§ 43. Какие виды энергии известны человеку?

Естествознание, 5 класс. Учебник: Верховцева Л. А. и др. (Алматыкітап баспасы, 2023). Глава 5: Энергия и движение. Страницы 58–63.

Чему научишься

• Объяснять, что такое энергия.
• Различать механическую, тепловую и электрическую энергию.
• Понимать, что энергия не исчезает, а переходит из одного вида в другой.
• Считать, сколько энергии тратит твой организм и сколько ты получаешь с едой.

Разминка

Ответь в уме, потом открой ответ.

• Какие источники энергии ты знаешь? Солнце, ветер, текущая вода, топливо (уголь, газ, бензин, дрова), пища для живых организмов, электрические батарейки.
• Откуда растение берёт энергию для фотосинтеза? От солнечного света.
• Почему после футбола хочется есть? Организм потратил много энергии, и её нужно пополнить едой.

Разбираемся

Что общего у проростка и одуванчика

На первом рисунке под солнцем из земли поднимаются ростки — с каждым разом выше. На втором ветер срывает с одуванчика пушистые семена и уносит их. Что общего? В обоих случаях что-то движется и изменяется: растение растёт благодаря энергии Солнца, семена летят благодаря энергии ветра.

📌 Энергия — это способность тела совершать работу: двигать, поднимать, нагревать, светить.

Главный источник энергии на Земле — Солнце. Оно греет воздух и воду, рождает ветер, питает растения. А растения кормят животных и людей.

Три вида энергии

⚠️ Частая ошибка. Утюг греет — значит, тепловая? Его тепло получается из электрической энергии. Спрашивай себя: «Откуда приборы берут энергию?»

Энергия не пропадает

Натянул тетиву лука — запас энергии. Отпустил — стрела полетела: запасённая энергия перешла в энергию движения. В природе так всё время: одни виды энергии превращаются в другие.

• механическая → тепловая: потри ладони — станут тёплыми (это трение);
• тепловая → механическая: пар крутит турбину на ТЭЦ;
• электрическая → тепловая: электрочайник кипятит воду;
• механическая → электрическая: вода на ГЭС крутит генератор.

📌 Закон сохранения энергии. Энергия не исчезает и не берётся из ничего. Она только переходит из одного вида в другой, а общее её количество не меняется.

🌟 Раньше учёные называли энергию «живой силой».

Почему энергию надо беречь

Энергия в природе не исчезает, но полезная энергия расходуется. Уголь в печи ТЭЦ сгорает, и его не вернёшь. Тепло уходит из дома через щели и рассеивается в воздухе. Чтобы получить электричество, жгут топливо и загрязняют воздух. Поэтому выключай свет, когда выходишь, и не оставляй зарядку в розетке.

Энергия внутри тебя

Даже в полном покое тело тратит энергию: бьётся сердце, работают дыхательные мышцы, печень, почки. Потребность человека в энергии измеряют в килокалориях (ккал).

У здорового взрослого в покое уходит примерно 1 ккал на каждый килограмм массы за 1 час. Это называют основным обменом. Чем больше движешься, тем больше тратишь. А вот умственная работа требует совсем немного энергии.

💡 Как посчитать свои траты: коэффициент из таблицы × твоя масса (кг) × время (ч).

Что значит «335 ккал» на пачке

На этикетке макарон написано: энергетическая ценность — 335 ккал. Это значит, что 100 г сухих макарон дают организму 335 ккал энергии. Производители почти всегда считают на 100 г продукта.

$335 : 100 \cdot 60 = 3{,}35 \cdot 60 = 201$ ккал.

Проверь, как понял

Проверь себя

• Какой главный источник энергии на Земле? Солнце.
• Чем тепловая энергия отличается от механической? Механическая — движение тел целиком; тепловая — беспорядочное движение мельчайших частиц внутри тела.
• Что говорит закон сохранения энергии? Энергия не исчезает и не появляется из ничего, а переходит из одного вида в другой.
• Почему при умственной работе почти не тратится энергия? Работают в основном мозг и нервная система, а крупные мышцы почти отдыхают.

Решаем упражнения

№ 1

Что такое энергия?

Ответ: энергия — способность тела совершать работу. Например, ветер может двигать парусник, горячий пар — крутить турбину.

№ 2

Какие виды энергии ты знаешь?

Ответ: механическая (движение тел), тепловая (беспорядочное движение частиц тела), электрическая (движение электронов, электрический ток). Можно добавить световую, химическую (в топливе и пище), атомную.

№ 3

Составь не меньше 3 «тонких» и 2 «толстых» вопросов по теме и задай их одноклассникам. «Тонкие» требуют короткого ответа (кто? что? когда?), «толстые» — рассуждения (почему? что будет, если…? в чём различие?).

Как думать. «Тонкий» вопрос — ответ одним словом или числом. «Толстый» — нужно объяснить.

Пример ответа.

«Тонкие» вопросы:

1. Что является главным источником энергии на Земле? (Солнце.)
2. В каких единицах измеряют энергию пищи? (В килокалориях.)
3. Какая энергия у движущихся электронов? (Электрическая.)

«Толстые» вопросы:

1. Почему энергию нужно экономить, если она не исчезает?
2. Что будет, если человек долго получает с едой меньше энергии, чем тратит?
3. В чём различие между механической и тепловой энергией?

Ответ: вопросы у каждого свои; проверь, что «толстые» нельзя ответить одним словом.

№ 4

(задание без номера в учебнике: исследование дома) Три дня веди дневник: все виды деятельности и сколько времени на них ушло, что съел, сколько и какой калорийности. Сделай вывод: равны ли затраты и получение энергии? Составь режим дня и питания с балансом энергии.

Как думать. Для каждого дня — две колонки: «потратил» и «получил». Потраты считаешь по таблице затрат, получение — по таблице калорийности или по этикеткам.

План.

1. Каждый день записывай: занятие — сколько часов (сон 9 ч, уроки 6 ч, прогулка 1 ч…).
2. Считай траты: коэффициент × масса × часы, всё складывай.
3. Записывай еду: продукт — масса — ккал.
4. Сравни два числа за каждый день.
5. Если получаешь заметно больше, чем тратишь, — добавь движение. Если меньше — добавь полезный перекус.

Образец дневника (1 день, масса 35 кг). Сон 9 ч: $0{,}83 \cdot 35 \cdot 9 \approx 261$ ккал. Уроки 6 ч: $1{,}9 \cdot 35 \cdot 6 = 399$ ккал. Ходьба 1 ч: $3{,}2 \cdot 35 = 112$ ккал. Футбол 1 ч: $7{,}2 \cdot 35 = 252$ ккал. Уроки дома и чтение 3 ч: $1{,}2 \cdot 35 \cdot 3 = 126$ ккал. Еда, умывание, остальное 4 ч: $1{,}5 \cdot 35 \cdot 4 = 210$ ккал. Итого около 1360 ккал.

👨‍👩‍👧 Родителю. Таблица затрат в учебнике дана для взрослых, а у растущего ребёнка обмен веществ быстрее. Поэтому настоящая потребность школьника 10–11 лет больше — обычно около 2000–2400 ккал в сутки. Дневник нужен, чтобы научиться считать и сравнивать, а не чтобы сажать ребёнка на диету.

Ответ: вывод у каждого свой; главное — сравнить «потратил» и «получил» и составить режим, где они примерно равны.

№ 5

(задание из текста параграфа: «Обсуди и распредели по группам») Распредели примеры по видам энергии: нагревание комнаты, работает фен, белка бежит в колесе, едет паровоз, летит воздушный шар, работает стиральная машина с центрифугой, движется парусник, звенит звонок на урок.

Как думать. Ищи, откуда берётся энергия. Прибор из розетки — электрическая. Двигатель на огне и пару — тепловая. Тело движется само или его толкает ветер — механическая.

Решение.

• Механическая: белка бежит в колесе, парусник движется под ветром.
• Тепловая: нагревание комнаты; паровоз (огонь нагревает воду, пар двигает колёса); воздушный шар (нагретый воздух поднимает шар).
• Электрическая: фен, центрифуга стиральной машины, звонок.

💡 Паровоз и воздушный шар тоже движутся, то есть у них есть и механическая энергия. Тепловая энергия у них превращается в механическую. Если в классе отнесли их к механической — это тоже можно объяснить.

Ответ: механическая — белка, парусник; тепловая — комната, паровоз, воздушный шар; электрическая — фен, центрифуга, звонок.

№ 6

(задание из текста параграфа) Посчитай, сколько энергии тратит твой организм в полном покое за сутки. Какие данные о себе нужны? А сколько энергии уходит за учебный день?

Как думать. Основной обмен — около 1 ккал на 1 кг массы за 1 час. Нужно знать свою массу. В сутках 24 часа.

Решение.

1. За 1 час в покое: $1 \cdot 35 = 35$ ккал.
2. За сутки: $35 \cdot 24 = 840$ ккал.
3. Учебный день: 6 уроков по таблице «учёба в классе» — $1{,}9 \cdot 35 \cdot 6 = 399$ ккал. Плюс дорога в школу и обратно пешком, 1 ч: $3{,}2 \cdot 35 \cdot 1 = 112$ ккал. Вместе $399 + 112 = 511$ ккал только на школу и дорогу.

Ответ: нужно знать свою массу; при 35 кг — около 840 ккал в покое за сутки; учёба с дорогой — около 511 ккал.

№ 7

(задание из текста параграфа: «Подсчитай калории школьного обеда») Сфотографируй меню столовой, начерти таблицу «Продукты — ккал на 100 г — масса — итого ккал», найди калорийность в таблице, посчитай итог и сравни с тратами. Что будет, если энергии не хватает или её слишком много?

Как думать. Итого для продукта: $\text{ккал на 100 г} \cdot \text{масса (г)} : 100$.

Пример вывода.

• Обед примерно покрывает энергию, потраченную в школе.
• Если долго получать меньше, чем тратишь, — появятся усталость, слабость, худеешь, хуже думается.
• Если долго получать больше — лишняя энергия откладывается в виде жира, растёт лишний вес.

Ответ: у каждого свой обед; в примере — 637 ккал.

Шпаргалка

• Главный источник энергии — Солнце.
• Виды энергии: механическая, тепловая, электрическая.
• Затраты: коэффициент × масса × часы. В покое — около 1 ккал на 1 кг в час.
• На этикетке калорийность дана на 100 г продукта.

Мини-тест