2014第4节能量转化的基本规律-2解析.ppt

能的转化与守恒能的转化与守恒能源与可持续发展能源与可持续发展常规能常规能常规能常规能源：源：源：源：煤、煤、煤、煤、石油、石油、石油、石油、天燃气天燃气天燃气天燃气新新新新能能能能源源源源能能源源的的利利用用太太阳阳能能核核能能核裂变核裂变核裂变核裂变核聚变核聚变核聚变核聚变人工控制人工控制人工控制人工控制核电站核电站核电站核电站不加不加不加不加控制控制控制控制原子弹原子弹原子弹原子弹氢弹氢弹氢弹氢弹光热光热光热光热转换转换转换转换太阳能热水器太阳能热水器太阳能热水器太阳能热水器光电转换光电转换光电转换光电转换太阳能电池太阳能电池太阳能电池太阳能电池光化转换光化转换光化转换光化转换绿色植物绿色植物绿色植物绿色植物做功做功做功做功热机热机热机热机发电发电发电发电火电站火电站火电站火电站化学能化学能化学能化学能内能内能内能内能机械能机械能机械能机械能化学能化学能化学能化学能内能内能内能内能机械能机械能机械能机械能电能电能电能电能核能核能核能核能内能内能内能内能机械能机械能机械能机械能电能电能电能电能光能光能光能光能电能电能电能电能光能光能光能光能化学能化学能化学能化学能光能光能光能光能内能内能内能内能能量传递过程的特点能量传递过程的特点能量的传递包括转移与转换两种形式。能量的传递包括转移与转换两种形式。转移是某种形态的能量从一地转移到另转移是某种形态的能量从一地转移到另一地，从一物转移到另一物；转换则是一地，从一物转移到另一物；转换则是能量由一种形态变为另一形态。能量由一种形态变为另一形态。能的转化和守恒定律能的转化和守恒定律能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式，转化为另一种形式或从只能从一种形式，转化为另一种形式或从一个物体转移到另一个物体，而能的总量一个物体转移到另一个物体，而能的总量保持不变。保持不变。能量转化的方向性能量转化的方向性根据能量的转化和守恒定律可知，能量在转化根据能量的转化和守恒定律可知，能量在转化或转移的过程中，其总量总保持不变。电能可或转移的过程中，其总量总保持不变。电能可以使电灯发光，同时产生内能散失在空气中，以使电灯发光，同时产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能。该现象说但这些内能却无法自动转化为电能。该现象说明能量的转化具有明能量的转化具有_.如同把炽热的铁放到水中，是水吸收了铁放出如同把炽热的铁放到水中，是水吸收了铁放出的热量，一会儿后铁的温度与水的温度相等，的热量，一会儿后铁的温度与水的温度相等，但此时水的热能不会再转化为铁的热能，使铁但此时水的热能不会再转化为铁的热能，使铁恢复原来的温度。这就是能量转化具有方向恢复原来的温度。这就是能量转化具有方向性。性。令人伤心绝望的定律令人伤心绝望的定律来自物理学中一条最基本的定律来自物理学中一条最基本的定律-热热力学第二定律。这条科学史上最令人力学第二定律。这条科学史上最令人伤心绝望的定律，冥冥中似乎早已规伤心绝望的定律，冥冥中似乎早已规定了宇宙的命运。简而言之，第二定定了宇宙的命运。简而言之，第二定律认为热量从热的地方流到冷的地方。律认为热量从热的地方流到冷的地方。对任何物理系统，这都是显而易见的对任何物理系统，这都是显而易见的特性，毫无神秘之处：开水变凉，冰特性，毫无神秘之处：开水变凉，冰淇淋化成糖水。要想把这些过程颠倒淇淋化成糖水。要想把这些过程颠倒过来，就非得额外消耗能量不可。过来，就非得额外消耗能量不可。能源与可持续发展能源与可持续发展21世纪的能源趋势 世界人口急剧增加，能源的消耗持续增长（1）白炽灯工作时的能量的转化情况）白炽灯工作时的能量的转化情况一、能量的转化与效率（2）小轿车工作时的能量的转化情况）小轿车工作时的能量的转化情况（3）白炽灯的效率）白炽灯的效率一、能量的转化与效率100能源消耗对环境的影响 空气污染、固体废物污染、有害辐射、水土流失和沙漠化 全球环境状况联合国最新公布的研究结果显示，在过去联合国最新公布的研究结果显示，在过去30年中，虽然国际社会在环保领域取得了年中，虽然国际社会在环保领域取得了一定成绩，但全球整体环境状况持续恶化。一定成绩，但全球整体环境状况持续恶化。国际社会普遍认为，贫困和过度消费导致国际社会普遍认为，贫困和过度消费导致人类无节制地开发和破坏自然资源，这是人类无节制地开发和破坏自然资源，这是造成环境恶化的罪魁祸首。造成环境恶化的罪魁祸首。1999年发现的年发现的臭氧空洞是有臭氧空洞是有史以来观测到史以来观测到的最大一次，的最大一次，达到达到2600万万km2的面积的面积。天空正在塌陷全球正在变暖 海平面上升与陆地淹没；海平面上升与陆地淹没；气候带的移动；气候带的移动；飓风的加剧飓风的加剧；植被的迁徙与物种灭绝植被的迁徙与物种灭绝；洋流的变化与厄尔尼诺现象；洋流的变化与厄尔尼诺现象；雨型的改变。雨型的改变。地球森林覆盖量正在减少大气环境的三大问题20世纪世纪80年代中期，在南极上空发现了年代中期，在南极上空发现了臭臭氧空洞氧空洞，它与地球变暖及所谓的，它与地球变暖及所谓的温室效应温室效应和和酸雨沉降酸雨沉降问题构成全球性的大气环境问问题构成全球性的大气环境问题，明显地危及全人类的生存和繁衍，引题，明显地危及全人类的生存和繁衍，引起了国际社会的高度关注，使当今的世界起了国际社会的高度关注，使当今的世界环境问题具有明显的时代特征。环境问题具有明显的时代特征。世界十大严重污染城市中国占：个7因二氧化硫排放，每年经济损失1126亿元(世界银行统计超过5000亿元)!占全国排放比例占全国排放比例：燃煤污染物燃煤污染物SO2：85%CO2：85%NOx：60%粉尘：粉尘：70%我国的我国的污染现状污染现状世界能源问题 世界性的能源问题主要反映在能源短缺及世界性的能源问题主要反映在能源短缺及供需矛盾所造成的能源危机。供需矛盾所造成的能源危机。世界能源面临的另一问题是，随着经济的世界能源面临的另一问题是，随着经济的发展和生活水平的提高，人们对环境质量发展和生活水平的提高，人们对环境质量的要求也越来越高，相应的环保标准和环的要求也越来越高，相应的环保标准和环保法规也越来越严格。保法规也越来越严格。我国能源问题 人均能源资源相对不足，资源质量较差，探明人均能源资源相对不足，资源质量较差，探明程度低；程度低；能源生产消费以煤为主；能源生产消费以煤为主；能源工业技术水平低下，劳动生产率较低；能源工业技术水平低下，劳动生产率较低；能源资源分布不均，交通运力不足，制约了能能源资源分布不均，交通运力不足，制约了能源工业发展；源工业发展；我国能源问题能源供需形势依然紧张；能源供需形势依然紧张；能耗水平高，能源利用率低下；能耗水平高，能源利用率低下；农村能源问题日趋突出，影响越来越大；农村能源问题日趋突出，影响越来越大；能源环境问题日趋严重，制约了社会经济能源环境问题日趋严重，制约了社会经济发展；发展；我国能源问题能源开发逐步西移，开发难度和费用增加；能源开发逐步西移，开发难度和费用增加；从能源安全角度考虑，面临严重挑战；从能源安全角度考虑，面临严重挑战；能源建设周期长，投资超预算；能源建设周期长，投资超预算；能源价格未能反映其经济成本和能源资源能源价格未能反映其经济成本和能源资源的稀缺性。的稀缺性。解决我国能源问题应采取的措施努力改善能源结构；努力改善能源结构；提高能源利用率；提高能源利用率；加速实施洁净煤技术；加速实施洁净煤技术；合理利用石油和天然气；合理利用石油和天然气；加快电力发展速度；加快电力发展速度；解决我国能源问题应采取的措施解决我国能源问题应采取的措施积极开发利用新能源；积极开发利用新能源；建立合理的农村能源结构，扭转农村严重建立合理的农村能源结构，扭转农村严重缺能局面；缺能局面；改善城市民用能源结构，提高居民生活质改善城市民用能源结构，提高居民生活质量；量；重视能源的环境保护重视能源的环境保护。未来的理想能源必须满足的条件：第一，必须足够丰富，可以保证长期使用；第一，必须足够丰富，可以保证长期使用；第二，必须足够便宜，可以保证多数人用得第二，必须足够便宜，可以保证多数人用得起；起；第三，相关的技术必须成熟，可以保证大规第三，相关的技术必须成熟，可以保证大规模使用；模使用；第四，必须足够安全、清洁，可以保证不会第四，必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。严重影响环境。我国目前的能源结构面临着两个严俊的问题：我国目前的能源结构面临着两个严俊的问题：一、是化石燃料的蕴藏量有限，社会对一、是化石燃料的蕴藏量有限，社会对能源的大量需求导致能源资源的枯竭。能源的大量需求导致能源资源的枯竭。二、是大量化石燃料的生产和消费导二、是大量化石燃料的生产和消费导致严重的环境污染和生态破坏。致严重的环境污染和生态破坏。1能源利用有负效应能源利用有负效应,环境保护要加强环境保护要加强.二、能源与可持续发展二、能源与可持续发展对于能源的开发利用要有可持续对于能源的开发利用要有可持续发展的意识发展的意识.所谓可持续发展，就是既要考虑当前所谓可持续发展，就是既要考虑当前发展的需要，又要考虑未来发展的需发展的需要，又要考虑未来发展的需要，不能以牺牲后人的利益为代价来要，不能以牺牲后人的利益为代价来满足当代人的需求满足当代人的需求3积极研究开发和利用新能源积极研究开发和利用新能源.能量转化的能量转化的能量转化的能量转化的基本规律基本规律基本规律基本规律能量守恒定律：能量守恒定律：能量守恒定律：能量守恒定律：能量的转化和转移是有方向的能量的转化和转移是有方向的能量的转化和转移是有方向的能量的转化和转移是有方向的能源与可能源与可能源与可能源与可持续发展持续发展持续发展持续发展目前能源目前能源目前能源目前能源的利用存的利用存的利用存的利用存在的问题在的问题在的问题在的问题努力实现可努力实现可努力实现可努力实现可持续发展持续发展持续发展持续发展化石燃料蕴藏量有限，化石燃料蕴藏量有限，化石燃料蕴藏量有限，化石燃料蕴藏量有限，环境污染和生态破坏。环境污染和生态破坏。环境污染和生态破坏。环境污染和生态破坏。能量转化效率不高能量转化效率不高能量转化效率不高能量转化效率不高效率效率效率效率输出的有用能量输出的有用能量输出的有用能量输出的有用能量输入的总能量输入的总能量输入的总能量输入的总能量100%100%开发新能源，提高能源利用效率，开发新能源，提高能源利用效率，开发新能源，提高能源利用效率，开发新能源，提高能源利用效率，减少环境污染减少环境污染减少环境污染减少环境污染