124能源與可持續(xù)發(fā)展課件高一下學(xué)期物理人教版

第十二章

電能能量守恒定律第4節(jié)能源與可持續(xù)發(fā)展1.通過列舉各種實(shí)例，知道能量是如何轉(zhuǎn)化的，理解能量守恒定律。2.知道能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性，知道能量耗散。3.知道能量的分類與應(yīng)用，知道能源與社會(huì)發(fā)展的關(guān)系。4.了解能源的開發(fā)與利用所帶來的環(huán)境污染問題，認(rèn)識(shí)環(huán)境污染的危害。我們知道，內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化成電能，電能可以轉(zhuǎn)化成光能、內(nèi)能或機(jī)械能......既然能量是守恒的，不會(huì)憑空消失，為什么我們還要節(jié)約能源呢？01能量守恒定律化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機(jī)械能風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能1.能量的變化電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能太陽能轉(zhuǎn)化為電能光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能能量的形式?jīng)]改變能量的形式發(fā)生變化能量轉(zhuǎn)移能量轉(zhuǎn)化無論能量發(fā)生轉(zhuǎn)移還是轉(zhuǎn)化，總能量保持不變能量變化能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變。2.能量守恒定律3.永動(dòng)機(jī)不可能制成不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對(duì)外做功，這種機(jī)器叫永動(dòng)機(jī)。（人們把這種不消耗能量的永動(dòng)機(jī)叫第一類永動(dòng)機(jī)）。磁力永動(dòng)機(jī)滾珠永動(dòng)機(jī)軟臂永動(dòng)機(jī)螺旋永動(dòng)機(jī)水塔式永動(dòng)機(jī)17～18世紀(jì)許多機(jī)械專家就已經(jīng)論證了永動(dòng)機(jī)是不可能的法國科學(xué)院在1775年就正式?jīng)Q定，不再研究和試驗(yàn)任何永動(dòng)機(jī)。根據(jù)能量守恒定律，任何一部機(jī)器，只能使能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，而不能無中生有地制造能量，因此第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的。

4.永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因：(1)能量守恒定律同生物進(jìn)化論、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)被恩格斯譽(yù)為19世紀(jì)的三個(gè)最偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。(2)能量守恒定律是在無數(shù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上建立起來的，是自然科學(xué)的普遍規(guī)律之一。(3)自然界一切已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的過程都遵守能量守恒定律。凡是違反能量守恒定律的過程都是不可能實(shí)現(xiàn)的，例如“永動(dòng)機(jī)”只能以失敗而告終。(4)機(jī)械能守恒定律只是能量守恒定律的特例。5.能量守恒定律的意義：思考：把剛煮好的熱雞蛋放在冷水中，過一會(huì)，雞蛋的溫度降低，水的溫度升高，最后水和雞蛋的溫度相同。是否可能發(fā)生這樣的現(xiàn)象：原來溫度相同的水和雞蛋，過一會(huì)兒水的溫度自發(fā)地降低，而雞蛋的溫度上升?不可能發(fā)生02能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性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。(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。(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.能量的耗散

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。

能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性。

電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能又通過燈泡轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能，熱和光被其他物質(zhì)吸收之后變成周圍環(huán)境的內(nèi)能。3.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。能源的分類水能風(fēng)能潮汐能可再生能源不可再生能源煤炭石油天然氣03能源的分類與應(yīng)用太陽能發(fā)電2015年年底，我國太陽能光伏發(fā)電累計(jì)并網(wǎng)容量達(dá)到4.158×107kw。三峽水電站葛洲壩水電站水力發(fā)電到2015年中國水電裝機(jī)總量突破3×108kw，約占全球水電裝機(jī)總量的1/4，居世界第一。風(fēng)能發(fā)電我國風(fēng)力發(fā)電開發(fā)走在了世界前列，裝機(jī)容量居全球第一。連云港臨港產(chǎn)業(yè)區(qū)風(fēng)車田新疆達(dá)坂城風(fēng)車田大亞灣核電站秦山核電站核能發(fā)電我國的核能發(fā)電技術(shù)已居于世界領(lǐng)先地位。華龍一號(hào)壓力容器1.人類對(duì)能源的利用自工業(yè)革命以來，煤和石油成為人類的主要能源。到了20世紀(jì)50年代，世界石油和天然氣的消耗量超過了煤炭。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(duì)能源的利用正從第三個(gè)時(shí)期(石油時(shí)期)向多能源結(jié)構(gòu)時(shí)期過渡。柴薪時(shí)期煤炭時(shí)期石油時(shí)期04能量與社會(huì)發(fā)展2.能源問題（1）能源危機(jī):能源是人類社會(huì)活動(dòng)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。以今天的開采和消耗速度，石油儲(chǔ)藏將在百年內(nèi)用盡，煤炭資源也不可能永續(xù)利用。石油天然氣煤炭（2）能源消耗對(duì)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。①溫室效應(yīng)兩級(jí)冰雪融化，海平面上升海水倒灌、耕地鹽堿化②酸雨被酸雨破壞的森林世界三大酸雨分布區(qū)大氣中酸性污染物質(zhì)，如二氧化硫、二氧化碳、氫氧化物等，在降水過程中溶入雨水，使其成為酸雨，煤炭中含有較多的硫，燃燒時(shí)產(chǎn)生二氧化硫等物質(zhì)。③光化學(xué)煙霧氮氧化合物和碳?xì)浠衔镌诖髿庵惺艿疥柟庵袕?qiáng)烈的紫外線照射后產(chǎn)生的二次污染物質(zhì)—光化學(xué)煙霧，主要成分是臭氧。1943年洛杉磯光化學(xué)煙霧事件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。一方面要大力提倡節(jié)能，另一方面要發(fā)展可再生能源以及天然氣、清潔煤和核能等在生產(chǎn)及消費(fèi)過程中對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染程度低的清潔能源，推動(dòng)形成人與自然和諧發(fā)展的生態(tài)文明。1.如圖所示是一種新型節(jié)能路燈。它“頭頂”小風(fēng)扇，“肩扛”太陽能電池板。關(guān)于節(jié)能路燈的設(shè)計(jì)解釋合理的是()A.太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能B.小風(fēng)扇是用來給太陽能電池板散熱的C.小風(fēng)扇是風(fēng)力發(fā)電機(jī)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D.蓄電池在夜晚放電時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能A2.關(guān)于能量和能源，下列說法中正確的是()A.能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，其總量有可能增加B.能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，其總量會(huì)不斷減少C.能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，其總量保持不變，故節(jié)約能源沒有必要D.能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中具有方向性，且現(xiàn)有可利用的能源有限，故必須節(jié)約能源D3.關(guān)于能源及能源利用，下列說法中正確的是()A.煤炭、石油和天然氣都是化石能源B.太陽能電池能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為太陽能C.由于能量是守恒的，因此沒有必要節(jié)約能源D.水能和風(fēng)能歸根結(jié)底來源于太陽能，它們是不可再生能源