能源的開發(fā)和利用

第4節(jié)能源與可持續(xù)發(fā)展第十二章電能能量守恒定律地球上可供使用的傳統(tǒng)能源是有限的，是不可再生的．煤和石油是地球在幾十億年中積攢下來的不可再生能源，它們是有限的．按20世紀(jì)末的消費(fèi)量估算，已經(jīng)探明的可供開采的石油和天然氣，也許只能維持幾十年，即使是儲量最多的煤炭，也不過維持開采200多年．自從煤炭和石油成為人類社會的主要能源以后，人類便開始大量消耗自然界用幾十億年積累起來的(財富)資源．隨著生產(chǎn)的發(fā)展和生活水平的提高，迅速增長的能量消耗與日益耗竭的能源之間矛盾加劇，如果沒有新的能源供應(yīng)，世界將面臨能源短缺的危機(jī)．新知探究知識點

能量守恒定律

1新知探究知識點

能量守恒定律例：在高h(yuǎn)＝0.8m的光滑水平桌面上放著一個質(zhì)量M＝2kg的木塊，一顆質(zhì)量m＝10g的鉛彈從水平方向射中木塊，把木塊打落在地面上，落地點與桌邊的水平距離s＝0.4m．鉛彈射中木塊后留在木塊內(nèi)，鉛的比熱容c＝1.3×102J/(kg·℃)，g取10m/s2.設(shè)增加的內(nèi)能有η＝60%使鉛彈溫度升高，鉛彈的溫度升高多少攝氏度？1新知探究知識點

能量守恒定律解析：答案：93℃1新知探究知識點

能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性(1)一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的，即一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都有方向性。①能量的轉(zhuǎn)移具有方向性:如熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，但不能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體。②能量的轉(zhuǎn)化具有方向性:如機(jī)械能可以自發(fā)地完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能自發(fā)地且不能完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。2新知探究名師指點能量轉(zhuǎn)移的方向性在熱傳遞過程中，熱量職能自發(fā)地從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體。如果要使熱量從低溫物體向高溫物體轉(zhuǎn)移，就需要消耗其他形式地能量，例如電冰箱就需要消耗電能。知識點

能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性(2)能量耗散

反映了能量轉(zhuǎn)化的方向性。①定義:在能量轉(zhuǎn)化過程中，散失到環(huán)境中的內(nèi)能很難收集起來重新利用，這種現(xiàn)象叫能量的耗散。②為什么要節(jié)約能源:能量耗散表明，在能源的利用過程中,能量的總量守恒,但在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的能源變成不便于利用的能源。這是自然界的能量雖然守恒,但需要節(jié)約能源的根本原因。2新知探究名師指點能量耗散剎車時，由于摩擦，動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能散失掉了，我們不能再利用這些內(nèi)能驅(qū)動汽車。知識點

能源的分類與應(yīng)用(1)能源的分類3新知探究分類標(biāo)準(zhǔn)類別定義舉例能否從自然界直接獲取

一次能源可以從自然界中直接獲取的能源風(fēng)能、石油、天然氣、煤、太陽能、潮汐能、地?zé)崮?、核能等二次能源無法從自然界中直接獲取的能源電能、汽油、柴油、煤油等知識點

能源的分類與應(yīng)用(1)能源的分類3新知探究能源是否可以再生

可再生能源在自然界可以再生的能源太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、水能、生物質(zhì)能等不可再生能源短時間內(nèi)無法再生的能源煤、石油、天然氣、核能等知識點

能源的分類與應(yīng)用(1)能源的分類3新知探究對環(huán)境的影響

清潔能源不排放污染物的能源太陽能、電能、水能、地?zé)崮艿任廴灸茉蠢眠^程中會污染環(huán)境的能源煤、石油、天然氣等知識點

能源的分類與應(yīng)用(1)能源的分類3新知探究人類開發(fā)早晚和使用情況

規(guī)能源已大規(guī)模開發(fā)和使用的能源煤、石油、天然氣、水能等新能源現(xiàn)在剛開始開發(fā)或正在積極研究、有待推廣的能源核能、太陽能、潮汐能、風(fēng)能、地?zé)崮艿戎R點

能源的分類與應(yīng)用(2)能源的利用①太陽能發(fā)電:太陽能是清潔能源,通過太陽能電池可將太陽能直接轉(zhuǎn)化成電能。我國是最大的光伏產(chǎn)品制造國。目前太陽能發(fā)電還處于起步階段，太陽能電池板地轉(zhuǎn)化效率還有待于進(jìn)一步提高。3新知探究知識點

能源的分類與應(yīng)用(2)能源的利用②水力發(fā)電:水能是可再生能源，水的機(jī)械能一+水輪機(jī)的機(jī)械能一+帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動+電能。水力發(fā)電成本低，但受到地理條件的限制。我國水電裝機(jī)總量居世界第一。3新知探究知識點

能源的分類與應(yīng)用(2)能源的利用③風(fēng)能發(fā)電:為增加風(fēng)力發(fā)電的功率，鳳車需成群工作，成為“風(fēng)車田”。風(fēng)力發(fā)電也受地理條件的限制。我國風(fēng)電裝機(jī)容量居世界第一。風(fēng)能是一種情節(jié)無污染地可再生資源，風(fēng)力發(fā)電把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為電能。3新知探究知識點

能源的分類與應(yīng)用(2)能源的利用④核能發(fā)電:核電站是利用可控制的核裂變來發(fā)電的由于核電站一旦發(fā)生核泄漏事故,就可能發(fā)生嚴(yán)重的危害，且核廢料仍具有放射性，所以要嚴(yán)格遵中安全措施和安全標(biāo)準(zhǔn)。核電站的建設(shè)能極大地解決能源分布不均的問題，但由于核泄漏事故的危害大，其安全性應(yīng)高度重視。核電站的核心設(shè)備使核反應(yīng)堆。3新知探究知識點

能源的分類與應(yīng)用核電站的安全性要高度重視。我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的三代百萬千瓦級核電技術(shù)電站——華龍一號，其安全指標(biāo)和技術(shù)性能達(dá)到國際最先進(jìn)的三代水平。3新知探究知識點

能源的分類與應(yīng)用例1：太陽能是天然的潔凈能源，目前對太陽能的研究和議論已經(jīng)相當(dāng)多，但今天對太陽能的利用還是非常有限的．其主要原因是(

)A．難以將陽光有效地聚集B．核能更為有效C．尚未開發(fā)出有效的收集和儲存太陽能的系統(tǒng)D．太陽能系統(tǒng)尚不安全3新知探究知識點

能源的分類與應(yīng)用解析：目前陽光聚集的問題已解決；核能的利用與開發(fā)太陽能的技術(shù)不存在因果關(guān)系；目前尚未開發(fā)出有效的收集和儲存太陽能的系統(tǒng)．故應(yīng)選C.答案：C3新知探究知識點

能源的分類與應(yīng)用例2：某地區(qū)的平均風(fēng)速是6m/s，已知空氣密度為1.3kg/m3，此地有一風(fēng)車，其葉片轉(zhuǎn)動而形成一個半徑為20m的圓面，假如這個風(fēng)車能將此圓內(nèi)10%的氣流動能轉(zhuǎn)化為電能，求這個風(fēng)車發(fā)電的功率．3新知探究知識點

能源的分類與應(yīng)用解析：答案：1.76×104W3新知探究知識點

能源與社會發(fā)展(1)人類對能源的利用柴薪時期

煤炭時期

石油時期

多能源結(jié)構(gòu)時期隨著核能的和平利用以及其他新能源技術(shù)的發(fā)展，人類對能源的利用正從第三個時期(石油時期)向多能源結(jié)構(gòu)時期過渡。4新知探究知識點

能源與社會發(fā)展(2)能源問題①能源危機(jī):能源是人類社會活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著人口迅速增長、經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、工業(yè)化程度提高,造成能源短缺。②能源消耗對環(huán)境的影響:化石能源的大量消耗，一方面造成了環(huán)境污染，另一方面改變了大氣的成分，甚至加劇了氣候變化，例如加劇了溫室效應(yīng)，引發(fā)了霧霾等。4新知探究知識點

能源與社會發(fā)展(3)可持續(xù)發(fā)展的核心是追求發(fā)展與資源、環(huán)境的平衡:既滿足當(dāng)代人的需求，又不損害子孫后代的需求，主要體現(xiàn)在兩個方面:一方面要大力提倡節(jié)能，另一方面要發(fā)展可再生能源和清潔能源。4新知探究1．為了節(jié)能減排，我國大力發(fā)展新能源汽車。如圖所示電源正在給電動汽車中的鋰電池充電，下列說法正確的是（）A．充電時電能全部轉(zhuǎn)化為汽車的機(jī)械能B．充電時電能全部轉(zhuǎn)化為鋰電池的化學(xué)能C．汽車加速運(yùn)動時鋰電池減少的化學(xué)能部分轉(zhuǎn)化為汽車動能D．汽車勻速運(yùn)動時鋰電池減少的化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為汽車動能課堂訓(xùn)練解析：AB．充電時電能轉(zhuǎn)化為鋰電池的化學(xué)能，但不是全部轉(zhuǎn)化，選項AB錯誤；C．汽車加速運(yùn)動時鋰電池減少的化學(xué)能部分轉(zhuǎn)化為汽車動能，部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能，選項C正確；D．汽車勻速運(yùn)動時動能不變，鋰電池減少的化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為其他形式的能，選項D錯誤。故選C。答案：C課堂訓(xùn)練2.關(guān)于家用電器工作時發(fā)生能量轉(zhuǎn)化的描述，下列說法正確的是()A．電飯煲將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能B．電熨斗將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能C．手搖發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能D．電吹風(fēng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能課堂訓(xùn)練解析：A、電飯煲、電熨斗都是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故選項AB錯誤；C、手搖發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，故選項C正確；D、電吹風(fēng)是將電能轉(zhuǎn)化為風(fēng)能，故選項D錯誤．答案：C課堂訓(xùn)練3.市面上出售一種裝有太陽能電扇的帽子(如圖所示)．在陽光的照射下，小電扇快速轉(zhuǎn)動，能給炎熱的夏季帶來一絲涼爽．該裝置的能量轉(zhuǎn)化情況是()A．太陽能→電能→機(jī)械能B．太陽能→機(jī)械能→電能C．電能→太陽能→機(jī)械能D．機(jī)械能→太陽能→電能課堂訓(xùn)練解析：帽子上的太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，供小電扇工作．小電扇工作時消耗電能，將電能轉(zhuǎn)化為扇葉的機(jī)械能．故選A．答案：A課堂訓(xùn)練4．能源短缺和環(huán)境惡化指的是()①煤炭和石油的開采與技術(shù)有關(guān)，在當(dāng)前技術(shù)條件下，煤炭和石油的開采是有限度的，這叫能源短缺②煤炭和石油資源是有限的，以今天的開采和消耗速度，石油儲藏將在百年內(nèi)用盡，煤炭資源也不可能永續(xù)，這叫能源短缺③煤炭和石油具有大量的氣味，在開采、存放和使用過程中這些氣味會聚存在空氣中污染空氣，使環(huán)境惡化④大量煤炭和石油產(chǎn)品在燃燒時排出的有害氣體污染了空氣