§ 48. Энергияның өзара алмасуы қалай жүреді?

Жаратылыстану, 5 сынып. Оқулық: Верховцева Л.А. және т.б. (Алматыкітап баспасы, 2023). 5 тарау: Энергия және қозғалыс. 85–89-беттер.

Нені үйренесің

• Энергияның бір түрден екіншісіне қалай ауысатынына мысал келтіруді.
• Энергияның сақталу заңын өз сөзіңмен айтып беруді.
• Неге мәңгілік қозғалтқыш жасауға болмайтынын түсіндіруді.
• Күн энергиясының өсімдіктер мен жануарлар арқылы адамға жететін жолын қадағалауды.

Ой қозғау

• Ыстық су мен суық суды араластырса, не болады? Жылы су шығады. Ыстық су энергиясының бір бөлігін суыққа береді де, температура екеуінің ортасында теңеседі.
• Бөлмені жылытатын құралдар қалай қызады? Құбырлардағы ыстық су жылуды батареяның металына береді (жылуөткізгіштік). Батарея ауаны қыздырады, ал ауа бөлмеге тарайды (конвекция). Сонымен қатар батарея жылу шашады (сәулелену).
• Энергияның қандай түрлерін білесің? Қозғалыс энергиясы, жылу (ішкі) энергиясы, электр, жарық, химиялық (тамақта және отында), Күн энергиясы.

Тақырыпты талдаймыз

Энергия «киімін ауыстыра» алады

«Жақын онжылдықтарда адамның байлығы ақшамен емес, энергиямен өлшенеді». — К. Уайт

Қандай да бір үлкен нәрсені салу үшін көп күш пен энергия керек. Кёльн шіркеуін ғасырлар бойы салған. Оқулықтағы суретте: екі үшкір мұнарасы бар зор, қара готикалық шіркеу.

📕 Оқулықта Кёльн шіркеуін 800 жыл бойы салған деп жазылған. Анықтамалық бойынша құрылыс 1248 жылдан 1880 жылға дейін, яғни шамамен 630 жыл (ұзақ үзіліспен) жүрген.

Энергия кез келген жұмысты орындауға мүмкіндік береді. Бірақ оның басты қасиеті — ол бір түрден екіншісіне ауысады. Оқулықтағы суреттерде үш мысал бар:

• шаңғышы бала ыстық шай ішеді, тамақтанады: тамақтың энергиясы адам денесінің энергиясына айналады;
• ойыншық темір жол розеткаға қосылған: электр энергиясы қозғалыс (жылжу) энергиясына айналады;
• СЭС бөгеті: құлаған судың энергиясы турбинаны айналдырып, электр энергиясына айналады.

🌟 Қазақстанда мұндай бөгеттер Іле өзенінде (Қапшағай СЭС) және Ертісте (Бұқтырма, Өскемен, Шүлбі СЭС) тұр. Құлаған су тұтас қалаларға электр қуатын өндіреді.

Энергия жоғалмайды

📌 Энергияның сақталу заңы. Энергия жоқтан пайда болмайды және із-түзсіз жоғалмайды. Ол тек бір түрден екінші түрге немесе бір денеден екінші денеге ауысады.

Онда батарея неге отырады? Неге бір батареяны өмір бойы қолдануға болмайды? Өйткені әр айналған сайын энергияның бір бөлігі жылуға айналады. Ал жылу ауада тарап, төрт жаққа таралады. Оны қайта жинап, істің қажетіне жаратуға дерлік болмайды.

Адамдар ғасырлар бойы мәңгілік қозғалтқыш — жанармайсыз жұмыс істейтін машина — ойлап табуға тырысты. Ешкімнің қолынан келмеді. Машина энергияны еш жерден алмай тұрып, оны бере алмайды.

⚠️ Жиі кететін қате. «Батарея отырды — демек, энергия жоғалды». Жоқ! Ол қол шамының жарығына, дыбысқа, қозғалысқа, ақырында айналаға тараған жылуға айналды. Жоғалып кете алмайды.

Шәйнек те солай суиды: оны қыздырмаса, ол жылуын ас үйдің ауасына береді. Қайтадан қайнату үшін газдың немесе электрдің энергиясын жұмсау керек.

Күн — Жердің басты «батареясы»

Жер де суып кетуі мүмкін еді, сонда ғарыштағыдай суық болар еді. Онда өмір сүру мүмкін болмас еді. Бірақ оны күн сайын Күн — энергияның басты көзі жылытады. Сәулелері жерге түсіп, топырақты, суды, ауаны қыздырады.

Өсімдіктер жапырақтарымен күн сәулесін ұстап, оның энергиясын қоректік заттарда жинайды. Бұл энергияны кейін барлық тіршілік иелері пайдаланады: шөпқоректілер өсімдік жейді, жыртқыштар шөпқоректілерді жейді, ал біз — екеуін де.

Су айналымы да Күнге жұмыс істейді

Күн теңіздерді, көлдер мен өзендерді қыздырады. Су буланады, бу жоғары көтеріледі. Жоғарыда суық, бу суып, тамшыларға айналады — бұлттар пайда болады. Жел бұлттарды құрлыққа әкеледі.

Су бұлтта неге қалмайды? Бұлттағы тамшылар бір-бірімен қосылып, ірілеп, ауырлайды. Ауа оларды ұстай алмай қалғанда, жаңбыр немесе қар болып жерге түседі. Су бұлақтармен, өзендермен қайтадан су қоймасына ағады да, бәрі қайта басталады. Бұл — Жердің тартылыс күшінің заңына байланысты.

Оқулықтағы суретте: сол жақта күн мен көл, судан жоғары толқынды көрсеткілер көтеріліп жатыр (булану), көрсеткілер бұлттарға және таулар үстіне апарады, оң жақта бұлттан орманға жаңбыр жауып, су беткейдегі бұлақтармен қайтадан көлге ағады.

Түсінгеніңді тексер

Өзіңді тексер

• «Энергияның өзара алмасуы» дегеніміз не? Бір түрдегі энергияның екінші түрдегі энергияға ауысуы.
• Энергияның сақталу заңы не дейді? Энергия жоқтан пайда болмайды және жоғалмайды, тек түрін өзгертеді.
• Мәңгілік қозғалтқышты неге жасауға болмайды? Машинаға сырттан энергия керек, ал жұмыс кезінде энергияның бір бөлігі әрқашан тарап кететін жылуға айналады.
• Өсімдіктер энергияны қайдан алады? Күннен.

Жаттығуларды шығарамыз

№ 1

Энергия жоғалып кете ме?

Қалай ойлаймыз. Энергияның сақталу заңын және батарея мысалын еске түсір.

Шешуі. Жоқ. Энергия жоғалмайды, ол басқа түрлерге айналады. Бізге ол тек «жоғалып кеткендей» көрінеді, өйткені ақырында ол жылуға айналып, айналаға тарайды.

Жауабы: жоғала алмайды; ол басқа түрлерге, көбіне жылуға айналады.

№ 2

Энергия туралы қандай заңды білген дұрыс?

Шешуі. Энергияның сақталу заңы: энергия жоқтан пайда болмайды және із-түзсіз жоғалмайды, тек бір түрден екіншісіне немесе бір денеден екінші денеге ауысады.

Жауабы: энергияның сақталу заңы.

№ 3

Қалай ойлайсың, үш сіріңкемен бір қазан сорпа пісіруге бола ма? Неге?

Қалай ойлаймыз. Үш сіріңкеде қанша энергия бар және бірнеше литр суды қайнатуға қанша керек?

Шешуі. Болмайды. Үш сіріңкеде энергия өте аз. Олардың бар жылуы қазанға кетсе де, су градустың үлесіне ғана қызар еді. Ал шын мәнінде жылудың көп бөлігі ауаға кетеді. Энергия жоқтан пайда болмайды: сорпа пісіру үшін оған көп энергия керек — газдан, электрден немесе отыннан.

Жауабы: болмайды: үш сіріңкенің энергиясы аз, ал жоқтан энергия пайда болмайды.

№ 4

Бөлме ауасының температурасын көтермей, пешке көп отын жағуға бола ма? Бұл жерде энергияның айналуы туралы қандай заңды еске түсіреміз?

Қалай ойлаймыз. Жанған отынның энергиясы қайда кетеді?

Шешуі. Егер пеш жабық және бөлмеде тұрса — болмайды. Отынның химиялық энергиясы жанғанда жылуға айналады. Ол жоғалмайды және міндетті түрде пешті қыздырады, ал пеш — ауаны. Жылу тек сыртқа кете алады: мысалы, аязда барлық терезені ашса немесе жылудың басым бөлігі түтінмен бірге мұржамен ұшып кетсе. Еске түсіретін заң — энергияның сақталу заңы.

Жауабы: болмайды (жылуды сыртқа шығармаса): отынның энергиясы жоғалмай, жылуға айналады; энергияның сақталу заңы.

№ 5

(оқулықта нөмірі жоқ тапсырма: «Энергия қандай түрден басқа энергия түріне айналады? Суретке қарап, сұраққа жауап бер. Жауабыңды жаз») Суретте: марафонға жүгірушілер, трамвай, жанып тұрған үстел шамы.

Қалай ойлаймыз. Әр сурет үшін сұра: энергия қайдан келді және неге айналды?

Шешуі.

Жауабы: тамақ → қозғалыс және жылу; электр → қозғалыс; электр → жарық және жылу.

№ 6

(оқулықта нөмірі жоқ тапсырма: «Күн энергиясының қозғалуы туралы ақпаратты оқы және оның қозғалуын сызбамен көрсет»)

Қалай ойлаймыз. Сызба — төртбұрыштар мен көрсеткілерден тұратын тізбек. Басында әрқашан Күн тұрады.

Жауап үлгісі. Үш тармақ:

• Күн → жарық және жылу → топырақ, су, ауа қызады.
• Күн → өсімдік жапырақтары → қоректік заттар → жануарлар мен адамдар → дене қозғалысы және жылуы.
• Күн → су қоймаларының қызуы → булану → бұлттар → жауын-шашын → өзендер → су қоймасы (су айналымы).

Жауабы: Күннен топыраққа, өсімдіктерге, жануарларға, адамдарға және су айналымына баратын тізбек-сызба.

№ 7

(оқулықта нөмірі жоқ тапсырма: «Биологияда энергияны сақтау заңын пайдалану мүмкіндігін қарастыр және қорытынды жаса») Суретте: күн астындағы шалғын, жайылымдағы сиырлар, футбол ойнап жүрген балалар, ыдыстағы сүт.

Қалай ойлаймыз. Суреттерді тізбектің буындары сияқты ретімен қой.

Шешуі. Күн энергиясы → өсімдік (шөп) затындағы энергия → сиыр шөп жейді, энергия оның организміне және сүтке ауысады → балалар сүт ішеді → энергия футбол ойнауға және дене жылуына жұмсалады.

Қорытынды. Жанды табиғатта энергия пайда болмайды да, жоғалмайды да, Күннен өсімдіктерге, өсімдіктерден жануарлар мен адамға тізбекпен беріледі. Әр қадамда оның бір бөлігі жылуға кетеді. Сондықтан бізге күн сайын тамақтану керек.

Жауабы: Күн → өсімдіктер → жануарлар (сүт) → адам (қозғалыс, жылу); энергия ауысады, бірақ жоғалмайды.

№ 8

(оқулықта нөмірі жоқ тапсырма: жұбыңмен талқыла — «Түсіндірме сөздіктен «энергия» деген сөзді тауып ал. Қанша түрлі түсініктемесі бар?»)

Қалай ойлаймыз. Түсіндірме сөздікте сөздің көбіне санмен белгіленген бірнеше мағынасы болады. Оларды біз үйренгенмен салыстыр.

Жауап үлгісі. Түсіндірме сөздікте «энергия» сөзінің әдетте екі мағынасы бар:

1. Физикада — дененің немесе жүйенің жұмыс атқару қабілеті; механикалық, жылу, электр т.б. болады.
2. Адамның іс-әрекетіндегі қайрат-жігері, табандылығы: «Ол орасан зор қайратпен жұмыс істеді».

Жұпта талқылауға болады: «қайратты адам» да көп қозғалады, көп іс тындырады — мағыналар жақын.

Жауабы: әдетте 2 мағына: физикалық (жұмыс атқару қабілеті) және адамның «қайрат-жігері».

№ 9

(оқулықта нөмірі жоқ тапсырма: жағдайды топта талқыла — құрылыстағы жұмысшылар) Екі жұмысшы құрылыста кірпішті екінші қабатқа тасиды. Біреуі оншақты кірпіш апарса, екіншісі тек екеуін апарады. Қай жұмысшының энергиясы көп? Қай жұмысшы көп жұмыс істей алады? Олар бұл жұмысты ұзақ уақыт істей ала ма? Мұны энергияны сақтау және энергияның ауысу заңы көзқарасымен қалай түсіндіруге болады? Энергияны сақтау үшін жұмысшыларға не істеу керек?

Оқулықтағы суреттерде: алдымен көңілді жұмысшы нан жеп, сүт ішіп тұр, ал екіншісі мұңайып, аш күйінде тұр. Содан кейін тоқ жұмысшы биік кірпіш бумасын жеңіл көтеріп келеді, ал аш жұмысшы екі кірпішті әрең сүйрейді.

Қалай ойлаймыз. Жұмысшылардың энергиясы тамақтан алынады. Кім тамақтанса, соның энергия қоры көп.

Шешуі.

1. Энергиясы көбірек — біріншіде (ол тамақтанған және 10 кірпіштен тасиды). Ол жұмысты да көп істейді: 5 көтерілуде $10 \cdot 5 = 50$ кірпіш, ал екіншісінде $2 \cdot 5 = 10$, айырмасы 40.
2. Демалмай ұзақ жұмыс істей алмайды екеуі де. Тамақтың энергиясы кірпіш көтеруге жұмсалып, дене жылуына кетеді — жұмысшылар терлеп, қызады.
3. Сақталу заңы бойынша энергия жоқтан пайда болмайды. Демек, оны толықтыру керек.
4. Не істеу керек: тамақтану, демалу, ұйықтау.

Жауабы: энергиясы мен жұмысы көбірек — біріншіде; демалмай ұзақ істей алмайды, өйткені энергия жұмсалады; толықтыру үшін — тамақтану және демалу.

№ 10

(оқулықта нөмірі жоқ тапсырма: «Сыныптарыңа оқыған тақырып бойынша үш сұрақтан тест құрастыр. Сұрақтар анық, бір мағыналы болсын. Әр сұраққа үш нұсқадан тұратын жауап ойластыр»)

Қалай ойлаймыз. Сұрақ қысқа әрі түсінікті болсын. Бір нұсқа дұрыс, қалғандары шындыққа ұқсас, бірақ қате болсын.

Жауап үлгісі.

1. СЭС-те құлаған судың энергиясы неге айналады? а) жарыққа; ә) электр энергиясына; б) химиялық энергияға.
2. Энергияның сақталу заңы не дейді? а) энергия уақыт өте келе жоғалады; ә) энергия жоғалмайды, бір түрден екіншісіне ауысады; б) энергия жоқтан алынады.
3. Жердегі энергияның басты көзі: а) көмір; ә) СЭС; б) Күн.

Жауабы: әркімнің тесті әртүрлі.

Жадынама

• Энергия түрін өзгертеді: тамақ → қозғалыс, электр → жарық және жылу, су → электр.
• Энергия жоғалмайды, бірақ ақырында тарап кететін жылуға айналады.
• Сондықтан батареялар отырады, ал шәйнек суиды.
• Күн энергиясы тізбекпен жүреді: өсімдіктер → жануарлар → адам.
• Су айналымын да Күн жұмыс істетеді.

Шағын тест