第十八章_能源与可持续发展(全章内容)(教育精.ppt

能能源源与与可可持持续续发发展展我们只有一个地球！我们只有一个地球！1、火的利用、火的利用一、能源的利用与社会发展一、能源的利用与社会发展2、化石能源的利用、化石能源的利用3、电能的利用、电能的利用4、核能的发现、核能的发现一、人类开发利用能源的历史一、人类开发利用能源的历史1、早在四五十万年前，人类学会摩擦取火、早在四五十万年前，人类学会摩擦取火 机械能转化为内能机械能转化为内能 2、人类学会了利用畜力、风力和水力来运转机械、人类学会了利用畜力、风力和水力来运转机械、驱动车船。驱动车船。机械能中的势能和动能相互转化的过程机械能中的势能和动能相互转化的过程3、在蒸汽机发明之前，人类的认识还只停留在机、在蒸汽机发明之前，人类的认识还只停留在机械运动的范围内，到了械运动的范围内，到了18世纪蒸汽机发明之后，世纪蒸汽机发明之后，才真正完成了才真正完成了热（内能）与机械运动（机械能）热（内能）与机械运动（机械能）相互转化的辨证过程。相互转化的辨证过程。4 4、1818世纪，意大利人伏打发明了电池。世纪，意大利人伏打发明了电池。化学能向电能的转化化学能向电能的转化5 5、人们利用伏打电流，进行水和硫酸铜溶液的电解，、人们利用伏打电流，进行水和硫酸铜溶液的电解，发现了电的化学效应。发现了电的化学效应。电能向化学能的转化电能向化学能的转化6 6、1919世纪世纪2020年代初，人们发现了温差电偶和电流通年代初，人们发现了温差电偶和电流通过导线发热的现象。过导线发热的现象。电能和内能的相互转化电能和内能的相互转化7 7、18201820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应应 电能向机械能的转化电能向机械能的转化8 8、18311831年，英国物理学家法拉第发现了感应电流。年，英国物理学家法拉第发现了感应电流。机械能向电能的转化机械能向电能的转化能源的分类能源的分类1、一次能源和二次能源、一次能源和二次能源2、可再生能源和不可再生能源、可再生能源和不可再生能源3、常规能源和新能源、常规能源和新能源4、清洁能源和非清洁能源、清洁能源和非清洁能源能能源源的的分分类类按按转换和传递分转换和传递分按按能源的性质分能源的性质分按按利用技术状况利用技术状况按对按对环境污染情况概况分环境污染情况概况分一次能源一次能源二次二次能源能源可可再生能源再生能源不可再生能源不可再生能源常规能源常规能源新新能源能源清洁能源清洁能源非非清洁能源清洁能源三、评价示例：三、评价示例：1、下列能源中，属于可再生能源的是（、下列能源中，属于可再生能源的是（）A、煤煤 B、石油石油 C、风能、风能 D、天然气天然气2、说出下列过程中，能量转化或转移情况、说出下列过程中，能量转化或转移情况（1）人晒太阳感到暖和）人晒太阳感到暖和（2）电烙铁通电发热）电烙铁通电发热（3）烧开的水将壶盖顶起来）烧开的水将壶盖顶起来（4）一杯水慢慢变凉）一杯水慢慢变凉3 3、人类社会的进化发展过程就是一部开发、利、人类社会的进化发展过程就是一部开发、利用能源的历史四五十万年前，用能源的历史四五十万年前，_揭揭开了人类利用能源的序幕；开了人类利用能源的序幕；1818世纪世纪_的发明，引发了世界性的工业革命；的发明，引发了世界性的工业革命；1919世纪世纪_的大量使用，将人类社会推进到现代的大量使用，将人类社会推进到现代文明时代，文明时代，2020世纪初世纪初_的发现和利的发现和利用为人类的明天描绘了灿烂的蓝图用为人类的明天描绘了灿烂的蓝图火的利用火的利用蒸汽机蒸汽机电能电能核能核能P83练习练习18、2 核能卢瑟福大胆假设创造性的思维 在原子的中心有一个很小的在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在在原子核里，带负电的电子在核外的空间运动。核外的空间运动。原子核的发现意义重大，开辟了原子核物理的新领域，卢瑟福被人们尊称为原子核物理之父。原子直径原子直径 数量级数量级10 10 m原子核直径原子核直径 数量级数量级1015 m原子核直径是原子直径的十万分之一原子核直径是原子直径的十万分之一原子、原子核的大小原子、原子核的大小原子内部原子内部十分空虚十分空虚原子原子半径半径100米大球米大球原子核原子核球中心球中心1毫米沙粒毫米沙粒核力核力中子中子质子质子原子核示意图原子核示意图、质子之间由于电荷存在很、质子之间由于电荷存在很大的相互排斥的斥力。但质子大的相互排斥的斥力。但质子之间也有引力。之间也有引力。、质子和中子之间存在强大、质子和中子之间存在强大的吸引力。的吸引力。、原子核的结构是非常牢固、原子核的结构是非常牢固的。的。核子以什么力结合成原子核？核子以什么力结合成原子核？核力：使核子结合在一起的强相互作用核力：使核子结合在一起的强相互作用 核力是只在核力是只在2.01015m距离内起作用的短程强相互距离内起作用的短程强相互作用力。由于核子的大小约作用力。由于核子的大小约为为0.81015m，故只有相邻故只有相邻的核子之间才有核力作用。的核子之间才有核力作用。中子中子质子质子原子核示意图原子核示意图 物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫做的反应叫做的反应叫做的反应叫做裂变裂变裂变裂变把轻核结合成质量较大的核，释放把轻核结合成质量较大的核，释放把轻核结合成质量较大的核，释放把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应叫做出核能的反应叫做出核能的反应叫做出核能的反应叫做聚变聚变聚变聚变聚变聚变裂变裂变裂变和聚变裂变和聚变获取核能的两条途径：获取核能的两条途径：1939193919391939年年年年12121212月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中子又引起了其他铀核的裂变，也就是链式释放出的中子又引起了其他铀核的裂变，也就是链式释放出的中子又引起了其他铀核的裂变，也就是链式释放出的中子又引起了其他铀核的裂变，也就是链式反应反应反应反应铀核的裂变铀核的裂变铀核裂变时总要同时放出铀核裂变时总要同时放出23个中子，如果这些中个中子，如果这些中子再引起其他铀核裂变，子再引起其他铀核裂变，就可使裂变反应不断地进就可使裂变反应不断地进行下去，这种反应叫做链行下去，这种反应叫做链式反应。式反应。核裂变核裂变中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图原子弹美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤在长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云团，爆炸在长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云团，爆炸在长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云团，爆炸在长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云团，爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高达产生的气流、烟尘直冲云天，高达产生的气流、烟尘直冲云天，高达产生的气流、烟尘直冲云天，高达12121212英里多广岛市英里多广岛市英里多广岛市英里多广岛市区区区区80%80%80%80%的建筑化为灰烬，的建筑化为灰烬，的建筑化为灰烬，的建筑化为灰烬，64000640006400064000人丧生，人丧生，人丧生，人丧生，72000720007200072000人受伤，人受伤，人受伤，人受伤，伤亡总人数占全市总人口的伤亡总人数占全市总人口的伤亡总人数占全市总人口的伤亡总人数占全市总人口的53%53%53%53%长崎市长崎市长崎市长崎市60%60%60%60%的建筑物的建筑物的建筑物的建筑物被摧毁，伤亡被摧毁，伤亡被摧毁，伤亡被摧毁，伤亡86000860008600086000人，占全市人，占全市人，占全市人，占全市37%37%37%37%原子弹原子弹阅读阅读P103 原子弹爆炸时链式反应的速度是无法控制的为原子弹爆炸时链式反应的速度是无法控制的为了用人工方法控制链式反应的速度，使核能比较平了用人工方法控制链式反应的速度，使核能比较平稳地释放出来，人们制成了核反应堆稳地释放出来，人们制成了核反应堆核反应堆核反应堆阅读阅读P104核电站核电站优点：污染小、可采储量大、比较经济优点：污染小、可采储量大、比较经济缺点：一旦核泄漏会造成严重污染、核废料处缺点：一旦核泄漏会造成严重污染、核废料处理困难理困难核能发电的优缺点核能发电的优缺点核电站核电站主要有核反应堆、热交换器、汽轮机和发电机组成主要有核反应堆、热交换器、汽轮机和发电机组成核聚变核聚变核聚变核聚变核聚变条件：核聚变条件：极高的温度和压强极高的温度和压强热核反应热核反应u解释太阳发出的巨大能量解释太阳发出的巨大能量P87u核聚变核能的优点核聚变核能的优点P88u人类不能控制核聚变人类不能控制核聚变活动18.1 发表你的观点P90练习练习1.在利用核能发电的过程中在利用核能发电的过程中,有哪些形有哪些形式的能量转换式的能量转换?2.核电站和一般火力发电站的核电站和一般火力发电站的工作原理有哪些异同工作原理有哪些异同?前者用核燃料，后者用化石燃料前者用核燃料，后者用化石燃料3.核电站与原子弹的工作原理核电站与原子弹的工作原理有哪些不同有哪些不同?原子弹爆炸时链式反应的速度是无法控制的原子弹爆炸时链式反应的速度是无法控制的核电站用人工方法控制链式反应的速度，使核核电站用人工方法控制链式反应的速度，使核能比较平稳地释放出来能比较平稳地释放出来18、3 太阳能太阳能能能源源分分类类一一次次能能源源常常规规能能源源不可再生不可再生汽油、焦碳、煤气、蒸汽、电能等汽油、焦碳、煤气、蒸汽、电能等石油、煤石油、煤天然气天然气生物质能生物质能水能水能可可再生再生新新能能源源核能核能与原子核反应有关与原子核反应有关可可再生再生太阳能太阳能风能风能海洋能海洋能地热地热潮汐能潮汐能波浪能波浪能来来自自太太阳阳辐辐射射不可再生：二次能源：二次能源：P93练习练习1.太阳能发电装置所涉及到哪些形式太阳能发电装置所涉及到哪些形式的能量转化过程的能量转化过程?三种利用太阳能的方式1818、4 4 能量转化的基本规律能量转化的基本规律一、能量守恒定律一、能量守恒定律1、请你举例说明能量是可以转移、请你举例说明能量是可以转移或转化的？或转化的？2、永动机、永动机没有任何消耗，没有任何消耗，却可以永远运动并对外做功，它却可以永远运动并对外做功，它能制成吗？能制成吗？3、能量的基本规律是什么？、能量的基本规律是什么？能量既不会凭空消灭，也能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种不会凭空产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，从一个物体转移到另一个物体，而在转化或转移的过程中，其而在转化或转移的过程中，其总量保持不变。总量保持不变。能量转移和转化的方向性能量转移和转化的方向性会不会有能源危机？为什么？会不会有能源危机？为什么？P98练习练习1.滚摆上升高度逐渐减小，为什么？滚摆上升高度逐渐减小，为什么？因为有一部分机械能克服绳子和空气阻力做功因为有一部分机械能克服绳子和空气阻力做功,转化为内能转化为内能.但机械能和内能的总和是不变的但机械能和内能的总和是不变的.并不与能量守恒定律相矛盾并不与能量守恒定律相矛盾.2.高处水槽中水的势能共转化成哪几高处水槽中水的势能共转化成哪几种形式的能种形式的能?这个机器是否能够永远运这个机器是否能够永远运动下去动下去?下落时下落时,水的势能转化为水的动能、水轮机和砂轮水的势能转化为水的动能、水轮机和砂轮的动能、在克服摩擦力做功的过程中转化为内能的动能、在克服摩擦力做功的过程中转化为内能以及向上抽水的过程中再次转化为水的势能。以及向上抽水的过程中再次转化为水的势能。机器不能永远运动下去。机器不能永远运动下去。3.3.浮力做功的机器能实现吗？浮力做功的机器能实现吗？u什么是可持续发展？为什么什么是可持续发展？为什么要提出可持续性发展？如何要提出可持续性发展？如何实现？实现？1818、5 5 能源与可持续发展能源与可持续发展u什么是可持续发展？为什么什么是可持续发展？为什么要提出可持续性发展？如何要提出可持续性发展？如何实现？实现？u能量转化与效率能量转化与效率P101练习练习