Analýza spotřeby naší domácnosti

Cíle projektu

Pojem energie je po fyzikální stránce velmi abstraktní. Přestože se ještě v Newtonově době bez pojmu energie fyzikové obešli, dnes se s ním žáci setkávají mnohem dřív v běžném životě než v hodinách fyziky. Jedním z nejznámějších případů je elektrická energie, kterou nakupuje a spotřebovává každá domácnost. Tohoto faktu můžeme využít k tomu, abychom žákům zadali projekt, v němž sami využijí poměrně jednoduché znalosti z fyziky a přitom dojdou sami k poměrně zajímavému praktickému výsledku. Projekt je teoreticky možné zařadit už po seznámení s veličinami práce a výkon, za vhodnější však považuji zařadit jej až při probírání tématu elektrického proudu.

Cíle projektu „Analýza spotřeby naší domácnosti"

1. Podporovat vnímání fyziky jako praktického nástroje pro pochopení jevů ze světa kolem nás.
2. Rozvíjet u žáků schopnost používat správně fyzikální veličiny energie, příkon, výkon a převody mezi různými jednotkami.
3. Propojit poznatky a dovednosti z fyziky a běžného života s ohledem na ekonomicky i ekologicky šetrné chování.

Průběh projektu

Zadání projektu je třeba věnovat jednu vyučovací hodinu, případně její část. Žáci dostanou zadání domácího projektu: „Proveďte analýzu spotřeby elektrické energie vaší domácnosti".
1) Na základě vámi zjištěných parametrů spotřebičů a vlastního odhadu stanovte podíl jednotlivých spotřebičů na celkové spotřebě domácnosti. Výsledek porovnejte se skutečnou spotřebou podle ročního zúčtování. Najděte největší „žrouty" energie.
2) Pokuste se porovnat spotřebovanou energii s jinými formami energie. Například kolik uhlí by se muselo spálit, jak dlouho byste museli šlapat na kole, jak velký solární článek by vám stačil, atd.
3) Elektrická energie není jedinou formou energie, kterou spotřebováváte. Pokuste se zjistit, jaké další formy energie využíváte, a porovnejte jejich spotřebu navzájem.
4) Výsledky shrňte do stručného závěru. Pokuste se v něm zamyslet, kde by se dalo nejvíc ušetřit, kde plýtváte zbytečně, nebo naopak, kdyby bylo energie nedostatek, čeho byste se vzdali jako posledního.
Dobrovolný úkol: Můžete se pokusit vámi získané údaje porovnat se statistickými údaji spotřeby v ČR, ve světě, které najdete na internetu.

Ukázka

Po zadání projektu si společně s žáky připomeneme jednoduchý fyzikální postup, který budeme používat, to jest vztah E = Pt, přičemž jako jednotku energie používáme 1 kWh = 3,6 MJ. Společně s žáky vymyslíme rozumný postup, jak postupovat při zpracování dat. Jednu z možností ukazuje přiložená tabulka:

Dále zvážíme, na které podstatné „drobnosti" je upozornit. Tím sice zvětšujeme budoucí kvalitu projektů, na druhou stranu však ubíráme možnost tvůrčí práce. Můžeme proto vhodné postupy jen naznačit. Problémové spotřebiče jsou zejména pračka a lednička, kde je nutné zjistit spotřebu podle manuálu výrobce nebo na internetu (například moderní pračka spotřebuje na jedno praní okolo 1 kWh). Můžeme upozornit také na problém spotřeby v režimu stand-by, která se pohybuje podle spotřebiče od 3 až do 15 W, což může mít v součtu značný vliv. Informace o cenách a spotřebované energii získají žáci od rodičů. V horším případě budou znát výši měsíční zálohy, v lepším případě roční zúčtování.

Pro odhad porovnání spotřebované elektrické energie s jinými formami můžeme využít například tabulku výhřevnosti paliv, nebo využít jednotku výkonu koňské síly, kterou zavedl James Watt na základě výkonu silného zdravého koně 1 HP = 736 W. Jestliže průměrná česká domácnost (bez elektrického vytápění) spotřebuje denně přibližně 8 kWh, můžeme snadno spočítat, že by tuto energii „ideální" kůň vyráběl přibližně jedenáct hodin. Můžeme porovnávat také lidskou prací - člověk by byl po delší dobu schopen pracovat s výkonem maximálně 150 W.

Chceme-li žáky motivovat i k přemýšlení nad spotřebou energie v širších souvislostech a k řešení dobrovolného úkolu, můžeme navíc ukázat a krátce okomentovat některé statistické údaje. Viz odkazy.