Giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong môn Vật lý ở trường PTTH

i có cùng số proton, nhưng có số nơtron khác nhau trong nguyên tử, heli có hai đồng vị chủ yếu (2He, 3He). heli đưược dùng để dùng trong các bóng thám không và khí cầu nhỏ do tỷ trọng riêng nhỏ hơn tỷ trọng của không khí, và như chất lỏng làm lạnh cho nam châm siêu dẫn. Đồng vị heli 3 (3He) có nhiều ứng dụng trong cuộc sống, và một trong những ứng dụng đó là nguồn năng lượng nhiệt hạch. 
 Năng lượng hạt nhân thu được dựa trên quá trình phân rã hạt nhân lớn như: urani thành nhiều hạt nhân nhỏ hơn. ngược lại, trong phản ứng nhiệt hạch, 2 hạt nhân nhỏ hơn kết hợp thành hạt nhân lớn hơn đồng thời giải phóng ra nguồn năng lượng. Phản ứng xảy ra trong lò iter la sự kết hợp hai đồng vị hydro: deuterium và tritium. tritium có tính phóng xạ, lại là một thành phần của vũ khí hạt nhân nên cần hết sức thận trọng khi sử dụng nó, hơn nữa, các nơtron có tính linh động cao được sinh ra có tính linh động cao được sản sinh ra từ phản ứng deuterium - tritium sẽ đập vào thành lò phản ứng và gây ra thiệt hại về cấu trúc của lò. Người ta hy vọng có thể thay thế thành lò iter thường xuyên, cứ 1 đến 2 năm 1 lần.
Lò phản ứng nhiệt hạch đầu tiên có tên là international thermonuclear experimental reactor (iter) đã được khởi công tại cadarache, Pháp, với dư định tạo ra plasma 100 triệu độ vào năm 2016. Tuy nhiên, có lẽ trong vòng 20 năm tới, nhà máy điện sử dụng năng lượng nhiệt hạch cũng chưa thể xuất hiện. 
Các nhà khoa học đã chứng minh: chỉ cần 40 tấn heli 3 là có thể cung cấp năng lượng cần thiết cho nhu câu điện năng của của Hoa kỳ trong suốt 1 năm. heli 3 là một dồng vị nhẹ của nguyên tố heli, thường được sử dụng trong các phản ứng ở nhiệt độ cao, heli 3 các hạt nhân khác giải phóng nhiều với các hạt nhân khác giải phóng nhiều năng lượng hơn trong khi đó thải ra rất ít chất thải so với các phản ứng hạt nhân thông thường. Tuy nhiên, trên Trái đất, heli 3 là “của hiếm”. nó thưòng được hình thành dưới dạng của sản phẩm phụ của vũ khí hạt nhân. Người ta có thể phải trả tới 1000 usd cho một gram heli 3. Gió mặt trời là nguồn cung cấp heli 3 tương đối ổn định, nhưng việc thu được heli 3 từ gió mặt trời là cực khó, bởi từ trường của Trái đất đẩy chúng đi xa. Tuy nhiên, Mặt trăng lại là nguồn heli 3 cực kì rồi rào, vì suốt 4,5 tỉ năm nay, nó đã “cần mẫn” thu nhận khoảng 1 triệu đến 5 triệu tấn heli 3 từ gió mặt trời. Mặc dù vậy, để thu nhập được heli 3 từ Mặt trăng không dễ dàng chút nào: phải xử lý hàng trăm triệu tấn đất đá để có được 1 tấn heli 3. 
gerald kulcínki, giám đốc Viện công nghệ nhiệt hạch tại Đại học wisconin (Mỹ), cùng các cộng đòng nghiệp đã thiết kế một hệ thống máy móc có thể di chuyển được trên bề mặt của Mặt trăng để lấy “đất” trên đó và sử dụng ánh sáng mặt trời tập trung để làm nóng tới nhiệt độ 1.300 độ F (700oc). kulcinski ước tính cỗ máy của ông có thể sản xuất được lượng năng lượng lớn gấp 3 lần năng lượng mà nó tiêu tốn để thực hiện công việc này ( bao gồm cả năng lượng đến mặt trăng rồi quay trở lại). Ông tính toán rằng họ sẽ tốn khoảng 800 triệu đôla để mang mỗi tấn heli 3 về Trái đất, bù lại có thể bán mỗi tấn heli 3 với giá 10 tỉ đôla! 
Mặc dù heli 3 là một nguồn năng lượng nhiệt hạch sạch, tạo ra ít chất thải, tuy nhiên, để giấc mơ “năng lượng heli 3” thành sự thực, ngoài sự khan hiếm, các nhà khoa học còn phải đối diện với một khó khăn khác: rất khó đốt cháy heli 3. Để đốt cháy heli 3, cần có năng lượng còn cao hơn để đốt cháy đồng vị hyđro. kulcinski đưa ra cách tạo phản ứng nhiệt hạch inertial electrostalic confinement (iec) (tạm dịch là vây hãm điện tĩch quán tính), không sử dụng từ tường để giữ plasma nóng như iter, mà sử dụng phương pháp đẩy các hạt nhân nhờ điện trường. Tuy nhiên, trong các thử nghiệm này, nguồn năng lượng đầu vào của phản ứng nhiệt hạch iec đều lớn hơn nhiều so với năng lượng mà nó tạo ra . Chính vì thế, hầu hết các nhà nghiên cứu đều đồng tình rằng heli -3 chưa thể là nghiên cứu đều đồng tình rằng heli 3 chưa thể là nhiên liệu đầu tiên đưược sử dụng trong các lò phản ứng nhiệt hạch. Mặc dù vậy, loài người vẫn rất lạc quan heli 3 sẽ trở thành nguồn cung cấp năng lượng quan trọng trong tương lai. 
2. Phản ứng tổng hợp hạt nhân
Bách khoa toàn thư mở wikipedia
 Phản ứng tổng hợp hạt nhân D-T xem là nguồn năng lượng tiềm tàng.
 Phản ứng tổng hợp hạt nhân hay phản ứng hợp hạch, trong vật lý học, là quá trình 2 hạt nhân hợp lại với nhau để tạo nên một nhân mới nặng hơn. Cùng với quá trình này là sự phóng thích năng lượng hay hấp thụ năng lượng tùy vào khối lượng của hạt nhân tham gia. Nhân sắt và nickel có năng lượng kết nối nhân lớn hơn tất cả các nhân khác nên bền vững hơn các nhân khác. Sự kết hợp hạt nhân của các nguyên tử nhẹ hơn sắt và nickel thì phóng thích năng lượng trong khi với các nhân nặng hơn thì hấp thụ năng lượng.
Phản ứng hợp hạch là một trong hai loại phản ứng hạt nhân. Loại kia là phản ứng phân hạch.
Phản ứng tổng hợp hạt nhân của các nguyên tử nhẹ tạo ra sự phát sáng của các ngôi sao và làm cho bom hydro nổ. Phản ứng tổng hợp hạt nhân của các nhân nặng thì xảy ra trong điều kiện các vụ nổ sao (siêu tân tinh). Phản ứng tổng hợp hạt nhân trong các sao và các chòm sao là quá trình chủ yếu tạo ra các nguyên tố hóa học tự nhiên.
Để làm cho các hạt nhân hợp lại với nhau, cần tốn một nguồn năng lượng rất lớn, ngay cả với các nguyên tử nhẹ nhất như hydro. Nhưng sự kết hợp của các nguyên tử nhẹ, để tạo ra các nhân nặng hơn và giải phóng 1 neutron tự do, sẽ phóng thích nhiều năng lượng hơn năng lượng nạp vào lúc đầu khi hợp nhất hạt nhân. Điều này dẫn đến một quá trình phóng thích năng lượng có thể tạo ra phản ứng tự duy trì. Việc cần nhiều năng lượng để khởi động thường đòi hỏi phải nâng nhiệt độ của hệ lên cao trước khi phản ứng xảy ra. Chính vì lý do này mà phản ứng hợp hạch còn được gọi là phản ứng nhiệt hạch.
Năng lượng phóng thích từ phản ứng hạt nhân thường lớn hơn nhiều so với phản ứng hóa học, bởi vì năng lượng kết dính giữ cho các nhân với nhau lớn hơn nhiều so với năng lượng để giữ các electron với nhân. Ví dụ, năng lượng để thêm 1 electron vào nhân thì bằng 13.6 ev, nhỏ hơn 1 phần triệu của 17 mev giải phóng từ phản ứng D-T (deuterium-tritium, các đồng vị của hiđrô).
4. MỘT SỐ CÂU HỎI VỀ VIỆC SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ
4.1. Câu hỏi tự luận:
Câu 1: (Bài 60 Vật lý 10 nâng cao: Nguyên tắc hoạt động của động cơ nhiệt và máy lạnh)
 Hãy so sánh sự tiêu thụ điện của một máy lạnh khi đặt vị trí thoáng mát so với máy đó khi đặt vị trí không được thoáng mát?
Câu 2:( Bài 56 Vật lý 10 nâng cao: Sự hóa hơi và sự ngưng tụ) 
Khi đun nước có cần tăng tiếp nhiệt lượng cho nước khi nước đã sôi không? Vì sao?
Câu 3: ( Bài 38 Vật lý 10 nâng cao: Va chạm đàn hồi và không đàn hồi) 
So sánh sự biến đổi năng lượng trong công việc rèn và đóng cọc? Từ đó tìm ra biện pháp phù hợp nhằm tiết kiệm năng lượng và hiệu quả khi làm hai công việc đó.
Câu 4: ( Bài 22 Vật lý 11 nâng cao: Dòng điện trong chất khí) 
Để tiết kiệm năng lượng trong việc sử dụng đèn chiếu sáng người ta dùng đèn ống hay dùng đèn sợi đốt? Vì sao?
Câu 5: ( Bài 12 Vật lý 11 nâng cao: Điện năng và công suất điện. Định luật Jun- Len-xơ)
Khi sử dụng các dụng cụ tiêu thụ điện gồm dụng cụ tỏa nhiệt và máy thu điện ta cần phải lưu ý điều gì để hiệu quả và tiết kiệm năng lượng?
Câu 6: (Bài 12 Vật lý 11 nâng cao: Điện năng và công suất điện. Định luật Jun- Len-xơ)
Hiệu suất của máy thu điện được tính theo công thức nào? Hãy nêu các cách để tăng hiệu suất của máy thu điện?
Câu 7: ( Bài 48 Vật lý 11 nâng cao: Thấu kính mỏng)
Người ta có thể tạo ra lửa từ một thấu kính. Khẳng định này có đúng không? Nếu đúng hãy trình bày cách tạo ra lửa khi sử dụng một thấu kính từ đó đưa ra một phương án sử dụng năng lượng mặt trời nhờ thấu kính.
Câu 8: ( Bài 18 Vật lý 12 cơ bản: Máy phát điện xoay chiều) 
 Nguyên liệu nào có thể dùng để chạy máy phát điện? Theo em dùng nguyên liệu nào có lợi trong việc tiết kiệm năng lượng?
Câu 9: ( Bài 32 Vật lý 12 nâng cao: Máy biến áp. Truyền tải điện) 
Để giảm hao phí trên đường dây tải điện trong việc truyền tải điện năng đi xa người ta cần dùng các biện pháp nào? 
Câu 10: ( Bài 51 Vật lý 12 cơ bản: Quang trở và pin quang điện) 
Hãy nêu ưu điểm của việc sử dụng pin quang điện làm nguồn điện?
4.2 Câu hỏi trắc nghiệm :
Câu 1: Hãy so sánh lực phát động tác dụng lên ô tô trong trường hợp ô tô đó chuyển động đều và chuyển động có gia tốc bằng 2m/s2 trên đường nằm ngang. Biết lực cản tác dụng lên ô tô bằng 2000 N, khối lượng của ô tô là 2 tấn. 
A. = 2 ; B. = 3 ; C. = ; D. = ;
Câu 2: Trong các khẳng định sau khẳng định nào là sai:
Khi đóng cọc để tiết kiệm năng lượng và hiệu quả khối lượng của búa phải nhỏ hơn nhiều so với khối lượng của cọc.
Khi đóng cọc để tiết kiệm năng lượng và hiệu quả khối lượng của búa phải lớn hơn nhiều so với khối lượng của cọc.
Khi rèn kim loại để hiệu quả nhất thì khối lượng của búa phải lớn hơn nhiều khối lượng của đe.
Khi rèn kim loại để hiệu quả nhất thì khối lượng của búa phải bằng khối lượng của đe.
Câu 3: Khi nước đã sôi nếu nhiệt lượng cung cấp cho nước tăng thêm, nhiệt độ của nước:
	A. Tăng lên; 	B. Giảm đi; 
	C. Không đổi; 	D. Tùy thuộc vào nhiệt lượng tăng thêm;
Câu 4: Hãy so sánh hiệu năng cực đại của một máy lạnh để giữ nhiệt độ trong phòng ở 170c khi nhiệt độ của không khí mà máy lạnh tiếp xúc là 300c và 400c: 
	A. = 0,57; 	 B. = 1,77; 
	C. = 0,75; 	 D. = 1,33;
Câu 5: Để tăng hiệu suất của một máy thu điện ta cần:
Tăng điện trở của máy thu.
Giảm điện trở của máy thu.
Tăng điện áp đặt vào máy thu.
Giảm điện áp đặt vào máy thu.
Câu 6: Khi sử dụng đèn chiếu sáng để tiết kiệm năng lượng người ta thường dùng đèn ống hơn đèn sợi đốt vì:
Đèn sợi đốt nhỏ hơn nên sáng yếu hơn.
Đèn ống cần điện áp nhỏ hơn đèn sợi đốt.
Đèn sợi đốt có hiệu suất phát sáng rất nhỏ. 
Đèn ống có công suất luôn nhỏ hơn đèn sợi đốt.
Câu 7: Hãy so sánh năng lượng tỏa ra khi 1kg hêli được tạo thành theo phản ứng H +  H He + n + 17,6 MeV với năng lượng tỏa ra khi đốt 1kg các bon
100 nghìn lần.
 200 nghìn lần.
100 triệu lần.
 200 triệu lân.