中学物理能源与可持续发展知识点汇编.docx

中学物理能源与可持续发展知识点汇编 1. 人类开发利用能源的历史：火化石能源电能核能。 2.能源的种类许多，从不同角度可以分为：一次能源和二次能源;可再生能源和不行再生能源;常规能源(传统能源)和新能源;清洁能源和非清洁能源等。 3.核能猎取的途径有两条：重核的裂变和轻核的聚变(聚变也叫热核反响)。原子弹和目前人类制造的核电站是利用重核的裂变释放能量的，而氢弹则是利用轻核的聚变释放能量的。 4.核电站主要组成包括：核反响堆、热交换器、汽轮机和发电机等。 5.太阳能是由不断发生的核聚变产生的，地球上除核能、地热能和潮汐能以外的全部的能量，几乎都来自太阳。人类利用太阳能的三种方式是：光热转换(太阳能热水器);光电转换(太阳能电池);光化转换(绿色植物)。 6.能量的转化和守恒定律：能量既不会凭空毁灭，也不会凭空产生，它只会从一种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，而在转化或转移的过程中，其总量保持不变。 7.能量的转移和转化具有方向性。输出的有用能量 转换的能量 8.能量转换装置的效率= 100% 输入的总能量. 能源危机 由于石油、煤炭等目前大量使用的传统化石能源枯竭，同时新的能源生产供给体系又未能建立而在交通运输、金融业、工商业等方面造成的一系列问题统称能源危机。 依据经济学家和科学家的普遍估量，到本世纪中叶，也即2050年左右，石油资源将会开采殆尽，其价格升到很高，不适于群众化普及应用的时候，假如新的能源体系尚未建立，能源危机将席卷全球，尤以欧美极大依靠于石油资源的兴旺国家受害为重。最严峻的状态，莫过于工业大幅度萎缩，或甚至由于抢占剩余的石油资源而引发战斗。 为了避开上述窘境，目前美国、加拿大、日本、欧盟等都在积极开发如太阳能、风能、海洋能(包括潮汐能和波浪能)等可再生新能源，或者将留意力转向海底可燃冰(水合自然气)等新的化石能源。同时，氢气、甲醇等燃料作为汽油、柴油的替代品，也受到了广泛关注。目前国内外热忱讨论的氢燃料电池电动汽车，就是此类能源中介应用的典型代表。 能源是整个世界进展和经济增长的最根本的驱动力，是人类赖以生存的根底。自工业革命以来，能源安全问题就开头消失。1913年，英国海军开头用石油取代煤炭作为动力时，时任海军的邱吉尔就提出了“绝不能仅仅依靠一种石油、一种工艺、一个国家和一个油田”这一迄今仍未过时的能源多样化原则。伴随着人类社会对能源需求的增加，能源安全渐渐与政治、经济安全严密联系在一起。两次世界大战中，能源跃升为影响战斗结局、打算国家命运的重要因素。法国克莱蒙梭曾说，“一滴石油相当于我们战士的一滴鲜血”。可见，能源安全的重要性在那时便已得到国际社会普遍认可。20世纪70年月爆发的两次石油危机使能源安全的内涵得到极大拓展，特殊是1974年成立的国际能源署正式提出了以稳定石油供给和价格为中心的能源安全概念，西方国家也据此制定了以能源供给安全为核心的能源政策。在此后的二十多年里，在稳定能源供给的支持下，世界经济规模取得了较大增长。但是，人类在享受能源带来的经济进展、科技进步等利益的同时，也遇到一系列无法避开的能源安全挑战，能源短缺、资源争夺以及过度使用能源造成的环境污染等问题威逼着人类的生存与进展。 目前世界上常规能源的储量有的只能维持半个世纪(如石油)，最多的也能维持一、两个世纪(如煤)人类生存的需求。 今日的世界人口已经突破60亿，比上个世纪末期增加了2倍多，而能源消费据统计却增加了16倍多。无论多少人谈论“节省”和“利用太阳能”或“打更多的油井或气井”或者“发觉更多更大的煤田”，能源的供给却始终跟不上人类对能源的需求。当前世界能源消费以化石资源为主，其中中国等少数国家是以煤炭为主，其它国家大局部则是以石油与自然气为主。按目前的消耗量，专家猜测石油、自然气最多只能维持不到半个世纪，煤炭也只能维持一、两个世纪。所以不管是哪一种常规能源构造，人类面临的能源危机都日趋严峻。 当前世界所面临的能源安全问题呈现出与历次石油危机明显不同的新特点和新变化，它不仅仅是能源供给安全问题，而是包括能源供给、能源需求、能源价格、能源运输、能源使用等安全问题在内的综合性风险与威逼。 就可预见的将来来看，汽车不会大量削减的，但是石油危机确实会对汽车业有肯定的影响，比方开发新型汽车(像混合动力、燃料电池、氢动力、太阳能等)以减轻对石油的依靠，削减一些不必要的汽车使用(主要是指私家车)以节省燃料等，但是总的来看不用担忧汽车削减这个问题。 趋势 局部可再生能源利用技术已经取得了长足的进展，并在世界各地形成了肯定的规模。目前，生物质能、太阳能、风能以及水力发电、地热能等的利用技术已经得到了应用。 国际能源署(IEA)对20232030年国际电力的需求进展了讨论，讨论说明，来自可再生能源的发电总量年平均增长速度将最快。IEA的讨论认为，在将来30年内非水利的可再生能源发电将比其他任何燃料的发电都要增长得快，年增长速度近6%在20232030年间其总发电量将增加5倍，到2030年，它将供应世界总电力的4.4%，其中生物质能将占其中的80%。 目前可再生能源在一次能源中的比例总体上偏低，一方面是与不同国家的重视程度与政策有关，另一方面与可再生能源技术的本钱偏高有关，尤其是技术含量较高的太阳能、生物质能、风能等据IEA的猜测讨论，在将来30年可再生能源发电的本钱将大幅度下降，从而增加它的竞争力。可再生能源利用的本钱与多种因素有关，因而本钱猜测的结果具有肯定的不确定性。但这些猜测结果说明了可再生能源利用技术本钱将呈不断下降的趋势。 中国政府高度重视可再生能源的讨论与开发。国家经贸委制定了新能源和可再生能源产业进展的“十五”规划，并制定公布了中华人民共和国可再生能源法，重点进展太阳能光热利用、风力发电、生物质能高效利用和地热能的利用。近年来在国家的大力扶持下，我国在风力发电、海洋能潮汐发电以及太阳能利用等领域已经取得了很大的进展。 新能源(或称可再生能源更贴切)主要有：太阳能、风能、地热能、生物质能等。生物质能在经过了几十年的探究后，国内外很多专家都表示这种能源方式不能大力进展，它不但会抢夺人类赖以生存的土地资源，更将会导致社会不安康进展;地热能的开发和空调的使用具有同样特性，如大规模开发必将导致区域地面表层土壤环境遭到破坏，必将引起再一次生态环境变化;而风能和太阳能对于地球来讲是取之不尽、用之不竭的安康能源，他们必将成为今后替代能源主流。 太阳能发电具有布置简便以及维护便利等特点，应用面较广，现在全球装机总容量已经开头追逐传统风力发电，在德国甚至接近全国发电总量的5%-8%，随之而来的问题令我们意想不到，太阳能发电的时间局限性导致了对电网的冲击，如何解决这一问题成为能源界的一大困惑。 风力发电在19世纪末就开头登上历史的舞台，在一百多年的进展中，始终是新能源领域的独孤求败，由于它造价相对低廉，成了各个国家争相进展的新能源首选，然而，随着大型风电场的不断增多，占用的土地也日益扩大，产生的社会冲突日益突出，如何解决这一难题，成了我们又一困惑。 早在2023年，MUCE就为了开拓稳定的海岛通信电源而开展一项讨论，经过六年多讨论和实践，最终将一种成熟的新型应用方式MUCE风光互补系统向社会推广，这种系统采纳了我国自主研制的新型垂直轴风力发电机(H型)和太阳能发电进展10：3地结合，形成了相对稳定的电力输出。在建筑上、野外、通信基站、路灯、海岛均进展了实际应用，获得了大量牢靠的使用数据。这一系统的讨论成果将为我国乃至世界的新能源进展带来了新的动力。 新型垂直轴风力发电机(H型)突破了传统的水平轴风力发电机启动风速高、噪音大、抗风力量差、受风向影响等缺点，实行了完全不同的设计理论，采纳了新型构造和材料，到达微风启动、无噪音、抗12级以上台风、不受风向影响等性能，可大量用于别墅、多层及高层建筑、路灯等中小型应用场合。以它为主建立的风光互补发电系统，具有电力输出稳定、经济性高、对环境影响小等优点，也解决了太阳能进展中对电网冲击等影响。 随着能源危机日益接近，新能源已经成为今后世界上的主要能源之一。其中太阳能已经渐渐走入我们寻常的生活，风力发电间或可以看到或听到，可是它们作为新能源如何在实际中去应用?新能源的进展毕竟会是怎样的格局?这些问题将是我们在今后很长时间里需要探究的。