Với giải sách bài tập Khoa học tự nhiên 9 Bài 13: Sử dụng năng lượng sách Cánh diều hay, chi tiết giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Khoa học tự nhiên 9. Mời các bạn đón xem:

Giải SBT Khoa học tự nhiên 9 Bài 13: Sử dụng năng lượng

Bài 13.1 trang 39 Sách bài tập KHTN 9: Vì sao năng lượng hoá thạch được gọi là năng lượng không tái tạo?

Lời giải:

Năng lượng hoá thạch được dự trữ trong các nguồn nhiên liệu hoá thạch như than mỏ, dầu mỏ, khí thiên nhiên và khí mỏ dầu. Những nhiên liệu hoá thạch này cần hàng trăm triệu năm để hình thành, trong khi đó, với mức độ tiêu thụ như hiện tại thì chỉ khoảng 50 đến 100 năm nữa nguồn nhiên liệu này sẽ cạn kiệt.

Bài 13.2 trang 39 Sách bài tập KHTN 9: Kể tên các loại nhiên liệu hoá thạch có thể được sử dụng trong các hoạt động sinh hoạt và sản xuất dưới đây. Nêu tác hại tới môi trường của việc sử dụng các loại nhiên liệư đó.

a) Vận hành xe máy, ô tô.

b) Đun nấu.

c) Luyện gang thép.

d) Sản xuất nhiệt điện.

Lời giải:

a) Vận hành xe máy, ô tô: sử dụng xăng.

b) Đun nấu: sử dụng gas hoặc than.

c) Luyện gang thép: sử dụng than.

d) Sản xuất nhiệt điện: sử dụng than, dầu thô, dầu diezel.

Sử dụng các nhiên liệu này phát thải các khí carbon dioxide, carbon monoxide, hydrocarbon, nitrogen oxide và bụi mịn gây ảnh hưởng đến môi trường.

Bài 13.3 trang 39 Sách bài tập KHTN 9: Bảng bên cho biết thông tin năng lượng nhiệt toả ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu. Một gia đình sử dụng trung bình 1,8 kg than bùn mỗi ngày để đun nấu. Nếu gia đình này sử dụng củi khô hoặc khí thiên nhiên để đun nấu thì khối lượng củi khô và khí thiên nhiên cần sử dụng tương ứng là bao nhiêu?

Lời giải:

Đốt cháy hoàn toàn 1,8 kg than bùn thu được năng lượng nhiệt là:

1,8 . 14 . 10⁶ = 25,2 . 10⁶ (J).

Khối lượng củi khô cần sử dụng để thu được lượng năng lượng nhiệt đó là:

25,2 . 10⁶ : (10. 10⁶) = 2,52 (kg).

Khối lượng khí thiên nhiên cần sử dụng để thu được lượng năng lượng nhiệt đó là:

25,2 . 10⁶ : (44. 10⁶) = 0,57 (kg).

Bài 13.4 trang 39 Sách bài tập KHTN 9: Điền các từ còn thiếu vào chỗ trống để mô tả các quá trình chuyển hoá năng lượng trong hình 13.1.

Hình 13.1.

Lời giải:

(1) ánh sáng; (2) hoá học; (3) nhiệt; (4) cơ học.

Bài 13.5 trang 40 Sách bài tập KHTN 9: Hình 13.2 là sơ đồ các bộ phận chính của một nhà máy nhiệt điện.

a) Điền các từ ngữ còn thiếu vào chỗ trống để mô tả các quá trình chuyển hoá năng lượng.

Trong nhà máy nhiệt điện, năng lượng... (1) … được dự trữ trong than được giải phóng và chuyển hoá thành năng lượng.... (2) …. biến nước thành hơi nước. Hơi nước làm quay tuabin và tạo ra điện. Máy phát điện đã chuyển hoá năng lượng ... (3)... thành năng lượng........... (4)...

b) Tìm hiểu và kể tên một số khí thải do nhà máy nhiệt điện phát thải vào không khí.

Lời giải:

a) (1) hoá học; (2) nhiệt; (3) cơ học; (4) điện.

b) Nhà máy nhiệt điện khi đốt cháy nhiên liệu hoá thạch để tạo ra điện sẽ phát thành các khí CO₂, CO, SO₂, SO₃, nitrogen oxide và bụi mịn.

Bài 13.6 trang 40 Sách bài tập KHTN 9: Trò chơi ô chữ

Hàng ngang:

1. Nguyên tố này được trao đổi giữa sinh vật, khí quyển, thuỷ quyển và thạch quyển thành một vòng tuần hoàn kín.

2. Tên một chất lỏng dề cháy có nguồn gốc từ dầu mỏ, được sử dụng làm nhiên liệu trong các phương tiện giao thông.

3. Tên hỗn hợp chất khí cháy được, thường được tìm thấy ở các mỏ khí, được sử dụng để làm nhiên liệu.

4. Năng lượng vật có được do chuyển động.

5. Vật liệu giải phóng năng lượng, tạo ra nhiệt và ánh sáng khi bị đốt cháy.

6. Khoảng 23% năng lượng mặt trời chiếu xuống Trái Đất tạo nên vòng tuần hoàn của chất này.

7. Tên quá trình thu nhận và chuyển hoá năng lượng ánh sáng mặt trời của thực vật, tảo và một số vi khuẩn đế tạo ra hợp chất hữu cơ.

8. Tên loại nhiên liệu hoá thạch rắn, có màu đcn hoặc nâu đen.

9. “Bức xạ nhiệt mặt trời chiếu xuống Trái Đất, làm nóng không khí, gây ra sự đối lưu trong bầu khí quyển, tử đó tạo ra ”

Hàng dọc tô đậm: “Một vật có nếu vật đó có khả năng thực hiện công”.

Lời giải:

Hàng ngang: (1) carbon; (2) xăng; (3) khí thiên nhiên; (4) động năng; (5) nhiên liệu; (6) nước; (7) quang hợp; (8) than mỏ; (9) gió.

Hàng dọc được tô đậm: năng lượng.

Bài 13.7 trang 41 Sách bài tập KHTN 9: Hình 13.4 là sơ đồ đơn giản của một hệ thống khai thác than hầm lò. Dựa vảo sơ đồ đó, liệt kê những công việc cần thực hiện để khai thác và vận chuyến than ở các vỉa than nằm sâu trong lòng đất. Vì sao khai thác than hầm lò đòi hỏi mức chi phí cao hơn khai thác than lộ thiên?

Lời giải:

Những công việc cần thực hiện:

- Khoan, đào các giếng mỏ chính và giếng mỏ thông gió xuyên qua các lớp đất đá để tới các vỉa than.

- Lắp đặt hệ thống thang máy để đưa máy móc thiết bị như máy khoan, máy đào, xe goòng, băng chuyền,… xuống các vỉa than.

- Đào các bể chứa nước và lắp đặt hệ thống máy bơm nước ra ngoài để tránh tình trạng ngập úng nước trong các giếng mỏ.

- Khai thác và vận chuyển than lên mặt đất bằng các xe goòng, băng chuyền và thang máy.

Chi phí khai thác than hầm lò cao hơn rất nhiều chi phí khai thác than lộ thiên do cần thực hiện nhiều công việc đòi hỏi công nghệ và chi phí cao.

Lý thuyết 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.

Sơ đồ tư duy Sử dụng năng lượng

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