高中物理 第十章 熱力學(xué)定律 專(zhuān)題10.7 能源和可持續(xù)發(fā)展課件 新人教版選修3-3

1、能源和可持續(xù)發(fā)展能源和可持續(xù)發(fā)展 內(nèi)容解析內(nèi)容解析 能量耗散與品質(zhì)降低能量耗散與品質(zhì)降低 轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為內(nèi)能內(nèi)能 機(jī)械能機(jī)械能 電能電能 化學(xué)能化學(xué)能 流散在環(huán)流散在環(huán) 境中境中 機(jī)械能機(jī)械能 電能電能 化學(xué)能化學(xué)能 機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能 能量耗散能量耗散：系統(tǒng)的內(nèi)能流散到周：系統(tǒng)的內(nèi)能流散到周 圍環(huán)境中，沒(méi)有辦法把這些內(nèi)能收集起圍環(huán)境中，沒(méi)有辦法把這些內(nèi)能收集起 來(lái)加以利用，這種現(xiàn)象叫做能量耗散。來(lái)加以利用，這種現(xiàn)象叫做能量耗散。 品質(zhì)降低品質(zhì)降低：能量從高度有用的形式：能量從高度有用的形式 降級(jí)為不大可用的形式叫品質(zhì)降低。降級(jí)為不大可用的

2、形式叫品質(zhì)降低。 能量在利用過(guò)程中，總是由高品質(zhì)的能量能量在利用過(guò)程中，總是由高品質(zhì)的能量 最終轉(zhuǎn)化為低品質(zhì)的內(nèi)能。最終轉(zhuǎn)化為低品質(zhì)的內(nèi)能。 熵與能量是具有同等重要地位的物熵與能量是具有同等重要地位的物 理量。能量代表著能的理量。能量代表著能的“量量”，而熵則，而熵則 代表著能的代表著能的“質(zhì)質(zhì)”。在利用能源的過(guò)程。在利用能源的過(guò)程 中，雖然能量總量在減少，但隨著熵的中，雖然能量總量在減少，但隨著熵的 增加，能量的品質(zhì)在降低增加，能量的品質(zhì)在降低。 能量的品質(zhì)在降低，做功的本領(lǐng)在減少，能量的品質(zhì)在降低，做功的本領(lǐng)在減少， 稱之為能量退降。它從能量轉(zhuǎn)化的角度稱之為能量退降。它從能量轉(zhuǎn)化的角度 反

3、映出自然界中宏觀過(guò)程的方向性。反映出自然界中宏觀過(guò)程的方向性。 能源與人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展能源與人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展 1.能源：凡是能夠提供可利用能量的物質(zhì)能源：凡是能夠提供可利用能量的物質(zhì)統(tǒng)統(tǒng) 稱為能源。稱為能源。 2.常規(guī)能源：人們把煤、石油、天然氣叫做常規(guī)能源：人們把煤、石油、天然氣叫做 常規(guī)能源，人類(lèi)消耗的能量主要是常規(guī)能源。常規(guī)能源，人類(lèi)消耗的能量主要是常規(guī)能源。 遠(yuǎn)古時(shí)期遠(yuǎn)古時(shí)期 人類(lèi)以天人類(lèi)以天 然的火作然的火作 為能源為能源 現(xiàn)在人類(lèi)利用的風(fēng)能，地?zé)?，核能等新能源現(xiàn)在人類(lèi)利用的風(fēng)能，地?zé)?，核能等新能?能源危機(jī)與環(huán)境污染能源危機(jī)與環(huán)境污染 常規(guī)能源的大量消耗帶來(lái)了環(huán)境問(wèn)常規(guī)能源的大量消耗帶

4、來(lái)了環(huán)境問(wèn) 題題 （1）溫室效應(yīng)：溫室效應(yīng)是由于大氣里）溫室效應(yīng)：溫室效應(yīng)是由于大氣里 溫室氣體（二氧化碳、甲烷等）含量增溫室氣體（二氧化碳、甲烷等）含量增 大而形成的。石油和煤炭燃燒時(shí)產(chǎn)生二大而形成的。石油和煤炭燃燒時(shí)產(chǎn)生二 氧化碳。氧化碳。 （2）酸雨：大氣中酸性污染物質(zhì)，）酸雨：大氣中酸性污染物質(zhì)， 如二氧化硫、二氧化碳、氫氧化物等，如二氧化硫、二氧化碳、氫氧化物等， 在降水過(guò)程中溶入雨水，使其成為酸在降水過(guò)程中溶入雨水，使其成為酸 雨。煤炭中含有較多的硫，燃燒時(shí)產(chǎn)雨。煤炭中含有較多的硫，燃燒時(shí)產(chǎn) 生二氧化硫等物質(zhì)。生二氧化硫等物質(zhì)。 被酸雨毀壞的森林被酸雨毀壞的森林 （3）光化學(xué)煙霧：

5、氮氧化合物和碳?xì)涔饣瘜W(xué)煙霧：氮氧化合物和碳?xì)?化合物在大氣中受到陽(yáng)光中強(qiáng)烈的紫化合物在大氣中受到陽(yáng)光中強(qiáng)烈的紫 外線照射后產(chǎn)生的二次污染物質(zhì)外線照射后產(chǎn)生的二次污染物質(zhì) 光化學(xué)煙霧，主要成分是臭氧光化學(xué)煙霧，主要成分是臭氧 光化學(xué)煙霧下的城市光化學(xué)煙霧下的城市 （4）臭氧層的破壞：臭氧層的存在對(duì)）臭氧層的破壞：臭氧層的存在對(duì) 吸收紫外線方面起著舉足輕重的作用，吸收紫外線方面起著舉足輕重的作用， 一旦臭氧層遭到破壞，對(duì)生物有害的紫一旦臭氧層遭到破壞，對(duì)生物有害的紫 外線會(huì)毫無(wú)遮攔地照射到地面上，會(huì)提外線會(huì)毫無(wú)遮攔地照射到地面上，會(huì)提 高皮膚癌和白內(nèi)障的發(fā)病率，也會(huì)影響高皮膚癌和白內(nèi)障的發(fā)病率，也

6、會(huì)影響 我們的免疫系統(tǒng)。同時(shí)對(duì)不同生態(tài)系統(tǒng)我們的免疫系統(tǒng)。同時(shí)對(duì)不同生態(tài)系統(tǒng) 中生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖、分布和生中生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖、分布和生 物地球化學(xué)循環(huán)都會(huì)造成一系列危害。物地球化學(xué)循環(huán)都會(huì)造成一系列危害。 開(kāi)發(fā)新能源開(kāi)發(fā)新能源 .新能源新能源：指目前尚未被人類(lèi)大規(guī)模利用而：指目前尚未被人類(lèi)大規(guī)模利用而 有待進(jìn)一步研究、開(kāi)發(fā)和利用的能源，如有待進(jìn)一步研究、開(kāi)發(fā)和利用的能源，如 核能核能、太陽(yáng)能太陽(yáng)能、風(fēng)能風(fēng)能、地?zé)崮艿責(zé)崮?、海洋能海洋能?氫能氫能等。等。 1.無(wú)窮無(wú)盡的太陽(yáng)能：太陽(yáng)以其巨大的、無(wú)無(wú)窮無(wú)盡的太陽(yáng)能：太陽(yáng)以其巨大的、無(wú) 窮無(wú)盡的輻射能形式提供地球最清潔的能源窮無(wú)盡的輻射

7、能形式提供地球最清潔的能源 能。能。 數(shù)量巨大：太陽(yáng)輻射功率為數(shù)量巨大：太陽(yáng)輻射功率為3.91026瓦。瓦。 能到達(dá)地球表面的太陽(yáng)能每年約為能到達(dá)地球表面的太陽(yáng)能每年約為1.31010 噸標(biāo)準(zhǔn)煤，是目前全世界所消耗的各種能量噸標(biāo)準(zhǔn)煤，是目前全世界所消耗的各種能量 總和的總和的1104倍。倍。 清潔安全：太陽(yáng)能素有清潔安全：太陽(yáng)能素有“干凈能源干凈能源”和和 “安全能源安全能源”之稱，它不僅毫無(wú)污染，也毫之稱，它不僅毫無(wú)污染，也毫 無(wú)危險(xiǎn)。無(wú)危險(xiǎn)。 太陽(yáng)能發(fā)現(xiàn)站太陽(yáng)能發(fā)現(xiàn)站 2.永葆青春的風(fēng)能：風(fēng)能是由于太陽(yáng)輻射永葆青春的風(fēng)能：風(fēng)能是由于太陽(yáng)輻射 造成地球各部分受熱不均勻，而引起的空造成地球各部

8、分受熱不均勻，而引起的空 氣流動(dòng)所產(chǎn)生的能量。整個(gè)地球接受到的氣流動(dòng)所產(chǎn)生的能量。整個(gè)地球接受到的 太陽(yáng)能輻射能約有太陽(yáng)能輻射能約有0.2%被轉(zhuǎn)換成風(fēng)能，全被轉(zhuǎn)換成風(fēng)能，全 球的風(fēng)能總量估計(jì)有球的風(fēng)能總量估計(jì)有1.61022J。這是一個(gè)。這是一個(gè) 巨大的潛在的能源寶庫(kù)，如果巨大的潛在的能源寶庫(kù)，如果1%被利用，被利用， 即可滿足人類(lèi)對(duì)能量的全部需求即可滿足人類(lèi)對(duì)能量的全部需求。 風(fēng)能發(fā)電站風(fēng)能發(fā)電站 4.豐富干凈的海洋能：包括潮汐能、波豐富干凈的海洋能：包括潮汐能、波 浪能、海流能、溫差能等，它們不僅可以浪能、海流能、溫差能等，它們不僅可以 再生，還具有不污染環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。據(jù)科學(xué)再生，還具有不污

9、染環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。據(jù)科學(xué) 家估計(jì)，世界海洋能源總量為家估計(jì)，世界海洋能源總量為40多萬(wàn)億千多萬(wàn)億千 瓦，這些能量超過(guò)目前世界能源消費(fèi)的一瓦，這些能量超過(guò)目前世界能源消費(fèi)的一 萬(wàn)倍，如果開(kāi)發(fā)出其中一小部分，即可滿萬(wàn)倍，如果開(kāi)發(fā)出其中一小部分，即可滿 足人類(lèi)對(duì)能源的全部需求。足人類(lèi)對(duì)能源的全部需求。 潮汐發(fā)電站潮汐發(fā)電站 5.深藏不露的地?zé)崮埽旱厍虮旧硎且粋€(gè)巨大深藏不露的地?zé)崮埽旱厍虮旧硎且粋€(gè)巨大 的天然儲(chǔ)熱庫(kù)。地?zé)崮苤傅厍騼?nèi)部可釋出來(lái)的的天然儲(chǔ)熱庫(kù)。地?zé)崮苤傅厍騼?nèi)部可釋出來(lái)的 熱量。據(jù)估計(jì)，從地球內(nèi)部每年傳到地球表面熱量。據(jù)估計(jì)，從地球內(nèi)部每年傳到地球表面 的熱量，相當(dāng)于的熱量，相當(dāng)于370億噸標(biāo)準(zhǔn)

10、煤燃燒時(shí)所放出億噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時(shí)所放出 的熱量。的熱量。 地?zé)岚l(fā)電站地?zé)岚l(fā)電站 6.未來(lái)能源的希望未來(lái)能源的希望核能：在當(dāng)前開(kāi)發(fā)和核能：在當(dāng)前開(kāi)發(fā)和 利用的新能源中，核能尤其重要。核能包括利用的新能源中，核能尤其重要。核能包括 裂變能和聚變能，其中受控?zé)岷司圩兊脑狭炎兡芎途圩兡?，其中受控?zé)岷司圩兊脑?氘和氚可取自海洋，足夠人類(lèi)使用幾十億年，氘和氚可取自海洋，足夠人類(lèi)使用幾十億年， 是取之不盡的能源。是取之不盡的能源。 秦山核電站秦山核電站 課堂小結(jié)課堂小結(jié) 1. 能量耗散能量耗散 2. 環(huán)境污染環(huán)境污染 3. 開(kāi)發(fā)新能源開(kāi)發(fā)新能源 課后答案課后答案 1.答答：A、D 2.解：設(shè)通過(guò)這個(gè)截面的風(fēng)的發(fā)電解：設(shè)通過(guò)這個(gè)截面的風(fēng)的發(fā)電 功率為功率為P 則在時(shí)間則在時(shí)