能源概论第一章精选PPT.ppt
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1、能源概论第一章能源概论第一章第1页,此课件共126页哦现代科学认为:现代科学认为:物质和能量是构成客观世界的基础。物质和能量是构成客观世界的基础。科学史观认为,世界是由物质构成的,科学史观认为,世界是由物质构成的,运动是物质存在的方式,是物质固有的运动是物质存在的方式,是物质固有的属性,能量则是物质运动的度量。属性,能量则是物质运动的度量。?第2页,此课件共126页哦能量和物质质量的关系能量和物质质量的关系:质能方程质能方程 E=mc2600MW燃煤发电厂燃煤发电厂,年耗煤年耗煤2000000吨吨,核电站耗核电站耗U235燃料燃料1吨吨转变成能量的物质只有转变成能量的物质只有640g质量和能量
2、可以相互转化并守恒质量和能量可以相互转化并守恒第3页,此课件共126页哦宇宙间一切宇宙间一切运动着?运动着?的物体,都具有能的物体,都具有能量,人类的一切活动都与能量及其使用量,人类的一切活动都与能量及其使用紧密相关。紧密相关。所谓能量,也就是所谓能量,也就是“产生某种效果(变产生某种效果(变 化)的能力化)的能力”。反过来说,产生某种效。反过来说,产生某种效果(变化),必然伴随能量的消耗和转果(变化),必然伴随能量的消耗和转换。换。第4页,此课件共126页哦人类所认识的六种能量形式人类所认识的六种能量形式机械能机械能热热 能能电电 能能辐射能辐射能化学能化学能核核 能能第5页,此课件共126
3、页哦机械能机械能机械能是与物体宏观机械运动或空间状机械能是与物体宏观机械运动或空间状态相关的能量,前者称为动能,后者称态相关的能量,前者称为动能,后者称为势能。为势能。是较是较”高级高级”的能量的能量第6页,此课件共126页哦机械能机械能如果质量为如果质量为m的物体的运动速度为的物体的运动速度为v则该则该物体的动能物体的动能Ek可以用下式计算:可以用下式计算:重力势能重力势能Ep可以用下式计算:可以用下式计算:第7页,此课件共126页哦机械能机械能弹性势能弹性势能 的计算式为:的计算式为:表面能表面能 可用下式计算:可用下式计算:第8页,此课件共126页哦热能热能_较低级的能量形式较低级的能量
4、形式较低级的能量形式较低级的能量形式构成物质的微观分子运动的动能和势能构成物质的微观分子运动的动能和势能总和称为热能。这种能量的宏观表现是总和称为热能。这种能量的宏观表现是温度的高低,它反映了分子运动的激烈温度的高低,它反映了分子运动的激烈程度。通常热能程度。通常热能Eq可表述成如下的形式:可表述成如下的形式:第9页,此课件共126页哦电能电能电能是和电子流动与积累有关的一种能电能是和电子流动与积累有关的一种能量,通常由电池中的化学能转换而来,量,通常由电池中的化学能转换而来,或是通过发电机由机械能转换得到;反或是通过发电机由机械能转换得到;反之,电能也可以通过电动机转换为机械之,电能也可以通
5、过电动机转换为机械能,从而显示出电做功的本领。能,从而显示出电做功的本领。第10页,此课件共126页哦辐射能辐射能_仅存在于传递过程中仅存在于传递过程中仅存在于传递过程中仅存在于传递过程中辐射能是物体以电磁波形式发射的能量。辐射能是物体以电磁波形式发射的能量。物体的辐射能物体的辐射能Er可由下式计算:可由下式计算:与温度高低关系很大与温度高低关系很大第11页,此课件共126页哦化学能化学能化学能是物质结构能的一种,即化学能是物质结构能的一种,即原子核原子核外外进行化学变化时放出的能量。进行化学变化时放出的能量。按化学热力学定义,物质或物系在化学按化学热力学定义,物质或物系在化学反应过程中以热能
6、形式释放的内能称为反应过程中以热能形式释放的内能称为化学能。化学能。第12页,此课件共126页哦核能核能核能是蕴藏在原子核内部的物质结构能。核能是蕴藏在原子核内部的物质结构能。轻质量的原子核(氘、氚等)和重质量轻质量的原子核(氘、氚等)和重质量的原子核(铀等)核子之间的结合力比的原子核(铀等)核子之间的结合力比中等质量原子核的结合力小,这两类原中等质量原子核的结合力小,这两类原子核在一定的条件下可以通过核聚变和子核在一定的条件下可以通过核聚变和核裂变转变为在自然界更稳定的中等质核裂变转变为在自然界更稳定的中等质量原子核,同时释放出巨大的结合能。量原子核,同时释放出巨大的结合能。这种结合能就是核
7、能。这种结合能就是核能。第13页,此课件共126页哦核能应用的理论依据既质能方程核能应用的理论依据既质能方程第14页,此课件共126页哦能量的性质能量的性质状态性状态性(与温度、压力、速度,体积、动量等有关)与温度、压力、速度,体积、动量等有关)可加性可加性(与物质的量有关)(与物质的量有关)传递性传递性(空间或物质间转移,传热学和流体力学)(空间或物质间转移,传热学和流体力学)转换性转换性(热力学)(热力学)做功性做功性(yong 效率)效率)贬值性贬值性(质的高低,高温到低温,机械能到热能)(质的高低,高温到低温,机械能到热能)第15页,此课件共126页哦能量的转换能量的转换 从一种形式转
8、变成另一种形式从一种形式转变成另一种形式;能量在空间上的转移,能量的传输能量在空间上的转移,能量的传输;能量在时间上的转移,能量的储存。能量在时间上的转移,能量的储存。第16页,此课件共126页哦能量的转换能量的转换第17页,此课件共126页哦能量的传递能量的传递 第18页,此课件共126页哦能量传递过程的特点能量传递过程的特点 能量传递是有条件的,即在有能量密度能量传递是有条件的,即在有能量密度差的条件下,能量总是从能量密度大的差的条件下,能量总是从能量密度大的物质或能量集中的地方,向能量密度小物质或能量集中的地方,向能量密度小的物质或地方传递;总是从集中到分散的物质或地方传递;总是从集中到
9、分散并逐步达到平衡。并逐步达到平衡。第19页,此课件共126页哦能量传递过程的特点能量传递过程的特点能量传递遵循一定的规律,即能量传递能量传递遵循一定的规律,即能量传递的速率正比于传递的动力而反比于传递的速率正比于传递的动力而反比于传递的阻力。的阻力。Q=KA t,K=1/R第20页,此课件共126页哦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。
10、第21页,此课件共126页哦能量传递过程的特点能量传递过程的特点能量传递的途径主要有两条:由物质交能量传递的途径主要有两条:由物质交换和质量输运而携带的能量称为携带能;换和质量输运而携带的能量称为携带能;(运动和流动过程)(运动和流动过程)在体系边界面上的能量交换称为交换能。在体系边界面上的能量交换称为交换能。(汽轮机、内燃机、面式换热过程)(汽轮机、内燃机、面式换热过程)室内采暖的例子室内采暖的例子第22页,此课件共126页哦能量传递过程的特点能量传递过程的特点通通过过能能量量交交换换而而实实现现的的能能量量传传递递,即即传传热和做功,其具体方式为:热和做功,其具体方式为:传传热热的的三三种
11、种基基本本方方式式是是热热传传导导、热热对对流流和热辐射;和热辐射;做做功功(这这里里指指机机械械功功)的的三三种种基基本本方方式式是容积功、转动轴功和流动功(推动功)。是容积功、转动轴功和流动功(推动功)。第23页,此课件共126页哦能量传递过程的特点能量传递过程的特点能量传递的结果主要体现在两方面,即能量传递的结果主要体现在两方面,即能量使用过程中所起的作用以及能量传能量使用过程中所起的作用以及能量传递的最终去向。递的最终去向。能量传递的最终去向通常只有两条:或能量传递的最终去向通常只有两条:或转移到产品,或散失于环境,包括直接转移到产品,或散失于环境,包括直接损失和用于过程后再进入环境这
12、两种情损失和用于过程后再进入环境这两种情况。况。第24页,此课件共126页哦能量传递过程的特点能量传递过程的特点能量传递的实质实际上就是能量利用的能量传递的实质实际上就是能量利用的实质。如果把产品的使用也包括在内,实质。如果把产品的使用也包括在内,能量的最终去向只能是唯一的,即最终能量的最终去向只能是唯一的,即最终进入环境。进入环境。能量利用的本质:人类利用的是能量的能量利用的本质:人类利用的是能量的“品质品质”而非数量,即能量的质量降低,而非数量,即能量的质量降低,直至进入环境成为废能。直至进入环境成为废能。第25页,此课件共126页哦第二节第二节 能源的分类与评价能源的分类与评价 第26页
13、,此课件共126页哦能源的分类能源的分类自然资源包括煤、石油、天然气、太阳自然资源包括煤、石油、天然气、太阳能、风能、水能、地热能、核能等。能、风能、水能、地热能、核能等。为了便于运输和使用,上述资源经加工为了便于运输和使用,上述资源经加工可得到一些更符合使用要求的能量来源,可得到一些更符合使用要求的能量来源,如煤气、电力、焦炭、蒸汽、沼气、氢如煤气、电力、焦炭、蒸汽、沼气、氢能等。能等。第27页,此课件共126页哦能源的分类能源的分类由于可被人类利用的能源多种多样,因由于可被人类利用的能源多种多样,因此有以下六种不同的分类方法:此有以下六种不同的分类方法:(1)按地球上的能量来源分;)按地球
14、上的能量来源分;(2)按被利用的程度分;)按被利用的程度分;(3)按获得的方法分;)按获得的方法分;(4)按能否再生分;)按能否再生分;(5)按能源本身的性质分;)按能源本身的性质分;(6)按对环境的污染情况分。)按对环境的污染情况分。第28页,此课件共126页哦按地球上的能量来源分按地球上的能量来源分来自于地球本身,如核能、地热能等;来自于地球本身,如核能、地热能等;来自于地球外天体,如宇宙射线及太阳来自于地球外天体,如宇宙射线及太阳能,以及由太阳引起的水能、风能、波能,以及由太阳引起的水能、风能、波浪能、海洋温差能、生物质能、光合作浪能、海洋温差能、生物质能、光合作用等;用等;来自于地球和
15、其他星体的相互作用,如来自于地球和其他星体的相互作用,如潮汐能。潮汐能。第29页,此课件共126页哦按被利用的程度分按被利用的程度分常规能源常规能源,如煤炭、石油、天然气、薪,如煤炭、石油、天然气、薪柴燃料、水能等;柴燃料、水能等;新能源新能源,如太阳能、地热能、潮汐能、,如太阳能、地热能、潮汐能、生物质能等,另外还有核能。生物质能等,另外还有核能。第30页,此课件共126页哦按获得的方法分按获得的方法分一次能源一次能源,即可供直接利用的能源,如,即可供直接利用的能源,如煤、石油、天然气、风能、水能等;煤、石油、天然气、风能、水能等;二次能源二次能源,即由一次能源直接或间接转,即由一次能源直接
16、或间接转换而来的能源,如电、蒸汽、焦炭、煤换而来的能源,如电、蒸汽、焦炭、煤气、氢等,它们使用方便,是高品质的气、氢等,它们使用方便,是高品质的能源。能源。第31页,此课件共126页哦按能源能否再生分按能源能否再生分可再生能源可再生能源,即不会随其本身的转化或,即不会随其本身的转化或人类的利用而越来越少的能源,如水能、人类的利用而越来越少的能源,如水能、风能、潮汐能、太阳能等;风能、潮汐能、太阳能等;非再生能源非再生能源,它随人类的利用而越来越,它随人类的利用而越来越少,如石油、煤、天然气、核燃料等。少,如石油、煤、天然气、核燃料等。第32页,此课件共126页哦按能源本身的性质分按能源本身的性
17、质分含能体能源含能体能源(燃料能源),如石油、煤、(燃料能源),如石油、煤、天然气、地热、氢等,它们可以直接储天然气、地热、氢等,它们可以直接储存;存;过程性能源过程性能源(非燃料能源),如风能、(非燃料能源),如风能、水能、海流、潮汐、波浪、火山爆发、水能、海流、潮汐、波浪、火山爆发、雷电、电磁能和一般热能等,它们无法雷电、电磁能和一般热能等,它们无法直接储存。直接储存。第33页,此课件共126页哦按对环境的污染情况分按对环境的污染情况分清洁能源清洁能源,即对环境无污染或污染很小,即对环境无污染或污染很小的能源,如太阳能、水能、海洋能等;的能源,如太阳能、水能、海洋能等;非清洁能源非清洁能源
18、,即对环境污染较大的能源,即对环境污染较大的能源,如煤、石油等。如煤、石油等。第34页,此课件共126页哦能源的评价能源的评价能源多种多样,各有优缺点,为了正能源多种多样,各有优缺点,为了正 确选择和使用能源,必须对各种能源确选择和使用能源,必须对各种能源 进行正确的评价。进行正确的评价。第35页,此课件共126页哦能源的评价能源的评价储量储量能量密度能量密度(太阳能和风能密度小)(太阳能和风能密度小)储能的可能性与供能的连续性储能的可能性与供能的连续性能源的地理分布能源的地理分布开发费用和利用能源的设备费用开发费用和利用能源的设备费用运输费用与损耗运输费用与损耗能源的可再生性能源的可再生性
19、能源的品位能源的品位 对环境的影响对环境的影响 第36页,此课件共126页哦第三节第三节 能源与人类文明能源与人类文明 第37页,此课件共126页哦能源更迭与社会发展能源更迭与社会发展人类利用能源的历史,也就是人类认识和人类利用能源的历史,也就是人类认识和征服自然的历史。征服自然的历史。(1)火的发现和利用;火的发现和利用;(2)畜力、风力、水力等自然动力的利用;畜力、风力、水力等自然动力的利用;(3)化石燃料的开发和热的利用;化石燃料的开发和热的利用;(4)电的发现及开发利用;电的发现及开发利用;(5)原子核能的发现及开发利用。原子核能的发现及开发利用。第38页,此课件共126页哦能源更迭与
20、社会发展能源更迭与社会发展人类社会已经历了三个能源时期:人类社会已经历了三个能源时期:薪柴时期;薪柴时期;煤炭时期;煤炭时期;石油时期。石油时期。第39页,此课件共126页哦薪柴时期薪柴时期主要以薪柴等生物质燃料为主要能源的主要以薪柴等生物质燃料为主要能源的 时代,生产和生活水平极低,社会发展时代,生产和生活水平极低,社会发展 缓慢。缓慢。第40页,此课件共126页哦煤炭时期煤炭时期18世纪,以煤炭取代薪柴作为主要能源,世纪,以煤炭取代薪柴作为主要能源,蒸汽机成为生产的主要动力,工业迅速蒸汽机成为生产的主要动力,工业迅速发展,劳动生产力增长很快。发展,劳动生产力增长很快。19世纪,电力成为工矿
21、企业的主要动力,世纪,电力成为工矿企业的主要动力,成为生产和生活照明的主要来源。但这成为生产和生活照明的主要来源。但这时的电力工业主要是依靠煤炭作为主要时的电力工业主要是依靠煤炭作为主要燃料。燃料。第41页,此课件共126页哦石油时期石油时期石油资源的发展,开始了能源利用的新石油资源的发展,开始了能源利用的新时期。近时期。近30年来,世界上许多国家依靠年来,世界上许多国家依靠石油和天然气,创造了人类历史上空前石油和天然气,创造了人类历史上空前的物资文明。的物资文明。进入进入21世纪,核能将成为世界能源的主世纪,核能将成为世界能源的主角,清洁能源的时代也将随之到来。角,清洁能源的时代也将随之到来
22、。第42页,此课件共126页哦能源与国民经济能源与国民经济能源是发展社会生产和提高人民生活能源是发展社会生产和提高人民生活 水平的重要物质基础,是推动国民经水平的重要物质基础,是推动国民经 济发展的强大动力。济发展的强大动力。第43页,此课件共126页哦能源与国民经济能源与国民经济经济的增长和经济发展水平的提高都需经济的增长和经济发展水平的提高都需要能源来支撑,因此,能源消费与经济要能源来支撑,因此,能源消费与经济发展有着密不可分的关系。从世界能源发展有着密不可分的关系。从世界能源消费的增长趋势看,能源消费与世界经消费的增长趋势看,能源消费与世界经济发展的趋势是一致的。济发展的趋势是一致的。第
23、44页,此课件共126页哦能源与国民经济能源与国民经济世界各国经济发展的实践证明,在经济世界各国经济发展的实践证明,在经济正常发展的情况下,能源消耗总量和能正常发展的情况下,能源消耗总量和能源消耗增长速度与国民经济生产总值和源消耗增长速度与国民经济生产总值和国民经济生产总值增长率成正比例关系。国民经济生产总值增长率成正比例关系。第45页,此课件共126页哦能源与国民经济能源与国民经济世界经济和能源发展的历史显示,处于世界经济和能源发展的历史显示,处于工业化初期的国家,经济的增长主要依工业化初期的国家,经济的增长主要依靠能源密集型工业的发展,能源效率也靠能源密集型工业的发展,能源效率也较低,因此
24、能源弹性系数多大于较低,因此能源弹性系数多大于1。第46页,此课件共126页哦能源与人民生活能源与人民生活 人们的日常生活处处离不开能源,不仅人们的日常生活处处离不开能源,不仅衣、食、住、行,而且文化娱乐、医疗衣、食、住、行,而且文化娱乐、医疗卫生等都与能源密切相关。卫生等都与能源密切相关。第47页,此课件共126页哦能源与人民生活能源与人民生活目前我国一次能源消费量已超过俄罗斯,目前我国一次能源消费量已超过俄罗斯,居世界第二位,但由于人口过多,人均能居世界第二位,但由于人口过多,人均能耗水平仍很低,全面建设小康社会仍然是耗水平仍很低,全面建设小康社会仍然是我国人民面临的重要任务。我国人民面临
25、的重要任务。第48页,此课件共126页哦第四节第四节 能源资源生产与消费能源资源生产与消费 第49页,此课件共126页哦能源消费能源消费 当今世界的能源消费当今世界的能源消费仍以石油为主。仍以石油为主。第50页,此课件共126页哦第五节第五节 能源与环境能源与环境 第51页,此课件共126页哦全球环境状况全球环境状况联合国最新公布的研究结果显示,在过联合国最新公布的研究结果显示,在过去去30年中,虽然国际社会在环保领域取年中,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得了一定成绩,但全球整体环境状况持续恶化。国际社会普遍认为,贫困和过续恶化。国际社会普遍认为,贫困和过度消费导致
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