第7節(jié) 能量的轉(zhuǎn)化與守恒核能

1、1、原子是由什么組成？、原子是由什么組成？2、原子核是由什么組成？、原子核是由什么組成？原子核原子核核外電子核外電子質(zhì)子質(zhì)子中子中子盧瑟福提出的原子核式結(jié)構(gòu)（每個電（每個電 子帶一個子帶一個負(fù)電荷負(fù)電荷）（每一個質(zhì)子帶一個單位的（每一個質(zhì)子帶一個單位的正電荷正電荷）（不帶電）（不帶電）復(fù)習(xí)提問復(fù)習(xí)提問 不同種類的原子，其核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)是不同不同種類的原子，其核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)是不同的，的，同種原子其核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)不一定相同同種原子其核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)不一定相同原子的組成原子的組成原子種類原子種類原子核原子核核外電子數(shù)核外電子數(shù)質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)中子數(shù)氫氫(H)101氦氦(He)222氮

2、氮(N)777氧氧(O)888鐵鐵(Fe)263026鈾鈾 (U235)9214392 質(zhì)子和中子的質(zhì)量遠(yuǎn)大于電子質(zhì)子和中子的質(zhì)量遠(yuǎn)大于電子元素的相對原子質(zhì)量元素的相對原子質(zhì)量=質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)中子數(shù)不一定所不一定所有的原子有的原子核內(nèi)都有核內(nèi)都有中子中子核能：使原子核分裂或聚合放出的能量核能的開發(fā)和利用可以采用兩種方法： 裂變裂變 聚變聚變(1)裂變：把質(zhì)量較大的原子核分裂成質(zhì)量較小的核釋放出核能的反應(yīng)。 科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)用中子轟擊鈾235時(shí)，鈾核會分裂成大小差不多的兩部分，這種現(xiàn)象叫做裂變裂變. 1kg鈾全部發(fā)生裂變，釋放出的能量 超過2000t的煤完全燃燒所放出能量.鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 用中子轟擊

3、鈾核，使鈾核發(fā)生裂變，放出能量. 鈾核分裂時(shí)，還同時(shí)放出23個中子，又可以轟擊其它鈾核，使它們也發(fā)生裂變.從而引起更多的鈾核發(fā)生裂變.于是 導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)裂變，并釋放出大量核能。這種現(xiàn)象叫做鏈?zhǔn)椒磻?yīng). 鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 用中子轟擊鈾核，使鈾核發(fā)生裂變，放出能量. 鈾核分裂時(shí)，還同時(shí)放出23個中子，又可以轟擊其它鈾核，使它們也發(fā)生裂變.從而引起更多的鈾核發(fā)生裂變.于是 導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)裂變，并釋放出大量核能。這種現(xiàn)象叫做鏈?zhǔn)椒磻?yīng).*如果對裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不加控制，在極如果對裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不加控制，在極短的時(shí)間里內(nèi)就會釋放出巨大的核能，短的時(shí)間里內(nèi)就會釋放出巨大的核能，發(fā)生猛烈的爆炸。例如：發(fā)生猛烈的

4、爆炸。例如：原子彈原子彈我國第一顆原子彈爆炸時(shí)形成的蘑菇云我國第一顆原子彈爆炸時(shí)形成的蘑菇云我國用了短短4年時(shí)間完成了原子彈的研制工作，并于1964年10月16日成功地爆炸了第一顆 原原子彈子彈 裂變的應(yīng)用裂變的應(yīng)用* 如果控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度，使核能緩慢的平如果控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度，使核能緩慢的平穩(wěn)的釋放出來，就能和平利用了。能緩慢、穩(wěn)的釋放出來，就能和平利用了。能緩慢、平穩(wěn)地釋放核能的裝置叫平穩(wěn)地釋放核能的裝置叫核反應(yīng)堆核反應(yīng)堆核能發(fā)電的原理：核能發(fā)電的原理：核電站利用核能發(fā)電核電站利用核能發(fā)電核電站的核心是核反應(yīng)堆核電站的核心是核反應(yīng)堆核核能能熱熱能能機(jī)機(jī)械械能能電電能能核能發(fā)電核能發(fā)電的原理：

5、的原理： 利用核能發(fā)電是人們利用核利用核能發(fā)電是人們利用核能的一個重要方向。目前，世界能的一個重要方向。目前，世界上已經(jīng)利用核裂變原理建成了許上已經(jīng)利用核裂變原理建成了許多核能發(fā)電站。多核能發(fā)電站。核聚變：較質(zhì)量較輕的核結(jié)合成核聚變：較質(zhì)量較輕的核結(jié)合成質(zhì)量較大的核釋放出核能的反應(yīng)質(zhì)量較大的核釋放出核能的反應(yīng)由于聚變必須在由于聚變必須在超高溫度超高溫度 下才能進(jìn)行，所下才能進(jìn)行，所以核聚變也叫以核聚變也叫熱核反應(yīng)熱核反應(yīng)。熱核反應(yīng)需要的溫度很高一般要熱核反應(yīng)需要的溫度很高一般要1106 以上以上溫度越高，熱核反應(yīng)也進(jìn)行的越快。溫度越高，熱核反應(yīng)也進(jìn)行的越快。 一定質(zhì)量的氘核和氚核聚變時(shí)放出的能

6、量要比等量的鈾核裂變時(shí)放出的能量大幾倍.聚變的應(yīng)用聚變的應(yīng)用 * 利用輕核聚變可制成氫彈（其威力比原子彈更利用輕核聚變可制成氫彈（其威力比原子彈更為巨大）為巨大）引爆引爆裂變反應(yīng)裂變反應(yīng)聚變反應(yīng)聚變反應(yīng)1967年6月17日又成功地爆炸了第一顆氫彈 *和平利用聚變產(chǎn)生的核能是非常吸引人的重和平利用聚變產(chǎn)生的核能是非常吸引人的重大課題，大課題，我國的可控核聚變裝置我國的可控核聚變裝置“中國環(huán)流器中國環(huán)流器1號號”已取得不少研究成果已取得不少研究成果.受控核聚變：作為一種新能源，有著顯著的特點(diǎn)，受控核聚變：作為一種新能源，有著顯著的特點(diǎn)，一是核燃料豐富，二是不污染環(huán)境一是核燃料豐富，二是不污染環(huán)境。

7、但是核聚變。但是核聚變需要在極高的溫度下才能進(jìn)行，需要在極高的溫度下才能進(jìn)行，現(xiàn)在人類還不能現(xiàn)在人類還不能象控制核裂變那樣控制核聚變。象控制核裂變那樣控制核聚變。雖然現(xiàn)階段在這雖然現(xiàn)階段在這方面已取得一定的成果，但要真正安全、和平地方面已取得一定的成果，但要真正安全、和平地利用核聚變，還要經(jīng)過長期的努力。利用核聚變，還要經(jīng)過長期的努力。核能核能 裂變裂變質(zhì)子質(zhì)子中子中子核外電子核外電子原子核原子核 聚變聚變應(yīng)用應(yīng)用 原子彈原子彈核電站核電站 氫彈氫彈 獲得核能的途徑有獲得核能的途徑有：裂變：把質(zhì)量較大的原子核分裂成質(zhì)量較小的核釋放出核能的反應(yīng)。 聚變：較質(zhì)量較輕的核結(jié)合成質(zhì)量較大的核聚變：較質(zhì)

8、量較輕的核結(jié)合成質(zhì)量較大的核釋放出核能的反應(yīng)釋放出核能的反應(yīng)核能：使原子核分裂或聚合放出的能量 我國第一座核電站我國第一座核電站浙江秦山核電站，浙江秦山核電站，于于1991年建成發(fā)電。年建成發(fā)電。核電站大亞灣核電站大亞灣核電站田灣核電站田灣核電站 嶺澳核電站嶺澳核電站 核電站的優(yōu)缺點(diǎn)：核電站的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1.核電站只需消耗很少的核燃料，核電站只需消耗很少的核燃料，就可以產(chǎn)生大量的電能。就可以產(chǎn)生大量的電能。2.核電站不排放煙塵和二氧化碳、核電站不排放煙塵和二氧化碳、二氧化硫等有害氣體，對環(huán)境的污二氧化硫等有害氣體，對環(huán)境的污染比火力發(fā)電站小得多。染比火力發(fā)電站小得多。3.從長遠(yuǎn)看，核能

9、發(fā)電成本低于火從長遠(yuǎn)看，核能發(fā)電成本低于火力發(fā)電。力發(fā)電。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：現(xiàn)在世界上運(yùn)行的核電站現(xiàn)在世界上運(yùn)行的核電站 都是通過受控裂都是通過受控裂變釋放的能量發(fā)電的，但是，核裂變使用的核燃變釋放的能量發(fā)電的，但是，核裂變使用的核燃料儲量非常有限，開采成本高，存在著臨界事故料儲量非常有限，開采成本高，存在著臨界事故和放射性物質(zhì)泄露等潛在問題，且核裂變所生成和放射性物質(zhì)泄露等潛在問題，且核裂變所生成的核廢料可能對環(huán)境造成污染。的核廢料可能對環(huán)境造成污染。逆向思考法“裂變”和“聚變”是兩個相反的過程在物理學(xué)中我們經(jīng)常會遇到一些問題，不但要知道它的“正”過程，而且要知道它的“反過程” 奧斯特在發(fā)現(xiàn)了電流

10、的磁效應(yīng)以后，法拉第在思考中逐漸形成了一種想法：既然電會產(chǎn)生磁，那么磁能不能產(chǎn)生電呢？法拉第經(jīng)過多年的實(shí)驗(yàn)，終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象法拉第就是運(yùn)用了“逆向思考法”大膽地提出了猜想，然后再通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出結(jié)論同學(xué)們在學(xué)習(xí)中，不但經(jīng)常同學(xué)們在學(xué)習(xí)中，不但經(jīng)常要要“正向正向”思考，而且也要思考，而且也要“逆向逆向”思考，這樣才能舉一思考，這樣才能舉一反三，把知識掌握好，運(yùn)用靈反三，把知識掌握好，運(yùn)用靈活活自然界中的熱核反應(yīng) 自然界中，太陽內(nèi)部的溫度高達(dá)攝氏1千萬度以上， 太陽輻射出的光和熱，正是由聚變反應(yīng)釋放的核能轉(zhuǎn)化而來的.可以說，地球上的人類每天都享用著聚變釋放出的能量.*5、獲得核能的兩條途徑是、獲得核能的兩條途徑是 _和和_。6.核電站是利用核電站是利用_ 來發(fā)電的。它的核心設(shè)備是來發(fā)電的。它的核心設(shè)備是_，優(yōu)點(diǎn)是只需消耗很少的，優(yōu)點(diǎn)是只需消耗很少的_，就可以產(chǎn)生大量的就可以產(chǎn)生大量的_能。能。 聚變聚變 裂變裂變?nèi)剂先剂?電電核能核能核反應(yīng)堆核反應(yīng)堆7.從核能到電能，下列能量轉(zhuǎn)化過程中正確的