lục lạp của chúng.
- Còn ở động vật, thức ăn của động vật thường là thực vật hoặc các động vật khác. Các động vật ăn thực vật để lấy năng lượng và các chất dinh dưỡng cho sự sinh trưởng, phát triển và vận động. Động vật lấy glucose từ quá trình phân giải thức ăn. Nhờ quá trình hô hấp với sự tham gia của khí oxygen mà các phân tử chất hữu cơ (chủ yếu là glucose) được phân giải thành khí CO2 và nước, đồng thời tạo ra năng lượng ATP.
- Thực vật lại bắt đầu hấp thụ năng lượng mặt trời để chuyển khí CO2 và nước thành phân tử đường hữu cơ.
Việc phân hủy xác các vật sống bị vùi lấp do thiên tai qua hàng triệu năm đã hình thành nguồn năng lượng hóa thạch trên Trái Đất.
2. Năng lượng trong vòng năng lượng giữa các vật sống trên Trái Đất đến từ Mặt Trời được chuyển hóa thành hóa năng thông qua quá trình quang hợp của thực vật trên Trái Đất. Sau đó, thực vật là nguyên liệu và được chuyển dẫn qua các cấp độ khác nhau của hệ sinh thái thông qua việc tiêu thụ của động vật.
Vì vậy, năng lượng được chuyển hóa trong vòng năng lượng giữa các vật sống trên Trái Đất đến từ Mặt Trời.
Hoạt động: Quan sát Hình 16.2 và thực hiện các yêu cầu sau:
1. Mô tả sự chuyển hóa giữa các dạng năng lượng trong vòng tuần hoàn của nước.
2. Chứng tỏ năng lượng từ gió, năng lượng từ dòng chảy trên Trái Đất cũng đến từ Mặt Trời.
3. Từ vòng năng lượng trên Trái Đất như mô tả trong Hình 16.1 và 16.2, hãy lấy các ví dụ chứng tỏ năng lượng của Trái Đất đến từ Mặt Trời.
Trả lời:
1. Trong vòng tuần hoàn của nước (Hình 16.2) cũng có sự chuyển hóa năng lượng mặt trời thành các dạng năng lượng.
Các giai đoạn chủ yếu của vòng tuần hoàn nước là nước từ dạng lỏng bốc hơi dưới tác động của ánh sáng mặt trời, hơi nước ngưng tụ thành các đám mây và mưa. Thoát hơi nước ở thực vật trên cạn cũng chuyển vận một lượng hơi nước đáng kể vào bầu khí quyển. Nước ở bề mặt đất và nước ngâm có thể chảy xuống đại dương, khép kín vòng chuyển vận nước.
2. Vòng năng lượng theo vòng tuần hoàn của nước xảy ra một cách tự nhiên và không được nhìn thấy bằng mắt. Quá trình bắt đầu khi ánh sáng mặt trời chiếu xuống mặt đất và biển, làm nóng nước và khí quyển. Sự nóng lên này tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ giữa các vùng trên Trái Đất, gây ra sự chuyển động của không khí và các dòng hải lưu (dòng biển) trong đại dương, tạo ra gió và các hiện tượng thời tiết. Như vậy, ở giai đoạn đầu của vòng năng lượng theo vòng tuần hoàn của nước, cần lấy năng lượng từ Mặt Trời để chuyển hóa thành năng lượng từ gió, năng lượng từ dòng chảy, năng lượng từ sóng biển, từ dòng biển trên Trái Đất. Chứng tỏ rằng năng lượng từ gió, năng lượng từ dòng chảy trên Trái Đất cũng đến từ Mặt Trời
3.
- Ban ngày, mở cửa sổ đón ánh sáng Mặt Trời, không cần bật đèn.
+ Lúc này sử dụng đúng chức năng chiếu sáng của Mặt Trời.
- Sử dụng năng lượng ánh sáng để phơi quần áo, phơi thóc, …
+ Lúc này năng lượng ánh sáng Mặt Trời đã chuyển hóa thành nhiệt năng.
- Sử dụng năng lượng mặt trời để làm nóng nước, sưởi ấm không gian, …
+ Lúc này năng lượng ánh sáng sáng mặt trời đã chuyển hóa thành nhiệt năng.
- Cần ưu tiên sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời vì đây là nguồn năng lượng có thể coi là vô hạn, xanh, sạch, thân thiện với môi trường. Việc sử dụng năng lượng Mặt Trời thay thế các nguyên liệu hóa thạch còn góp phần giảm ô nhiễm môi trường và hiệu ứng nhà kính.
II. Năng lượng hóa thạch
Hoạt động: Quan sát Hình 16.3 và thực hiện các yêu cầu sau:
1. Mô tả quá trình hình thành dầu mỏ.
2. Vì sao dầu mỏ không thể bổ sung nhanh và sẽ dần cạn kiệt trong tương lai gần?
Trả lời:
1. Từ vài trăm triệu năm trước, một lượng lớn thực vật và xác sinh vật biển tích tụ dưới đáy đại dương tạo thành trầm tích của động vật và thực vật. Trong hàng triệu năm tiếp theo, lớp trầm tích này bị biến đổi bởi vi khuẩn và chìm sâu hơn. Trải qua sự gia tăng nhiệt độ và áp suất, ở độ sâu khoảng một vài kilômét dưới áp suất lớn, dần dần các lớp trầm tích biến thành bùn đen, dầu mỏ. Sau đó, dựa vào các vết đứt gãy của các lớp đá, dầu mỏ dần nổi lên, tích tụ trong các túi đá, trở thành mỏ dầu.
2. Dầu mỏ không thể bổ sung nhanh và sẽ dần cạn kiệt trong tương lai gần vì Trái Đất mất hàng triệu năm để tạo ra các nguồn nhiên liệu đó, trong khi tốc độ tiêu thụ của con người lại rất nhanh khiến nguồn nhiên liệu này ngày càng trở nên cạn kiệt.
Hoạt động:
1. Nêu ưu điểm và nhược điểm của năng lượng hóa thạch.
2. Lấy ví dụ chứng tỏ việc đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch có thể gây ô nhiễm môi trường.
Trả lời:
1.
- Ưu điểm của năng lượng hóa thạch là: nguồn sẵn có, dễ khai thác, chế biến, dễ vận chuyển, dễ tích trữ với khối lượng lớn; công nghệ khai thác và chuyển hóa năng lượng hóa thạch phổ biến, chi phí rẻ.
- Nhược điểm là: thời gian tạo ra các nguồn nguyên liệu rất lâu, khi sử dụng gây ô nhiễm môi trường, phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính,…
2. Việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch sẽ tạo rà chất thải rằn, phát thải các khí CO, CO, NO, NO, SO,... gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người và ô nhiễm môi trường, gây hiệu ứng nhà kính trên Trái Đất. Hậu quả làm tan băng ở các địa cực, gây biến đổi khí hậu toàn cầu, khiến nước biển dâng, hạn hán, thiên tai, lũ lụt xảy ra với cường độ ngày càng tăng, góp phần phá hủy hệ sinh thái và sự sống trên Trái Đất.
III. Các yếu tố ảnh hưởng đến giá nhiên liệu hóa thạch
Hoạt động: Tìm hiểu thông tin trên sách báo, internet, thảo luận để trả lời các câu hỏi sau:
1. Giá nhiên liệu hóa thạch phụ thuộc vào những chi phí nào?
2. Chi phí khai thác ảnh hưởng như thế nào đến giá nhiên liệu?
3. Khi tính thêm chi phí khắc phục các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường do sử dụng nhiên liệu hoa thạch (như thuế bảo vệ môi trường, ...) làm giá nhiên liệu tăng thì lợi ích là gì?
Trả lời:
1. Giá nhiên liệu hóa thạch phụ thuộc vào chi phí khai thác và nhiều yếu tố như nhu cầu sử dụng và cung cầu trên thị trường, tình hình kinh tế toàn cầu, chính sách của các quốc gia có trữ lượng nhiên liệu lớn.
2. Chi phí khai thác ngày càng tăng đã tác động đến giá nhiên liệu do các mỏ dầu, khí thiên nhiên, than, … dễ khai thác trên đất liền hoặc lộ thiên dần cạn kiệt, nên phải thăm dò và khai thác các mỏ mới ở vùng biển sâu, đại dương hoặc vùng hẻo lánh, ở cực của Trái Đất.
3. Khi tính thêm chi phí khắc phục các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường do sử dụng nhiên liệu hoá thạch (như thuế bảo vệ môi trường, ...) làm giá nhiên liệu tăng thì lợi ích là con người sẽ tiết kiệm nhiên liệu hơn hoặc chuyển đổi sử dụng nguồn năng lượng khác giúp giảm thiểu được nhu cầu sử dụng nhiên liệu hóa thạch của con người.