Фотосинтез процесі арқылы өсімдік тамырынан баламалы энергия алу

№ 187 М.Шоқай атындағы IT мектеп-лицейі

Тақырыбы: Фотосинтез процесі арқылы өсімдік тамырынан баламалы

энергия көздерін алу

Оқушы: Қосжанова Айсұлу

Жетекші: п.ғ.м. Айтбай Меруерт Бақытбекқызы

п.ғ.м. Әкімкереева Гүлназ Бақытжанқызы

Қызылорда 2021ж

МАЗМҰНЫ

1. КІРІСПЕ

1 ) Өзектілігі

2) Зерттеудің мақсаты

3) Міндеттері

2. НЕГІЗГІ БӨЛІМ

Электр тогының көздері

2.1. Дәстүрлі емес энергия көздері

2.2. Электр тогының «табиғи» көздері

2.3. Жемістер мен көкөністер электр тоғының көзі ретінде

3. ҚОРЫТЫНДЫ

4. ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

Өзектілігі: Жасыл экономика. Елбасы «Қазақстан-2050» Стратегиясы – қалыптасқан мемлекеттің жаңа саяси бағыты» атты Жолдауында: «Біз энергияның баламалы түрлерін өндіруді дамытуға, Күн мен желдің энергиясын пайдаланатын технологияларды белсенді енгізуге тиіспіз»,- деген еді. Қазіргі уақытта жел мен Күн сынды баламалы энергия көздерін пайдалану – қолға алынуда. Баламалы энергия көздерін зерттей отырып баламалы энергия көздерін өсімдік фотосинтезі барысында өсімдік тамырынан алуды зерттеу. Күнделікті тұрмыста, әсіресе жергілікті мемлекеттік мекемелерде пайдаланудың және халықтың тұрмыс тіршілігін сол аймақтың климаттық жағдайын ескере отырып баламалы энергия өндірудің тиімді жолдарын ұсыну

Мақсаты: Елімізде жалпы жаңғыртылатын энергия көздерінің үлесі 1 пайыз екен. Бүгінде Қазақстанның жер қойнауы табиғи қазбаларға бай болғандықтан энергия тапшылығы айтарлықтай байқалмайды. Дегенмен баламалы энергия көздері ол болашақтың қажеттілігі екені сөзсіз. Бұл энергияның тиімділігі ресурстарының таусылмайтынына, энергия тасымалдағыштардың әлемдік нарығындағы баға жағдаятына тәуелсіздігі, сонымен қатар экологиялық тазалығына байланысты. Сондықтан, болашақты ойласақ баламалы энергия түрлерінің пайдалы тұстарын қолданысқа енгізуге басымдық беруіміз керек.

Міндеті: Баламалы энергия көздерін зерттеу. Экологиялық таза, қалпына келетін, пайдалану шығыны аз, шикізат қорына тәуелсіз климаттың өзгеруіне әкелмейтін, қолжетімді баламалы энергия көздерін алу. Баламалы энергия өндірудің тиімді жолдарын ұсыну.

1. КІРІСПЕ

Электр және қондырғылар - олардың ортақтығы неде? Дегенмен, 18 ғасырдың ортасында-ақ натуралистер бұл екі ұғымды қандай да бір ішкі байланыс біріктіретінін түсінді.

Адамдар «тірі» электр қуатын өркениеттің басында кездестірді: олар қандай да бір ішкі күштің көмегімен кейбір балықтардың олжаға соғу қабілетін білді. Бұған жартастағы суреттер мен электрлі сом балығы бейнеленген кейбір мысырлық иероглифтердің контурлары дәлел. Және сол кезде осы негізде ерекшеленетін жалғыз ол емес еді. Римдік дәрігерлер жүйке ауруларын емдеу үшін сәулелердің «соққыларын» пайдалана алды. Электр энергиясы мен тірі заттардың таңғажайып өзара әрекеттесуін зерттеуде ғалымдар көп нәрсе жасады, бірақ табиғат әлі де бізден көп нәрсені жасырады.

Милеттік Фалес алғаш рет біздің заманымызға дейінгі 600 жылы электр зарядына назар аударды. Ол жүнге жағылған кәріптас жеңіл заттарды: мамық, қағаз кесектерін тартатын қасиеттерге ие болатынын анықтады. Кейінірек бұл қасиет тек кәріптасқа ғана ие болды деп есептелді. Электр тогының алғашқы химиялық көзін кездейсоқ, 17 ғасырдың аяғында итальяндық ғалым Луиджи Гальвани ойлап тапты. Шындығында Гальвани зерттеулерінің мақсаты мүлдем жаңа энергия көздерін іздеу емес, тәжірибелік жануарлардың әртүрлі сыртқы әсерлерге реакциясын зерттеу болды. Атап айтқанда, бақаның аяғының бұлшықетіне екі түрлі металдан жасалған жолақтар бекітілгенде токтың пайда болуы мен ағу құбылысы анықталды. Гальвани байқалған процеске қате теориялық түсініктеме берді. Оның себебін физик емес, дәрігер ретінде «жануарлардың электр тогы» деп аталатын нәрседен көрді. Гальвани кейбір тіршілік иелері, мысалы, «электр балықтары» шығаруға қабілетті разрядтардың белгілі жағдайларына сілтеме жасай отырып, өз теориясын растады.

1729 жылы Чарльз Дюфай зарядтардың екі түрі бар екенін анықтады. Ду Фай жүргізген тәжірибелер зарядтардың бірі әйнек жібекке, ал екіншісі шайыр жүнге ысқыланғанда пайда болатыны айтылған. Оң және теріс зарядтар ұғымын неміс табиғат зерттеушісі Георг Кристоф енгізген. Алғашқы сандық зерттеуші 1785 жылы Чарльз Кулон өзі әзірлеген сезімтал бұралу таразыларының көмегімен эксперименттік түрде белгілеген зарядтардың өзара әрекеттесу заңы болды.

2. ЭЛЕКТР ТОҒЫНЫҢ КӨЗДЕРІ

Электр тогы біздің үйге кірмей тұрып, ол ток алған жерден оны тұтыну орнына дейін ұзақ жол жүреді. Ток электр станцияларында пайда болады. Электр станциясы – белгілі бір аумақта орналасқан электр станциясы, электр энергиясын өндіру үшін тікелей пайдаланылатын қондырғылар, жабдықтар мен аппаратуралар, сондай-ақ осыған қажетті құрылыстар мен ғимараттар жиынтығы. Энергия көздеріне қарай жылу электр станциялары (ЖЭС), су электр станциялары (СЭС), сорғылық электр станциялары және атом электр станциялары (АЭС) бөлінеді.

2.1. ДӘСТҮРЛІ ЕМЕС ҚУАТ КӨЗІ

Дәстүрлі қуат көздерінен басқа, көптеген дәстүрлі емес қуат көздері бар. Электр қуатын іс жүзінде кез келген нәрседен алуға болады. Ауыстырылмайтын энергия ресурстары іс жүзінде ысырап болмайтын электр энергиясының дәстүрлі емес көздері: жел энергиясы, толқын энергиясы, күн энергиясы.Бір қарағанда, электрмен ешқандай байланысы жоқ басқа да объектілер бар, бірақ олар да ток көзі ретінде қызмет ете алады.

2. ЭЛЕКТР ТОҒЫНЫҢ «ТАБИҒИ» КӨЗДЕРІ

Т абиғатта жануарлар бар, оларды біз «тірі электр станциялары» деп атаймыз. Жануарлар электр тогына өте сезімтал. Тіпті шамалы ток олардың көпшілігі үшін өлімге әкеледі. Жылқылар тіпті салыстырмалы түрде әлсіз 50-60 вольт кернеуінен өледі. Ал электр тогына жоғары қарсылық танытып қана қоймай, өз денесінде ток тудыратын жануарлар да бар. Бұл балықтар - электр жыланбалықтары, сәулелер және сом. Нағыз табиғи электр станциялары!

Ток көзі дене бойымен тері астындағы екі жұпта орналасқан – құйрық қанатының астында және құйрықтың жоғарғы жағында және арқа жағында орналасқан арнайы электрлік органдар. Сыртқы түрі бойынша мұндай мүшелер қызыл-сары желатинді заттан тұратын, бірнеше мың жалпақ табақшаларға, жасуша-клеткаларға, бойлық және көлденең қалқаларға бөлінген ұзартылған дене болып табылады. Батарея сияқты нәрсе. 200-ден астам жүйке талшықтары жұлыннан электрлік мүшеге, тармақтары арқа мен құйрықтың терісіне барады. Бұл балықтың артқы жағына немесе құйрығына тию кішкентай жануарларды лезде өлтіріп, ірі жануарлар мен адамдарды таң қалдыратын күшті ағынды тудырады. Оның үстіне ток суда жақсы өтеді. Жыланбалықтардан таң қалған ірі жануарлар жиі суға батады.

Электрлік органдар жаулардан қорғану құралы ғана емес, сонымен қатар азық-түлік алу құралы болып табылады. Электрлік жыланбалықтар түнде аң аулайды. Жыртқышқа жақындай отырып, ол өз еркімен «батареяларын» босатады және барлық тірі заттар - балықтар, бақалар, шаяндар - сал болып қалады. Разрядтың әрекеті 3-6 метр қашықтыққа беріледі. Ол аң-таң қалған олжаны ғана жұта алады. Электр қуатын пайдаланғаннан кейін балық ұзақ уақыт демалып, оны толтырады, «батареяларын» «зарядтайды».

2.3. ЖЕМІСТЕР МЕН КӨКӨНІСТЕР ЭЛЕКТР ТОҚЫНЫҢ КӨЗІ РЕТІНДЕ

Әдебиеттерді зерттей келе, біз белгілі бір жемістер мен көкөністерден электр энергиясын алуға болатынын білдік.

Э лектр қуатын лимоннан, алмадан және ең қызығы кәдімгі картоптан – шикі және қайнатылған күйінде алуға болады. Мұндай әдеттен тыс батареялар бірнеше күн немесе тіпті апта бойы жұмыс істей алады және олар өндіретін электр энергиясы дәстүрлі аккумуляторлардан алынғаннан 5-50 есе арзан және жарықтандыру үшін пайдаланылған кезде керосин шамына қарағанда кемінде алты есе үнемді болады.

Үнді ғалымдары қарапайым тұрмыстық техниканы қуаттандыру үшін жемістерді, көкөністерді және олардан алынған қалдықтарды пайдалануды шешті. Батареялардың ішінде мырыш пен мыс электродтары бар өңделген банандар, апельсин қабығы және басқа көкөністер немесе жемістер пастасы бар. Жаңалық, ең алдымен, әдеттен тыс батареяларды зарядтау үшін жеміс-жидек пен көкөніс ингредиенттерін өздері дайындай алатын ауылдық жерлердің тұрғындарына арналған.

2. ФОТОСИНТЕЗ ПРОЦЕСІ АРҚЫЛЫ ӨСІМДІК ТАМЫРЫНАН ЭЛЕКТР ЭНЕРГИЯСЫН АЛУ

ХХ ғасырдың бірінші жартысында өсімдік физиологиясының маманы, фотосинтездің ірі зерттеушісі, академик К.А.Тимирязев жасыл өсімдіктердің электр энергиясын синтездеу мәселесіне қызығушылық танытты. Әрі қарай жүргізілген тәжірибелер хлорофиллдің жасыл жапырақтағы негізгі энергия түрлендірулері жүзеге асырылатын өте тұрақсыз зат екенін көрсетті. Жапырақтың өзінде ол 3-4 айдан аспайды, зертханада одан да аз өмір сүреді. Оны жасанды аналогпен алмастыру мүмкін емес.

Вагенинген университетінің голландиялық ғалымдары 2012 жылы фотосинтездің жанама өнімдеріне сүйене отырып, айналма жолдан өтті. Олар энергияны өндіру процесін бастауы керек. Бұл технология тозған мектеп тәжірибесі сияқты принциптерге негізделген, мұнда картоп түйнегі немесе алма «батарея» рөлін атқарады. Оған электродтар қосылған - және «тірі батарея» шағын ток береді. Голландиялықтар ұсынған әдіс өсімдіктің немесе жемістің тұтастығын ешбір жағдайда бұзбайтындығымен де жақсы. Олар өсімдіктердің ерекше түрлерін бөлек пластикалық ыдыстарға отырғызады. Мұнда «тірі батареялар» қантты қосылыстар шығара отырып, қарқынды өсуде.

С онымен қатар, мұндай қанттың мөлшерін өсімдіктердің өзі сіңіре алмайды, сондықтан оның артық мөлшері тамыр жүйесі арқылы топыраққа түседі. Мұнда өсімдіктер өндіретін қант бактериялармен белсенді түрде ыдырай бастайды және атмосфералық оттегімен әрекеттеседі. Алынған химиялық реакция көптеген бос электрондарды тудырады. Топыраққа батырылған электродтар бұл элементтерді электр тогына айналдырады. Осы жолмен өндірілген зауыт электр энергиясы мобильді электронды құрылғылардың батареяларын зарядтауға, Wi-Fi кіру нүктелерін қуаттандыруға және жарықдиодты жарықтандыру құрылғыларының жұмысын қамтамасыз етуге қабілетті.

М ұндай электр генераторларын осы мақсат үшін арнайы құрылған Plant-e жасап, нарыққа жеткізеді. Бұл әсіресе шалғай елді мекендерге және жеке шаруашылықтарға қатысты болады. Ол жердегі газонды бұзып, үйлердің төбесінде «жасыл» электр станцияларын салуға болады. Қазір ғалымдар қондырғыны жетілдірумен айналысуда. Олар онда қолданылатын электродтардың санын азайтуға ұмтылуда.

Егер сіз топырақтың құрылымын және электр энергиясының негіздерін аз да болса білсеңіз, Жер-Ананың өзінен электр энергиясын қалай алуға болатынын түсінуге болады. Ал, топырақ өз құрылымында қатты, сұйық және газ тәрізді ортаны біріктіреді.

Бұл электр энергиясын сәтті өндіру үшін қажет нәрсе, өйткені ол әлеуетті айырмашылықты табуға мүмкіндік береді, нәтижесінде сәтті нәтижеге әкеледі.

Осылайша, топырақ - электр энергиясы үнемі болатын электр станциясының бір түрі. Ал егер жерлендіру арқылы токтың жерге ағып, сонда шоғырланатынын ескерсек, мұндай мүмкіндікті айналып өту жай ғана күпірлік.

Бұл білімді пайдалана отырып, шеберлер, әдетте, топырақтағы өсімдік тамырынан электр энергиясын үш жолмен алуды қалайды:

• Бейтарап сым - жүктеме - топырақ.

• Мырыш және мыс электроды.

• Шатыр мен жер арасындағы потенциал.

Бұл не туралы екенін түсіну үшін әдістердің әрқайсысын толығырақ қарастырған жөн.

Нөлдік сым - жүктеме - топырақ: жерге тұйықталған өткізгіш пен бейтарап контактіні қосатын үшінші өткізгішті пайдалануды білдіреді, ол 10-20 вольт ток алуға мүмкіндік береді.

Және бұл бірнеше шамдарды қосу үшін жеткілікті. Дегенмен, егер сіз аздап тәжірибе жасасаңыз, сіз әлдеқайда шиеленісті аласыз.

Мырыш пен мыс электродтары оқшауланған кеңістікте топырақтан электр энергиясын алу үшін қолданылады. Мұндай топырақта ештеңе өспейді, өйткені ол тұздармен қаныққан. Мырыш немесе темір шыбық алынып, жерге енгізіледі. Олар сондай-ақ ұқсас мыс таяқшасын алып, оны топыраққа қысқа қашықтықта енгізеді.

Н әтижесінде мырыш өзек теріс электрод болады, ал мыс өзек оң болады. Және мұндай жүйе шамамен 3 вольтты ғана шығарады. Бірақ тағы да, егер сіз тізбекті аздап шақырсаңыз, нәтижесінде алынған кернеуді жақсы арттыруға болады.

Бірдей 3 вольтта шатыр мен жер арасындағы әлеуетті «ұстауға» болады, егер шатыр темірден жасалған болса, ал феррит плиталары жерге орнатылса. Пластиналардың өлшемін немесе олардың және шатырдың арасындағы қашықтықты арттырсаңыз, онда кернеу мәнін арттыруға болады.

Бір қызығы, қандай да бір себептермен жерден электр энергиясын өндіретін зауыттық құрылғылар жоқ. Бірақ сіз кез келген әдістерді арнайы шығындарсыз өз бетіңізше жасай аласыз. Бұл, әрине, жақсы.

Бірақ электр қуатының айтарлықтай қауіпті екенін есте ұстаған жөн, сондықтан кез келген жұмысты маманмен бірге жүргізген дұрыс. Немесе жүйені іске қосу кезінде біреуін шақырыңыз.

3.1. БӨЛМЕ ӨСІМДІГІНЕН ЭЛЕКТР ЭНЕРГИЯСЫН АЛУ

Әдебиет көздерін талдағаннан кейін тәжірибені жүзеге асыруға кірістім. Мұны істеу үшін мен электродтар мен мыс сымдарының рөлін атқаратын мыс (оң полюс жасау үшін) және мырышталған (теріс полюсті жасау үшін) пластиналарды алдым. Мен вольтметрмен кернеуді өлшедім. Тәжірибе басталар алдында барлық гүлдер суарылды.

Зерттеудің бірінші кезеңі электродтардың бір-бірінен әртүрлі мөлшердегі және әртүрлі қашықтықтағы гүлдер үшін кернеуді анықтау болды. Ол үшін жердегі гүлдері бар кәстрөлдерге электродтарды салып, кернеуді өлшедім. Нәтижелер кесте түрінде берілген.

Кесте 1. Кернеуді өлшеу нәтижелері

Кестедегі деректерді талдағаннан кейін, кернеудің күші гүлдің өлшеміне, кастрюльдің диаметріне және электродтардың бір-бірінен қашықтығына көп тәуелді емес екенін және орташа есеппен 1,64 Вольтты құрайтынын сенімді түрде айта аламыз. бір саусақ батареясының кернеуіне сәйкес келеді.

Зерттеудің екінші кезеңі электр энергиясының осы түрін күнделікті өмірде пайдалану болды. Мұны істеу үшін біз ескі электронды сағатты алып, контактілерге 2 сымды дәнекерледік. Плюске мыс электрод қосылды, минусқа мырышталған электрод қосылып, жерге жабысып қалды. Сағат жұмыс істеп тұр. Бұл бұл энергияның шағын электронды сағаттың жұмысы үшін жеткілікті екенін дәлелдейді. 1-сурет. «Гүл» батареясынан сағаттың жұмысы

Біз де қуат көзінен жарық алуға тырыстық. Бір гүлдің энергиясы жеткіліксіз болғандықтан, кернеуі 3,27 вольт алатын екі гүлді тізбектей қосып, электродтарға 3 жарық элементінен тұратын жарық диодты қостық. Ол да отқа оранды.

2-сурет. Жарықдиодты шамның жарықтандырылуы

Біз барлық үлгілерді бес күнге қалдырдық. Сабаққа келгенде сағат жұмыс істемей тұрғанын, жарық диодтың өшіп тұрғанын көрдік. Топыраққа тигеннен кейін құрғақ болып шықты. Гүлдер суарылған кезде, құрылғылар қайтадан жұмыс істей бастады. Бұл электролит қызметін атқаратындықтан, электр энергиясын өндірудің негізгі шарты ылғалды топырақ екенін көрсетеді.

ҚОРЫТЫНДЫ

1. Әдебиеттерді және зерттеу жұмыстарын талдай келе, баламалы энергия көздерін табу тақырыбының жаңалық емес екеніне көзім жетті. Зерттеудің негізгі объектілері бөлме өсімдіктері болды. Олардың бүлінуіне және бұл олардың сөзсіз нашарлауына әкелетініне байланысты, энергияның бұл түрі төзімді емес. Өсімдітерден электр қуатын алу әрекетін алғаш рет 2012 жылы голландиялық ғалымдар сынаған.

2. 2. Тәжірибе барысында мен гүлдің өмір сүру процесінде электр қуатын да алуға болатынын білдім, оның кернеуі бір саусақ батареясының кернеуіне тең болады, ол жұмыс істеуге жеткілікті болады. Егер екі гүл дәйекті түрде қосылса, онда энергия 3 жарық элементінің жарықдиодты жұмысына жеткілікті болады. Мұның негізгі шарты ылғалданған топырақ болып табылады, сондықтан ылғалды жақсы көретін өсімдіктердің түрлерін таңдау керек, бұл үшін батпақты шөп деп те атайды. Құрылғылардың ұзақ мерзімділігі адамның «жасыл» үй жануарына қалай қамқорлық жасайтындығына байланысты артық бағаланады.

3. Зерттеу жұмысымның басында айтқан гипотеза ішінара расталды, электр қуатын гүлдің өзі емес, ылғалды топырақта болатын тіршілік әрекетінің өнімдері шығарады.

Бұл жұмыстың практикалық маңызы бар, өйткені энергияның бұл түрі күнделікті өмірде аз қуатты құрылғыларды басқару үшін пайдаланылуы мүмкін, осылайша олардағы батареяны ауыстырады, ол жұмыс істегеннен кейін, егер дұрыс жойылмаса, екеуіне де елеулі зиян келтіруі мүмкін.

ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

1. «Ғажайыптар өлкесі – зерттеулер елі»: студенттердің шығармашылық және зерттеу жұмыстарының қашықтықтан байқау жұмыстарының жинағы. 1-бөлім / otv. шығару үшін. Т.И.Луферчик. - Красноярск: Красноярск аймақтық пионерлер сарайы, 2017 .-- 136 б. (51-бет Жеміс-көкөніс батареясы қалай жұмыс істейді?)

2. Гордеев А.М., Шешнев В.Б. Өсімдіктер тіршілігіндегі электр. Баспагері: Ғылым – 1991 ж

3. Кириллова И.Г. Физикадан оқуға арналған кітап 6-7 сынып М. Просвещение, 1978, стр. 198.

4. Гальваникалық элемент – Ұлы Совет Энциклопедиясының мақаласы.

5. Журнал. «Галилей» эмпирикалық ғылым. № 3/2011 «Лимон батареясы».