Tailieumoi.vn giới thiệu Giải bài tập Khoa học tự nhiên lớp 9 Bài 13: Sử dụng năng lượng chi tiết sách Cánh diều giúp học sinh xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập môn KHTN 9. Mời các bạn đón xem:

Giải bài tập KHTN 9 Bài 13: Sử dụng năng lượng

Mở đầu trang 65 KHTN 9: Mọi hoạt động trong cuộc sống hằng ngày đều cần tới năng lượng (hình 13.1). Năng lượng đóng vai trò quan trọng, quyết định sự tồn tại, phát triển và góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống của con người. Nguồn gốc của năng lượng đến từ đâu?

Lời giải:

Phần lớn năng lượng trên Trái Đất đến từ Mặt Trời, và Trái Đất có nguồn năng lượng riêng

Câu hỏi 1 trang 66 KHTN 9: Để làm bốc hơi nước ở sông, hồ, biển và đại dương, năng lượng mặt trời đã chuyển hoá thành dạng năng lượng nào?

Lời giải:

Năng lượng mặt trời, khi chiếu sáng lên bề mặt của sông, hồ, biển, hoặc đại dương, chủ yếu chuyển đổi thành năng lượng nhiệt (năng lượng nhiệt độ). Đơn giản, năng lượng mặt trời được hấp thụ bởi nước và biến thành nhiệt độ, làm cho nước ấm lên và dần dần bốc hơi. Năng lượng mặt trời góp phần vào quá trình quay trở lại của nước từ trạng thái lỏng thành hơi, một quá trình được gọi là quá trình "bốc hơi".

Câu hỏi 2 trang 66 KHTN 9: Khi hơi nước ngưng tụ tạo thành mây và mưa, đã có sự chuyển hoá năng lượng như thế nào?

Lời giải:

- Quá trình hơi nước ngưng tụ tạo thành mây mưa là quá trình chuyển hóa năng lượng từ năng lượng mặt trời sang năng lượng nội năng, năng lượng liên kết, năng lượng thế năng trọng trường và các dạng năng lượng khác.

Luyện tập 1 trang 67 KHTN 9: Thức ăn em sử dụng hằng ngày cung cấp nguồn năng lượng cần thiết cho các hoạt động vận động và học tập. Năng lượng dự trữ trong thức ăn đó có nguồn gốc từ đâu?

Lời giải:

Thức ăn em sử dụng hằng ngày cung cấp nguồn năng lượng cần thiết cho các hoạt động vận động và học tập được đến từ sinh vật trên Trái Đất. Nhờ quá trình chuyển hóa năng lượng nhiệt trở thành năng lượng hóa học hoặc năng lượng tích lũy và ngược lại, từ đó sinh vật tồn tại được. Năng lượng nhiệt đó đến từ Mặt Trời, vì vậy năng lượng dự trữ trong thức ăn đó có nguồn gốc từ Mặt Trời.

Tìm hiểu thêm trang 67 KHTN 9: Các nghiên cứu đã chỉ ra tỉ lệ sử dụng năng lượng mặt trời, cùng với năng lượng của Trái Đất cho các quá trình biển đối cơ bản và được mô tả trong sơ đồ hình 13.4.

Hình 13.4. Năng lượng trên Trái Đất

Dựa vào hình 13.4, em hãy cho biết:

a) Bao nhiêu phần trăm năng lượng mặt trời truyền tới Trái Đất được bầu khí quyển hấp thụ?

b) Bao nhiêu phần trăm năng lượng mặt trời truyền tới Trái Đất được thực vật sử dụng trong quá trình quang hợp?

c) Năng lượng nào trên Trái Đất không có nguồn gốc từ Mặt Trời?

Lời giải:

a) Năng lượng mặt trời truyền tới Trái Đất được bầu khí quyển hấp thụ là: 47%

b) Năng lượng mặt trời truyền tới Trái Đất được thực vật sử dụng trong quá trình quang hợp: 0,02%

c) Năng lượng trên Trái Đất không có nguồn gốc từ Mặt Trời: năng lượng thủy triều, năng lượng địa nhiệt, năng lượng hóa thạch.

Câu hỏi 3 trang 68 KHTN 9: Tại sao nói năng lượng hóa thạch có nguồn gốc từ Mặt Trời?

Lời giải:

Quá trình biến đổi đại chất đó là dưới áp lực và nhiệt độ cao từ lớp đất tạo nên hóa thạch từ hàng triệu năm trước. Áp lực và nhiệt độ có được là do năng lượng Mặt Trời cung cấp, vì vậy ta nói nói năng lượng hóa thạch có nguồn gốc từ Mặt Trời.

Câu hỏi 4 trang 68 KHTN 9: Lấy ví dụ trong cuộc sống hằng ngày con người đốt cháy các nhiên liệu hoá thạch gây ô nhiễm môi trường.

Lời giải:

Ô tô chạy bằng xăng/dầu diesel:

Quá trình: Khi bạn lái xe, động cơ của xe sẽ đốt cháy xăng hoặc dầu diesel để tạo ra năng lượng cần thiết để di chuyển xe.

Tác động ô nhiễm môi trường: Quá trình đốt cháy nhiên liệu này tạo ra các khí thải độc hại như CO2 (carbon dioxide), CO (carbon monoxide), NOx (oxides of nitrogen), và các hạt bụi.

Hậu quả: Các khí thải này khi xâm nhập vào không khí gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu (hiệu ứng nhà kính) và ô nhiễm không khí, đặc biệt là trong các thành phố lớn, có thể gây ra các vấn đề về sức khỏe, môi trường sống và ảnh hưởng đến chất lượng không khí.

Vận dụng trang 69 KHTN 9: Kể tên một số hoạt động trong đời sống hằng ngày mà em có sử dụng năng lượng hoá thạch. Nêu ưu điểm và nhược điểm của việc sử dụng này.

Lời giải:

Câu hỏi 5 trang 69 KHTN 9: Kể tên một số khí thải độc hại được sinh ra trong quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch.

Lời giải:

CO₂ (Carbon Dioxide - Khí carbonic)

CO (Carbon Monoxide - Khí carbon monoxide)

NO_x (Oxides of Nitrogen - Oxít Nitơ)

SO₂ (Sulfur Dioxide - Lưu huỳnh dioxit)

Hạt bụi (Particulate Matter)

Luyện tập 2 trang 69 KHTN 9: Hình 13.9 là giàn khoan khai thác dầu thô trên mỏ Bạch Hồ, nằm cách bờ biển Vũng Tàu khoảng 145 km về phía Đông Nam. Mỏ Bạch Hồ là nguồn cung cấp dầu chủ yếu cho Việt Nam hiện nay. Em hãy tìm hiểu và nêu những lí do có thể làm tăng chi phí thăm dò, khai thác và vận chuyển dầu thô từ mỏ Bạch Hồ so với những mỏ nằm trong đất liền.

Lời giải:

Tìm hiểu thêm trang 70 KHTN 9: Trong phản ứng hạt nhân, các hạt nhân nguyên tử có thể tương tác với nhau tạo thành các hạt nhân khác và toả ra năng lượng. Năng lượng này được gọi là năng lượng hạt nhân. Hiện nay, con người đã biết cách thu được năng lượng hạt nhân từ các phản ứng phân hạch để làm quay tuabin máy phát điện hoặc tạo lực đẩy cho tên lửa, tàu ngắm,...

Sử dụng năng lượng hạt nhân từ các phản ứng phân hạch có những ưu điểm và nhược điểm gì?

Lời giải:

Ưu điểm của sử dụng năng lượng hạt nhân từ các phản ứng phân hạch:

1. Năng lượng lớn: Tạo ra lượng năng lượng đáng kể từ một lượng nhỏ chất liệu hạt nhân.

2. Không tạo ra khí nhà kính: Không gây ra khí nhà kính, giảm ảnh hưởng đến biến đổi khí hậu.

3. Năng lượng ổn định: Cung cấp nguồn năng lượng liên tục và ổn định.

Nhược điểm của sử dụng năng lượng hạt nhân từ các phản ứng phân hạch:

1. Rủi ro tai nạn hạt nhân: Nguy cơ tai nạn hạt nhân có thể gây hậu quả nghiêm trọng cho môi trường và sức khỏe con người.

2. Vấn đề xử lý chất thải: Chất thải hạt nhân đòi hỏi xử lý cẩn thận và an toàn.

3. Chi phí xây dựng và bảo quản cao: Xây dựng và bảo quản nhà máy hạt nhân đòi hỏi chi phí và thời gian lớn.

4. Rủi ro an ninh: Có thể là mục tiêu của các tổ chức hay nhóm khủng bố.

Luyện tập 3 trang 70 KHTN 9: Lấy ví dụ cho thấy việc khai thác và sử dụng nhiên liệu hoá thạch hiện nay có thể gây ô nhiễm môi trường.

Lời giải:

Ví dụ trong quá trình khai thác, lưu trữ, vận chuyển, sử dụng khí thiên nhiên và khí mỏ dầu có nhược điểm là phát thải khí độc CO và khí methane - khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh. Khi khí thiên nhiên và khí mỏ dầu bị rò rỉ có thể gây cháy nổ rất nguy hiểm, thiệt hại tài sản và cả tính mạng con người.

Luyện tập 4 trang 70 KHTN 9: Nêu cách khai thác và vận chuyển của một số loại nhiên liệu hoá thạch. Từ đó, thảo luận để chỉ ra giá nhiên liệu hoá thạch phụ thuộc vào chi phí khai thác và vận chuyển.

Lời giải:

Giá của các nhiên liệu phụ thuộc vào chi phí khai thác và vận chuyển. Than mỏ khai thác bằng hình thức lộ thiên thường có giá thấp hơn than khai thác hầm lò. Tương tự như vậy, giá dầu thô, khí thiên nhiên và khí mỏ dầu được khai thác ở các mỏ trong đất liền sẽ thấp hơn giá của những nhiên liệu đó được khai thác ở các mỏ ngoài đại dương.

Xem thêm các bài giải bài tập Khoa học tự nhiên 9 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Bài tập (Chủ đề 4)

13. Sử dụng năng lượng

14. Năng lượng tái tạo

Bài tập (Chủ đề 5)

15. Tính chất chung của kim loại

16. Dãy hoạt động hoá học

Lý thuyết KHTN 9 Bài 13: Sử dụng năng lượng

I. Vòng năng lượng trên Trái Đất

- Năng lượng mặt trời không thể thiếu trong cuộc sống của con người và các vật sống khác trên Trái Đất.

- 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 theo vòng tuần hoàn của nước hay thông qua sự chuyển hóa năng lượng giữa các vật sống,... tạo thành các vòng năng lượng trên Trái Đất.

Vòng tuần hoàn của nước

- Trong vòng tuần hoàn của nước 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 ngầm có thể chảy xuống đại dương, khép kín vòng chuyển vận nước.

- 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.

Vòng tuần hoàn của carbon

- Quá trình trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng giữa các vật sống tạo thành một vòng năng lượng trên Trái Đất

- Vòng năng lượng giữa các vật sống là quá trình chuyển đổi năng lượng từ nguồn thực vật (thông qua quá trình quang hợp) cho đến các động vật.

+ Ở 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.

+ 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 phần 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 huy 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.

II. Năng lượng hóa thạch

1. Nguồn gốc và đặc điểm của năng lượng hóa thạch

a. Nguồn gốc

- Năng lượng hóa thạch được tạo ra từ các nhiên liệu hóa thạch, bao gồm than mỏ, dầu mỏ, khí mỏ dầu và khí thiên nhiên. Nguồn năng lượng này được hình thành từ việc phân huỷ xác các vật sống qua hàng triệu năm. Do đó, năng lượng hóa thạch cũng có nguồn gốc từ Mặt Trời.

b. Đặc điểm

- Có thể sử dụng năng lượng hóa thạch trực tiếp bằng cách đốt cháy nhiên liệu

- Chiếm tỉ lệ cao nhất trong các dạng năng lượng được con người sử dụng hiện nay

- Ưu điểm:

+ Dễ sử dụng, chi phí khai thác và giá thành không quá cao

- Nhược điểm:

+ Cần hàng trăm triệu năm để hình thành, trong khi đó, với mức tiêu thụ như hiện nay thì chỉ khoảng 50 đến 100 năm nữa nguồn nhiên liệu này sẽ cạn kiệt

+ Đốt cháy sẽ sinh ra các chất độc hại và phát thải khí nhà kính quá mức làm Trái Đất nóng lên, gây ra biến đổi khí hậu với quy mô toàn cầu

2. Khai thác và sử dụng nhiên liệu hoá thạch

Than mỏ

Trước kia, than mỏ được dùng chủ yếu để đun nấu, sưởi ẩm, vận hành động cơ hơi nước, đầu máy xe lửa.

Hiện nay, than mỏ được sử dụng làm nhiên liệu trong công nghiệp nhiệt điện, luyện kim, hoá chất....

Ưu điểm của than mỏ là có trữ lượng lớn, dễ sử dụng, chi phí khai thác và giá thành không quá cao. Hai hình thức khai thác than mỏ phổ biến là lộ thiên và hầm lò.

Hình thức khai thác lộ thiên áp dụng cho những mỏ than nằm gần bề mặt mặt đất. Chi phí khai thác và vận chuyển của hình thức này không cao. Tuy vậy, hiện nay than mỏ chủ yếu được khai thác dưới các hầm lò (hình 13.7) do số lượng than mỏ ở bề mặt ngày càng cạn kiệt. Hình thức khai thác hầm lò yêu cầu áp dụng các công nghệ khai thác với chi phí cao hơn.

Nhược điểm của việc khai thác than mỏ là tạo ra lượng lớn bụi than, nước thải chứa kim loại nặng gây ô nhiễm đất, nước. Khi đốt than mỏ phát thải các loại khí độc như SO₂, CO, NO₂,... và bụi mịn gây ô nhiễm môi trường; gây hại cho phổi, tim và hệ thần kinh của con người.

Dầu mỏ

Dầu mỏ còn được gọi là dầu thô, qua quá trình chế biến tạo ra nhiều nhiên liệu như khí hoá lỏng, xăng, dầu,...

Để khai thác dầu mỏ, đầu tiên phải thăm dò, tìm hiểu vị trí mỏ dầu, sau đó khoan những lỗ khoan xuống mỏ dầu rồi dùng ống dẫn để hút nhiên liệu vào một bể chứa riêng. Một số mỏ dầu nằm trên đất liền và trong đới gần bề mặt nhưng cũng có những mỏ dầu nằm dưới đáy biển. Việc thăm dò và khai thác những mỏ dầu này kéo theo chi phí cao hơn trong đất liền rất nhiều.

Dầu mỏ có ưu điểm là trữ lượng dồi dào, từ dầu thô có thể chế biến ra nhiều loại nhiên liệu và sản phẩm đầu xuất, sử dụng đa dạng trong các ngành khác nhau như giao thông vận tải, nông nghiệp, dược phẩm, dệt may,...

Tuy vậy, việc khai thác, chế biến và sử dụng dầu mỏ có những nhược điểm sau đây:

• Các phương tiện giao thông vận tải sử dụng xăng, dầu đều phát thải khí độc hại như carbon monoxide, hydrocarbon, nitrogen oxide và bụi mịn (hình 13.8)

• Chế biến dầu có thể gây ô nhiễm dầu, phát tán kim loại nặng.

• Thăm dò ngoài khơi và khai thác dầu làm xáo trộn môi trường biển. Những sự cố tràn dầu gây ảnh hưởng nghiêm trọng hệ sinh thái tự nhiên.

Khí thiên nhiên và khí mỏ dầu

Khí thiên nhiên và khí mỏ dầu là hỗn hợp chất khí cháy được, thường được tìm thấy ở các mỏ khí hoặc cùng với các mỏ dầu, được sử dụng để làm nhiên liệu.

Để khai thác khí, sau khi thăm dò, tìm vị trí, người ta khoan các giếng khai thác để lấy khí từ mỏ. Các giếng được khoan sâu xuống các tầng đất chứa khí và được kết nối với hệ thống ống dẫn để chuyển khí ra khỏi mỏ. Sau đó, khí được xử lý để đạt được chất lượng và áp suất yêu cầu trước khi được phân phối đến các điểm tiêu thụ khác nhau.

Khí thiên nhiên và khí mỏ dầu có ưu điểm là hiệu suất cháy cao, khi đốt thải ra ít khí carbon dioxide hơn các loại nhiên liệu hoá thạch khác.

Tuy vậy, quá trình khai thác, lưu trữ, vận chuyển, sử dụng khí thiên nhiên và khí mỏ dầu có nhược điểm là phát thải khí độc CO và khí methane – khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh. Khi khí thiên nhiên và khí mỏ dầu bị rò rỉ có thể gây cháy nổ rất nguy hiểm, gây thiệt hại về tài sản và cả tính mạng con người.