Проектная работа &quot;Сравнительный анализ энергосберегающих ламп и ламп накаливания в быту»

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «СТАРОКУВАКСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА» МУНИЦАПОЛНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЛЕНИНОГОРСКИЙ МУНИЦИПАЛЬНЫЙ РАЙОН» РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН

ПРОЕКТ ПО ФИЗИКЕ

на тему «Сравнительный анализ энергосберегающих ламп и ламп накаливания в быту»

Работу выполнил:

Исламов Данил Равилевич

учащийся 9 класса

Руководитель проекта:

учитель физики

Мустаева Екатерина Ивановна

Оглавление

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 4

1.1. Истории развития искусственного освещения. 4

1.2. Достоинства и недостатки ламп накаливания. Достоинства и недостатки энергосберегающих ламп. 6

ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 9

2.1. Опрос: использование различных ламп в быту. 9

2.2. Расчёт потребления электроэнергии ламп. 11

Список литературы и интернет-ресурсов. 14

Сравнение ламп накаливания и энергосберегающих ламп в быту является важной темой в современном обществе, где все больше людей стремятся к энергоэффективности и экологически устойчивому образу жизни. Освещение домов и офисов играет ключевую роль в потреблении электроэнергии, и выбор подходящих ламп может существенно влиять на энергосбережение, финансовые расходы и уровень экологической нагрузки. В данном проекте мы планируем провести сравнительное исследование ламп накаливания и энергосберегающих ламп в бытовых условиях с целью выявить их преимущества и недостатки.

Энергосберегающие лампы, такие как компактные люминесцентные лампы (CFL) и светодиодные (LED) лампы, становятся все более популярными в качестве альтернативы традиционным лампам накаливания. Они отличаются значительно более высокой энергоэффективностью, что позволяет сократить потребление электроэнергии и снизить расходы на освещение в доме или офисе. Однако они также имеют свои особенности, такие как цена и длительность нагрева до полной яркости.

С другой стороны, лампы накаливания, которые долгое время были основным источником освещения в бытовых условиях, постепенно теряют популярность из-за их низкой энергоэффективности и короткого срока службы. Тем не менее, они остаются востребованными из-за своей недорогой цены и привычного теплого света.

Целью нашего исследования является проведение всестороннего сравнительного анализа ламп накаливания и энергосберегающих ламп в реальных бытовых условиях, с учетом их энергоэффективности, долговечности, экологической безопасности, качества создаваемого света и финансовой эффективности. Мы также планируем изучить удобство использования обоих типов ламп, а также их влияние на здоровье человека и окружающую среду. Наши результаты могут помочь потребителям принять осознанное решение при выборе и использовании осветительных приборов в быту.

Задачи работы:

Проанализировать сравнительную информацию о лампах накаливания и энергосберегающих лампах;
Произвести опрос об использовании различных ламп в быту;
Расчет эффективности использования энергосберегающих ламп и ламп накаливания на примере собственного дома;
Сделать из полученных данных выводы.

Актуальность данной темы диктуется тем, что наши ресурсы ограничены. И наша задача состоит в том, чтобы как можно быстрее это понять и начать экономить их. Иначе в скором времени нас ждет Средневековье без света, разных машин, интернета и всех благ цивилизации. Это будет серьезный удар по нашему обществу, так как наш народ разучился работать руками.

В наше время важно осознанно подходить к использованию энергоресурсов и защите окружающей среды. Надеюсь, наше исследование прольет свет на вопрос выбора между лампами накаливания и энергосберегающими лампами, и поможет людям принимать обоснованные и информированные решения для обеспечения удобного, эффективного и устойчивого освещения в быту.

Источники, которыми освещали помещения до появления лампы накаливания, были либо слишком тусклыми, либо дорогими и к тому же недолговечными. Поэтому ученые долгие годы бились над решением задачи, как создать недорогой и долговечный источник искусственного света, который бы подходил для широкого использования.

В 1872-1873 годах русский инженер и изобретатель Александр Николаевич Лодыгин сделал первую в мире лампу, которая выдержала все испытания. Она горела всего лишь полчаса. Когда из стеклянной колбы начали откачивать воздух, лампочки сделались долговечнее. В 1873 году две лампы Лодыгина загорелись на улицах Петербурга.

Американский изобретатель Томас Эдисон знал о Лодыгинских опытах и создал первую коммерчески успешную электрическую лампу и систему электрического освещения в 1879 году. Но он решил использовать угольную нить, сделанную из крепкого бамбукового волоска. Для этого он исследовал почти все сорта бамбука, растущие на земном шаре. Шесть тысяч опытов с угольными нитями - вот цена, которую заплатил Эдисон за свой вклад в историю лампочки. Это изобретение имело огромное значение, поскольку означало, что люди теперь могли освещать свои дома и рабочие места с помощью электричества, и это был огромный шаг вперед в технологическом прогрессе.

После успешных экспериментов Эдисона с электрической лампой он основал Эдисон Электрик Лайт Компани, которая в конечном итоге смогла предложить коммерческое освещение для широкой публики. Эдисон продолжал усовершенствовать свою лампу и систему электрического освещения, делая ее более эффективной и доступной.

Официально первая люминесцентная лампа была создана в начале прошлого века инженером-изобретателем из США Питером Купером Хьюиттом. Патент на нее он получил 17 сентября 1901 года. Изобретенная и запатентованная Хьюиттом люминесцентная лампа содержала ртуть, пары которой нагревались проведенным через нее электротоком. Лампа Хьюитта была шарообразной формы и слегка изогнута, она давала больше света, чем лампы Лодыгина-Эдисона, но свет этот был голубовато-зеленым, неприятным для глаза. По этой причине первые ртутные лампы использовали только фотографы и они не получили широкого распространения. Усовершенствовал конструкцию лампы и запатентовал ее в 1926 году немецкий инженер Эдмунд Джермер. Он предложил увеличить операционное давление в пределах колбы и покрывать колбы флуоресцентным порошком, который преобразовывает ультрафиолетовый свет в более яркий однородно-белоцветный свет. Эдмунд Джермер в настоящее время признан как изобретатель лампы дневного света.

В СССР считается изобретателем люминесцентной лампы академик Сергей Васильевич Вавилов. Под его руководством был разработан люминофор, преобразующий ультрафиолетовое излучение в видимое. В 1951 году Сергей Вавилов вместе с рядом других ученых за разработку люминесцентных ламп был удостоен Государственной премии СССР.

Лампа накаливания — это источник света, проходящий по спирали лампы и преобразующий энергию электрического тока в световую и тепловую энергию. Лампы накаливания известны уже многие десятилетия и были самым распространенным источником света в домашнем использовании. Они работают на принципе накала тонкой нити из вольфрама, что создает яркий свет. Однако они имеют ряд недостатков.

Недостатки ламп накаливания:

· Энергопотребление: лампы накаливания потребляют значительное количество энергии. Это делает их неэффективными и дорогими в эксплуатации.

Срок службы: лампы накаливания обычно не превышают 1000 часов, поэтому они требуют частой замены. Это связано с высокими температурами, которые они вырабатывают во время работы.
Эмиссия тепла: лампы накаливания нагреваются во время работы, что может вызывать дискомфорт и повышенные затраты на охлаждение помещения.

Достоинства ламп накаливания:

Небольшие размеры: лампы накаливания имеют небольшие размеры, поэтому их удобно использовать.

· При включении загораются практически мгновенно: лампы накаливания при включени загараются мгновенно, что очень удобно.

· Невысокая стоимость: лампы накаливания в отличие от энергосберегающих стоят в несолько раз дешевле. Например, лампа накаливания Bellight 60W Е27 стоит 24 рубля.

А теперь перейдем к анализу энергосберегающих ламп.

Люминесцентная лампа — газоразрядный источник света, в котором электрический разряд в парах ртути создаёт ультрафиолетовое излучение, которое преобразовывается в видимый свет с помощью люминофора — смеси фосфора с другими элементами.

Энергосберегающие лампы, также известные как компактные люминесцентные лампы (КЛЛ), являются более современным и экологически безопасным источником света. Они работают на основе флуоресцентного освещения, что позволяет им быть эффективными и долговечными.

Недостатки энергосберегающих ламп:

Высокая цена: энергосберегающие лампы стоят дороже ламп накаливания в несколько раз. Энергосберегающая лампа ESL-PL-11-4000-G23 Long стоит 117 рублей.
Наполнена внутри парами ртути: энергосберегающие лампы содержат внутри пары ртути, что очень опасно.
Экологически вредные: энергосберегающие лампы требуют специальной утилизации.

Достоинства энергосберегающих ламп:

Энергоэффективность: энергосберегающие лампы потребляют до 75% меньше энергии по сравнению с лампами накаливания при той же яркости света.
Долговечность: энергосберегающие лампы имеют срок службы до 10 000 часов, что гораздо больше, чем у ламп накаливания.
Низкая тепловая эмиссия: энергосберегающие лампы вырабатывают гораздо меньше тепла, что позволяет сократить расходы на охлаждение помещения.

Изобретение первой электрической лампы было историческим событием, которое привело к значительным изменениям в нашей жизни. Эта лампа означала, что люди теперь могли освещать свои дома и рабочие места с помощью электричества, что сделало их жизнь более удобной и безопасной. Изобретение Эдисона также оказало влияние на технологический прогресс, став важным этапом в развитии электротехники и инженерии. Даже с появлением более современных типов освещения, изобретение лампы Эдисона по-прежнему остается важным символом инновации и технологического прогресса.

Изобретение люминесцентных ламп было результатом длительного исследования и разработки различными учеными в разных странах. Питер Купер Хьюитт, Эдмунд Джермер и Сергей Васильевич Вавилов внесли важный вклад в развитие этой технологии и были признаны за свои достижения. Их работа сделала возможным создание более яркого, эффективного и комфортного для глаз источника света, который по сей день широко используется в различных областях.

При сравнении ламп накаливания и энергосберегающих ламп можно отметить, что последние предпочтительнее во многих аспектах. Они не только экономят энергию и снижают расходы на электричество, но и обладают долговечностью и энергоэффективностью. Таким образом, при выборе источника света для вашего дома или офиса рекомендуется отдать предпочтение энергосберегающим лампам, чтобы сэкономить энергию и деньги.

Моя практическая часть состоит из двух частей. Первая часть работы состоит в проведение опроса (приложение 1) среди 7 и 9 классов. В опросе приняло участие 27 человек. Результаты представлены в виде диаграмм.

Большинство опрошенных используют энергосберегающие лампы.

Большая часть опрошенных заметили экономию электроэнергии, но многие опрошенные не заметили её.

Все опрошенные знают преимущества энергосберегающих ламп.

\

У энергосберегающий лампы есть несколько недостатков, для кого-то это вовсе не недостатки.

Большая часть опрошеных считают, что нужно менять энергосберегающие лампы на лампы накаливания. Некоторая часть затрудняется ответить, а кто-то считает, что нужно выбирать лампы кому, как удобно.

Вторая часть работы состоит в расчете электроэнергии, которую потребляют лампы накаливания и энергосберегающие лампы в год на примере собственного дома.

Посмотрев квитанцию об электроэнергии и интернет магазины, я получил данные:

· Стоимость электроэнергии 3,28 рублей за 1 кВт∙ч;

· Стоимость энергосберегающей лампы 117 рублей;

· Стоимость лампы накаливания 24 рублей;

· Среднее время работы энергосберегающей лампы 10000 часов;

· Среднее время работы лампы накаливания 1000 часов;

· Мощность энергосберегающей лампы 11Вт;

· Мощность лампы накаливания 60 Вт;

· Среднее время горения лампы 6 часов в день;

· Количество каждой из ламп в доме 10 штук;

Расчеты:

1. Время работы в год одной лампы: 6ч ∙ 365дн = 2190ч.

2. Время работы в год 10 ламп: 2190ч ∙ 10 = 21900ч.

3. Энергия, потребляемая энергосберегающими лампами 11Вт ∙ 21900ч =240900Вт∙ч = 240,9кВт∙ч.

4. Оплата за электроэнергию в год при эксплуатации энергосберегающих ламп: 240,9кВт∙ч ∙ 3,28 рублей/1 кВт∙ч = 790,15 рублей.

5. Обычные лампы потребляют в год 60Вт ∙ 21900ч =1314000Вт∙ч = 1314кВт∙ч.

6. Оплата за электроэнергию в год при эксплуатации ламп накаливания:1314кВт∙ч ∙ 3,28 рублей/1 кВт∙ч = 4309,92 рублей.

7. Стоимость 10 энергосберегающих ламп: 117 рублей ∙ 10 = 1170 рублей.

8. Так как среднее время работы у лампы накаливания 1000ч, то нам нужно примерно 21900ч / 1000ч = 22 лампы.

9. Стоимость 22 ламп накаливания: 22 ∙ 24 рублей = 529 рублей.

10. Затраты на энергосберегающие лампы за год: 790,15 рублей + 1170 рублей = 1960,15 рублей.

11. Затраты на лампы накаливания за год: 4309,92 рублей + 529 рублей = 4838,92 рублей.

12. Экономия в покупке энергосберегающих ламп за год: 4838,92 рублей – 1960,15 рублей = 2878,77 рублей.

Исходя из расчёта экономия денежных средств при эксплуатации энергосберегающих ламп составляет 2878,77 рублей в год. Несмотря на то, что энергосберегающая лампа стоит в 5 раз дороже чем лампа накаливания, у нее средний срок службы намного больше. В долгосрочной перспективе желательно выбирать энергосберегающие лампы

Таким образом, энергосберегающие лампы находят широкое применение в быту. Большинство опрошенных используют энергосберегающие лампы. Результаты опроса показывают, что энергосберегающие лампы являются востребованными, так как экономят электроэнергию и имеют долгий срок службы.

Нашу жизнь невозможно представить без искусственного освещения. Для жизни и работы людям просто необходимо освещение с применением ламп. Раньше для этого использовались только обычные лампочки накаливания, которые были изобретены в двадцатом веке, а уже в следующем, двадцать первом веке, очень остро встала проблема дефицита ограниченных ресурсов. Экономия ресурсов потребовала создание инновационных решений в области сбережения энергии. Так и появились энергосберегающие лампы, которые вызвали спор в обществе.

Выполняя данную работу, я изучил преимущества и недостатки ламп накаливания и энергосберегающих ламп. Так же, с помощью опроса, расчёта потребления электроэнергии и сравнения потребления электроэнергии, мы доказали, что энергосберегающие лампы помогают экономить энергию и хотя их стоимость превышает, стоимость ламп накаливания, они более эффективны и имеют долгий срок службы.

Но и без ламп накаливания нельзя представить нашу жизнь, так как они не составляют экологического вреда и приносят его гораздо меньше, так же не велики в размерах и мгновенно включатся.

Именно поэтому сравнивая эти два вида ламп, я убедился, что обе лампы по-своему необходимы. И самое главное мы убедились, что энергосберегающие лампы намного экономичней ламп накаливания.

1. Peak-leds.ru [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://peak-leds.ru/blog-tehnologii-osvescheniya-sravnenie-lamp-nakalivaniya-i-energosberegayuschih-istochnikov-sveta/

2. Ria.ru [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://ria.ru/20090827/182636548.html

3. Genmontage.ru [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://genmontage.ru/articles/sravnenie-lamp-nakalivanija-s.html

4. Урок.рф [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://xn--j1ahfl.xn--p1ai/library/issledovatelskaya_rabota_po_teme_ekonomichnost_e_113011.html

5. Mvideo.ru [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.mvideo.ru/blog/pomogaem-razobratsya/edison-ilich-i-alisa-istoriya-sozdaniya-i-razvitiya-lampochki

6. Физика 9 класс учебник — А.В. Перышкин, Е.М. Гутник. Дрофа, 2019.

7. Справочная книга по светотехнике(4 издание) — Ю.Б.Айзенберга, 2019.

Опрос:

1. Какими лампами Вы пользуетесь дома?

· А. Лампами накаливания; Б. Энергосберегающими лампами;

· В. И те и другие лампы; Г. Не знаю, как они называются;

2. Заметили ли Вы экономию электроэнергии при пользовании энергосберегающими лампами и лампами накаливания?

· А. Да, большая экономия; Б. Да, но не очень большая экономия;

· В. Нет никакой экономии; Г. Не заметили различия в потреблении энергии;

3. Какие преимущества энергосберегающих ламп Вы знаете?

· А. Экономия энергии и финансов; Б. Долгий срок службы;

· В. Свой ответ;

4. Какие недостатки энергосберегающих ламп вы можете назвать?

· А. Высокая стоимость;

· Б. Долгая фаза разогрева после включения;

· В. Свой ответ;

5. Нужно ли менять обычные лампы накаливания на энергосберегающие?

· А. Нужно; Б. Не нужно;

В. Затрудняюсь; Г. Свой ответ;