Sử dụng năng lượng hiệu quả

Sử dụng lượng hiệu Tài liệu dành cho giáo viên Sử dụng lượng hiệu Lưu ý dành cho giáo viên Phù hợp với: 11-16 tuổi Địa điểm: phịng thí nghiệm khoa học lớp học Độ dài tiết học: tiếng Giới thiệu hoạt động Hoạt động kết hợp chuỗi nghiên cứu minh họa để giới thiệu cho học sinh quang phổ điện từ nhấn mạnh vào việc lượng bị sử dụng lãng phí cách khơng thể dễ dàng nhận Các buổi thực hành liên quan đến việc sử dụng nguồn ánh sáng khác để hình dung tia cực tím ánh sáng hồng ngoại, đo quang phổ để so sánh đèn sợi đốt đèn huỳnh quang, học ánh sáng huỳnh quang Cuối cùng, học sinh phải thuyết trình kiến thức học cách khác Kết đạt Trong tiết học này, học sinh sẽ: Hiểu ánh sáng nhìn thấy phần quang phổ điện từ  Trình bày tia cực tím (UV) tia hồng ngoại (IR) sử dụng đèn tia cực tím máy ảnh hồng ngoại  Làm sử dụng kính quang phổ để tìm khác biệt sợi đốt đèn huỳnh quang  Trình bày nguyên lí huỳnh quang sử dụng đèn huỳnh quang compact (CFL) bóng plasma  Năng lượng hiệu quả: Các hoạt động ánh sáng vơ hình Lưu ý dành cho giáo viên Giới thiệu Khi dạy lớp thực hành ánh sáng vô hình, thầy cân nhắc việc lập chuỗi hoạt động khác số hoạt động đưa cho học sinh nghiên cứu, thành viên khác nhóm trình bày hoạt động Sự minh họa tia cực tím (UV) ánh sáng hồng ngoại (IR) giúp học sinh nhận ánh sáng vơ hình thực xung quanh chúng ta, đòi hỏi thiết bị đặc biệt để nhìn thấy Hoạt động liên quan đến việc làm sử dụng kính quang phổ giúp học sinh hiểu nguồn ánh sáng qua việc quan sát quang phổ mà phát Cuối cùng, việc minh họa bóng đèn huỳnh quang compact(CFL) sử dụng bóng plasma giúp học sinh hiểu ánh sáng tạo cách hiệu thông qua huỳnh quang Các thiết bị cần có  Được thay đổi IR webcam (xem thông tin đây)  Đèn pin/đuốc IR  Đèn UV bút UV  Gậy phát sáng huỳnh quang  Mẫu quang phổ  Film quang phổ vng  Bóng plasma  Bóng đèn sợi đốt  Bóng đèn huỳnh quang compact (CFL)  Kéo  Băng dính  Gậy phát sáng  Hai chai Coca Cola  Tiền giấy *Lưu ý với Uniscience: với tiết học này, sử dụng tờ tiền bảng Anh Nó cần thiết cho bạn để kiểm tra xem tờ tiền địa phương có phù hợp với tiết học khơng  Máy tính có web camera  Phịng học sử dụng phải che kín ánh sáng, ví dụ: rèm loại tốt Cách để thay đổi webcam Đối với số minh họa tiết học này, giáo viên cần sử dụng máy ảnh sửa đổi mà loại bỏ lọc IR, cho phép bạn nhìn thấy ánh sáng hồng ngoại Để ngăn chặn ánh sáng quang học, hai lọc Polaroid đặt ống kính webcam Webcam rẻ thay đổi, thường sử dụng Sogatel USB webcam  Kéo vỏ ngồi webcam, sử dụng tuốc nơ vít nhỏ cần thiết  Nội dung webcam gỡ bỏ- cố gắng ghi nhớ vị trí ban đầu chúng  Gỡ bỏ vịng nhựa xung quanh ống kíng phía trước tháo ống kính phía trước từ bảng mạch  Bộ lọc IR hình vng màu đỏ nhỏ mặt sau ống kính cần chụp với tuốc nơ vít nhỏ ( tạo bụi thủy tinh, khuyến khích mặc áo phịng thí nghiệm, găng tay kính bảo hộ an toàn)  Bây lắp webcam trở lại trạng thái ban đầu  Để chặn ánh sáng quang học, cắt hai miếng polaroid thành vịng trịn nhỏ, đủ để che phủ ống kính máy ảnh  Xoay 90 độ lọc, cho mờ đục, dính hai mảnh với  Lúc lọc đặt webcam lắp lại dính vào ống kính webcam Phương pháp Dưới danh sách minh họa khác sử dụng cho chuỗi hoạt động liên quan đến ánh sáng vơ hình lượng hiệu Chúng thể theo trình tự Đặc biệt khuyến khích bạn kiểm tra tất minh họa trước tiết học để đảm bảo chúng diễn suôn sẻ Một video giáo dục cần làm để khen ngợi hoạt động truy cập https://vimeo.com/139342553 (mật khẩu: teach15 ) Tia cực tím ánh sáng hồng ngoại Mục tiêu: minh họa có mặt tia cựa tím ánh sáng hồng ngoại sử dụng IR webcam đèn UV Trước tiết học, giáo viên cần bố trí IR webcam với máy tính, cài đặt phần mềm webcam từ đĩa CD cần thiết  Bật đèn pin IR lên, khơng sáng Kéo rèm, tắt đèn đưa đèn IR đến cạnh webcam Dùng đèn IR webcam để chiếu phòng hồng ngoại: bạn nhìn thấy rõ phịng chiếu hình xung quanh tối đen  Đặt chai Cola trước webcam- bạn nhìn xuyên thấu  Đặt tờ tiền trước webcam nhìn vào khn mặt nữ hồng, nửa khn mặt bị Một số tờ tiền in với loại mực không hấp thụ ánh sáng hồng ngoại! Lưu ý: phần thay đổi/ loại bỏ, tùy vào việc tờ tiền địa phương thực hoạt động không  Dùng đèn UV với tờ tiền bút UV để chứng minh loại mực sử dụng mà nhạy cảm với tia cực tím Nó hấp thu tia UV phát lần bước sóng bạn thấy- giống mực phát sáng vậy! Kính quang phổ Mục tiêu: Làm sử dụng kính quang phổ để tìm khác biệt đèn sợi đốt đèn compact huỳnh quang Các phát đòi hỏi việc sử dụng kính quang phổ Nếu trường bạn có ống xả khí H2, He Ne, bạn sử dụng chúng phần nghiên cứu, khơng cung cấp dụng cụ  Lắp ráp kính quang phổ, ghi cẩn thận đường dẫn dính nắp BÊN NGỒI thiết bị để giữ bên tối tốt Khi film phổ qua lỗ trịn, bạn phải xoay 90 độ để xem quang phổ  Giới thiệu lượng hiệu giải thích lý tại sử dụng bóng đèn huỳnh quang Giải thích có nhiều loại ánh sáng phát từ bóng đèn sợi đốt mà ta khơng thể nhìn thấy  Lấy hai đèn ánh sáng chúng so sánh được, chúng sử dụng bóng đèn khác  Chĩa kính quang phổ vào hai đèn (đèn sợi đốt đèn huỳnh quang) ghi lại điểm khác chúng  Lựa chọn thêm: cố gắng chụp lại hình ảnh quang phổ cách đặt máy ảnh mắt kính quang phổ  Bạn sử dụng thêm thiết bị khác để nghiên cứu thêm sức nóng phát từ hai bóng đèn từ khoảng cách định- cách làm nóng nước Bóng đèn sợi đốt phả nhiều nóng hơn- lãng phí lượng!  Cuối cùng, chĩa IR webcam vào hai đèn- chúng nên phát ánh sáng giống đến mắt, bạn nhìn chúng máy ảnh IR đèn sợi đốt sáng nhiều Bạn khơng thể nhìn ánh sáng hồng ngoại này, khơng sử dụng nhiều cho bóng đèn, tất lãng phí lượng Ánh sáng đèn huỳnh quang Mục tiêu: Minh họa nguyên lý huỳnh quang sử dụng CFL bóng plasma  Giải thích bóng đèn huỳnh quang phát ánh sáng electron thu hút điện trường Lựa chọn thêm: sử dụng mơ hình ngun tử để giải thích việc electron nhảy từ mức lượng sang mức khác phát bước sóng định  Minh họa bóng đèn huỳnh quang cần lượng lượng nhỏ để phát sáng Thay vào bóng plasma đưa vài bóng đèn CFL lại gần nó- phát sáng!  Để cho học sinh tìm hiểu tia sáng tạo gậy phát sáng Tổng kết Để tiết học đạt hiệu hơn, cuối tiết học, giáo viên cần tóm tắt lại mục tiêu buổi học sau:  Hiểu ánh sáng nhìn thấy phần quang phổ điện tử  Minh họa có mặt tia cực tím (UV) ánh sáng hồng ngoại (IR) sử dụng đèn UV máy ảnh IR  Làm sử dùng kính quang phổ nhỏ để tìm hiểu khác bóng đèn sợi đốt bóng đèn huỳnh quang  Minh họa ngun lí huỳnh quang sử dụng đèn compact huỳnh quang (CFL) bóng plasma Sau thí nghiệm hồn thành, đảm bảo đèn máy ảnh gói khít để tránh chúng bị di chuyển q nhiều Có thể dùng thêm khăn giấy để tránh gây hư hỏng thiết bị Đối với an toàn Đánh giá rủi ro: đánh giá mức độ rủi ro với hoạt động thí nghiệm bao gồm tài liệu dành cho giáo viên Hãy đảm bảo bạn đọc hết tham khảo ý kiến nhân viên y tế trường có thắc mắc Bảng kê vật liệu thông số an tồn: Khơng có u cầu việc chuẩn bị bảng kê khơng có chất hóa học sử dụng Năng lượng hiệu Phiếu tập cho học sinh Giới thiệu lượng hiệu Sử dụng lượng hiệu quan trọng việc tạo lượng Có thể nói q trình cho có hiệu hầu hết lượng tạo sử dụng cách hiệu Không dễ để nhận lượng sử dụng khơng hiệu lượng bị lãng phí thường bị ẩn giấu Ví dụ, chạy xe thông thường tạo 100000J lượng từ động xăng, nhiên 38000J sử dụng làm động năng, 2000J cho đèn, đài phát sạc pin 60000J (60%) lượng bị lãng phí cho dư thừa nhiệt âm Phổ điện từ Phổ điện từ phân bố xạ điện từ dải liên tục sóng điện từ tần số khác nhau, mơ tả hình Phổ phát từ sóng radio có bước sóng ngắn tần suất thấp đến tia gamma với bước sóng ngắn tần số cao Ánh sáng nhìn thấy chiếm phần trăm nhỏ quang phổ điện từ, với phần cịn lại vơ hình mắt thường Ánh sáng nhìn thấy chiếm phần nhỏ quang phổ điện (Hình ảnh tham khảo: https://filmlessradiography.files.wordpress.com/2012/04/electromagneticspectrum_inverted_web.jpg) Chúng ta sử dụng phần vơ hình quang phổ điện từ để phân tích q trình cho hiệu lượng Ví dụ hình nhà chụp máy ảnh hồng ngoại: khu vực có màu đỏ màu vàng, bao gồm số cửa sổ tầng trệt, mái nhà ống khói, phát nhiều ánh sáng hồng ngoại, cho thấy khu vực cho phép lượng nhiệt thoát khỏi nhà Ảnh sáng hồng ngoại nhà cho thấy khu vực nhiệt (khu vực màu đỏ màu vàng) (Hình ảnh tham khảo: http://s3.amazonaws.com/digitaltrends-uploadsprod/2014/01/thermal-view-house.jpg) Chiếu sang hiệu Bóng đèn sợi đốt làm việc cách truyền dòng điện qa dây tóc kim loại mỏng bên bóng đền để trở nên cực kì nóng tạo ánh sáng Ánh sáng phát phạm vi rộng quang phổ điện từ (xem hình bên dưới) bao gồm ánh sáng mà khơng thể phát mắt, ví dụ tia cực tím ánh sáng hồng ngoại Trên thực tế, có 10% lượng đầu vào phát ánh sáng nhìn thấy, cịn lại 90% 'lãng phí' phần khác quang phổ điện từ vào làm nóng bóng đèn Kết là, bóng đèn sợi đốt coi lượng khơng hiệu Bóng đèn huỳnh quang làm việc cách thức hồn tồn khác biệt so với bóng đèn sợi đốt: chúng bao gồm ống hình xoắn ốc có chứa argon thủy ngân Khi dịng điện, sản xuất chấn lưu tích hợp, qua ống phân tử khí bị kích hoạt ánh sáng cực tím tạo Ánh sáng tia cực tím kích thích sơn huỳnh quang bao bọc phosphor nằm bên ống, sau làm cho bóng đèn phát ánh sáng nhìn thấy Ngược lại với sợi đốt bóng đèn, bóng đèn huỳnh quang phát tần số cụ thể có chút ánh sáng tạo mà khơng có quang phổ nhìn thấy được, chúng có nhiều lượng hiệu so với bóng đèn sợi đốt Bóng đèn sợt đốt có quang phổ liên tục (ảnh phải) nhìn thấy tất màu sắc, đó, bóng CFL phát bước sóng định (ảnh trái) (Hình ảnh tham khảo: http://robsacks.com/art/bulb-spectrum-compare.jpg) Ở số đất nước, việc thay sử dụng đèn sợi đốt đèn huỳnh quang trở nên phổ biến Sự thay đổi giá thành rẻ sản xuất đèn huỳnh quang thường nhiều chi phí hơn, lại mang lại nhiều hiệu thời gian sử dụng lâu hơn, giá thành cao bù với việc dùng lâu dài Sử dụng lượng hiệu quả: Hoạt động ánh sáng vơ hình Phiếu tập cho học sinh Trong tiết học này, bạn tìm hiểu ánh sáng vơ hình lượng hiệu việc quan sát loạt ví dụ nguồn ánh sáng khác nhau, việc làm sử dụng kính quang phổ Kính quang phổ dụng cụ cho phép bạn quan sát tổng hợp nguồn ánh sáng khác màu sắc, bước sóng, ánh sáng chúng Khi tạo kính quang phổ, bạn cung cấp miếng nhựa gọi phim quang phổ, đặc biệt dùng để phân chia ánh sáng Bạn thấy ánh sáng trắng từ mặt trời chia thành phổ màu sắc cầu vồng Trong cầu vồng, làm rơi giọt nước dẫn đến bước sóng khác bị khúc xạ, uốn cong, dẫn đến màu sắc nhìn tách biệt thay trộn lẫn ánh sáng trắng Lăng kính thủy tinh tạo hiệu ứng tương tự tạo film mỏng, dầu mặt nước đường mỏng đĩa CD Quá trình Giáo viên bạn thiết lập trạm điều tra khác xung quanh phòng tối Bạn cần phải di chuyển dẫn trạm để điều tra ánh sáng nhìn thấy khơng nhìn thấy cách sử dụng kính quang phổ công cụ khác cung cấp Một số hoạt động thao diễn với bạn, hoạt động khác bạn tự làm Tia cực tím ánh sáng hồng ngoại  Giáo viên bạn làm cho phòng tối bật đèn pin hồng ngoại- bạn có nhìn thấy ánh sáng từ không?  Bây giáo viên bạn sửa đổi webcam cho phép bạn hình dung ánh sáng hồng ngoại, bạn quan sát với đèn pin hồng ngoại?  Giáo viên bạn bật đèn pin hồng ngoại đèn UV cho bạn hình dung chúng thơng qua camera hồng ngoại- bạn quan sát gì?  Đặt chai Coca trước camera hồng ngoại- bạn quan sát gì?  Đặt tờ tiền giấy trước camera nhìn vào khn mặt Nữ Hồng-bạn quan sát thấy gì? Hãy cố gắng đưa lời giải thích quan sát bạn ý cho uniscience: phần thay đổi tùy thuộc vào tờ tiền địa phương nơi diễn hoạt động  Sử dụng đèn có tia cực tím để xem tờ tiền giấy bút đánh dấu huỳnh quang Bạn quan sát gì? Kính quang phổ 10  Lắp ráp kính quang phổ bạn, ghi cẩn thận dọc theo đường dân gắn nắp BÊN NGOÀI thiết bị để giữ cho bên tối Phim quang phổ qua lỗ trịn bạn cần phải xoay 90 độ để xem quang phổ KHÔNG BAO GIỜ CHĨA KÍNH QUANG PHỔ CỦA BẠN VỀ PHÍA MẶT TRỜI!!  Giáo viên bạn bật hai đèn: đèn sử dụng bóng đèn sợi đốt đèn sử dụng bóng đèn huỳnh quang Lưu ý độ sang hai bóng đèn Chúng giống hay khác nhau?  Chĩa kính quang phổ lắp ráp vào hai đèn lưu ý khác biệt chúng sử dụng kính quang phổ  Thử chụp lại ảnh quang phổ cách đặt camera vào mắt lỗ kính quang phổ Hãy ghi lại điểm tương đồng khác biệt mà bạn quan sát  Chĩa webcam hồng ngoại vào hai đèn- có khác biệt độ sáng khơng? Ánh sáng huỳnh quang  Bạn xem thao diễn liên quan đến cầu plasma ánh sang huỳnh quang, nơi mà giáo viên bật cầu plasma mang ánh sang huỳnh quang gần lại Bạn quan sát gì? o Bạn nghĩ điều xảy ra? o Tiêu thụ lương ánh sáng huỳnh quang nghĩa gì? o Hãy tìm hiểu tia sáng phát từ gậy phát sáng  Thuyết trình Vừa bạn xem số ví dụ làm số thí nghiệm liên quan đến việc tiêu thụ lượng nguồn ánh sáng Bạn học số ứng dụng làm ánh sáng vơ hình tia UV IR quang phổ Bạn trình bày điều học qua tiết học thuyết trình, làm poster nói Hãy xem xét đến điểm mạnh điểm yếu hoạt động 11 Đánh giá rủi ro Thơng tin người diễn giả Tên: Công ty: Chức vụ: Tiểu sử người lãnh đạo: TIÊU ĐỀ CỦA HOẠT ĐỘNG Sử dụng lượng hiệu TÓM TẮT HOẠT ĐỘNG Hoạt động kết hợp loạt điều tra luận chứng, giới thiệu sinh viên đến quang phổ điện từ, nhấn mạnh lượng bị lãng phí cách vơ hình Buổi thực hành liên quan đến sử dụng nguồn ánh sáng khác để hình dung cực tím ánh sáng hồng ngoại, tạo dụng cụ đo quang phổ để so sánh đèn sợi đốt đèn huỳnh quang bóng đèn, nghiên cứu ánh sáng huỳnh quang Hoạt động kết thúc với việc sinh viên thể kiến thức mà họ đạt thơng qua thuyết trình định dạng khác CHI TIẾT HOẠT ĐỘNG Địa điểm tổ chức: Ngày tổ chức: Độ tuổi thính giả: TỔNG KẾT RỦI RO (Mỗi rủi ro phải liệt kê chi tiết đây) di chuyển máy móc thiết bị nâng hạ, mang theo kéo vật nhọn điện khu vực công cộng nguy nổ x x tiếng ồn vật cực nóng lạnh làm việc cao vật rơi áp suất lửa yếu tố môi trường (địa chất lỏng đông lạnh x Biến đổi gien Vi sinh vật tác nhân sinh học không biến đổi gen sinh vật sống chất gây dị ứng động vật phịng thí nghiệm chất dễ cháy nổ chất hố học có hại cho sức khoẻ vấn đề nhạy cảm 12 hình, nước, thời tiết) Trượt, ngã giao thơng x Khí nén Đi lại Khác Miêu tả chi tiết độ rủi ro hoạt động Phòng ngừa Vật nhọn: Học sinh sử Học sinh giám sát tất dụng kéo để cắt mẫu lần sử dụng kéo an ninh phóng xạ ion hóa UV/ laser/ lị vi sóng/ xạ khơng ion hóa khác Cấp cứu Một nhân viên x Rủi ro mức cao, trung bình hay thấp? Thấp thực sơ cứu Trong trường hợp quang phổ Một nguy khẩn cấp nhân bị đứt tay không viên nhận biết Học sinh hướng dẫn cách xử lý cách tình hình dịch vụ sử dụng thiết bị cách xác Vật nhọn: số vật dụng thuỷ tinh dễ vỡ sử dụng Nếu vỡ dấn đến rủi ro vật nhọn Thiết bị cất sau sử dụng Học sinh khơng nên phép xử lý bóng đèn thủy tinh Điều nên thực thành viên đội ngũ nhân viên cấp cứu theo yêu cầu Một nhân viên thực sơ cứu Trong trường hợp khẩn cấp nhân Thấp viên nhận biết tình hình dịch vụ cấp cứu theo yêu cầu Bất kỳ thủy tinh vỡ nứt nên xử lý Ban quản lý để lại bóng đèn Một nhân viên bóng đèn tất lần thực sơ cứu Học sinh không phép chạm Trong trường hợp vào đèn khẩn cấp nhân Thấp Điện: đèn bàn sử dụng phiên nguy điện bóng đèn gỡ bỏ từ đèn viên nhận biết tình hình dịch vụ cấp cứu theo yêu cầu Một nhân viên Trượt, ngã : sinh viên Tất túi xách áo khoác để di chuyển xung quanh lưu trữ có trách nhiệm để tránh phịng thí nghiệm hoạt gây nguy hiểm chuyến Học sinh động thực tiễn thông tin để di chuyển quanh thực sơ cứu Trong trường hợp khẩn cấp nhân viên nhận biết phịng cách an tồn tình hình dịch vụ cấp cứu theo yêu Thấp cầu Một nhân viên Vật cực nóng lạnh: Học sinh thơng báo rủi ro, đèn bàn sử dụng không phép chạm vào đèn Thấp thực sơ cứu Trong trường hơp bị phiên Bóng đèn bỏng, giữ vết bỏng nóng - nguy bỏng dòng nước chạm vào lạnh 10 phút Trong trường hợp khẩn cấp nhân viên nhận biết tình hình dịch vụ cấp cứu theo yêu cầu 13 Ánh sáng tia cực tím: đèn UV cầm tay sử dụng Có thể gây thiệt hại cho sinh viên mắt chiếu trực tiếp vào mắt Học sinh cảnh báo vấn đề an tồn thơng báo khơng rọi đèn UV vào mắt học sinh Một nhân viên thực sơ cứu Trong trường hợp khẩn cấp nhân viên nhận biết tình hình dịch vụ cấp cứu theo yêu cầu Thấp AI CÓ NGUY CƠ BỊ THƯƠNG VÀ NHƯ THẾ NÀO? Chỉ người trình bày: Thính giả diễn giả: Có Nhân viên hỗ trợ: Có Khác: MIÊU TẢ CÁCH XỬ LÝ RÁC THẢI ĐỘC HẠI: Tất mảnh thuỷ tinh vỡ phải vứt vào thùng rác chứa vật nhọn CHỮ KÝ CỦA NGƯỜI GIÁM SÁT SỨC KHOẺ VÀ SỰ AN TOÀN Tên: Chữ ký: Ngày: 14