(共33张PPT)
20.2 开发新能源
第二十章 能源与能量守恒定律
从身边的问题出发
图1 甲是80 年代我国农村做饭的情景，燃烧的是玉米秸秆，整个灶房充满着烟味，屋子里到处都是灰尘；图乙是现代我国农村做饭的情景，使用的是电，厨房内没有一点烟尘。
造成这种差别的主要原因是使用能源(玉米秸秆、电能）的类型不同，可见能源的开发和利用极大地提高了人们的生活水平。
知识拓展
什么叫“新能源”？
答：1980年联合国召开的“联合国新能源和可再生能源会议”对新能源的定义为：以新技术和新材料为基础，使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用，用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源，重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能等。
知识点
太阳能——永恒的动力之源
知1－讲
1
1. 太阳内部氢核聚变释放的核能以光和热的形式向四周辐射出去。
2. 太阳能的传播：太阳是一个巨大的能源，它不断地向四周辐射以光和热为主要形式的能量，其中到达地球表面的太阳辐射功率达1.7×1014 kW。
太阳是一个巨大的“核能火炉”。
知1－讲
3. 吸收和利用太阳能的四种主要途径
(1)被植物、微生物吸收，通过植物的光合作用把太阳能转化和储存起来，再以草木、沼气、煤、石油、天然气等燃料的形式释放出来；
(2)大气、水循环：通过大气和水分的升腾循环，再通过风、流水、波浪、海流等释放出来；
(3)被海洋吸收：被海洋吸收，成为海洋的内能；
(4)直接利用：被人们直接利用，如太阳能热水器、太阳灶等。
知1－讲
4. 直接利用太阳能的方式
直接利用太
阳能的方式 能量转化 举例
光热转换 太阳能转化为内能 太阳能热水器、太阳灶等
光电转换 太阳能转化为电能 太阳能电池
光化转换 太阳能转化为化学能 用太阳能制氢，驱动小汽车
知1－讲
5. 太阳能的优缺点
优点 能量十分巨大，供应时间长，分布广阔，获取方便，安全、清洁、无污染，是人类未来开发利用的理想的可再生能源
缺点 分布分散，太阳能功率变化大、不稳定，不易连续使用，光电转换效率低，转换系统成本高
知1－讲
知识广角
太阳能电池：
(1) 原理：光电效应；
(2)能量转化：太阳能转化为电能；
(3)优点：太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点。太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用。
知1－讲
例 1
[济南莱芜区模拟] 人类利用太阳能的实质，是将太阳能转化为其他形式的能量供人们使用，在现有技术下，太阳能不能直接转化为( )
A. 内能 B. 电能
C. 机械能 D. 化学能
C
知1－讲
思路导引：太阳能转化为其他形式能量的方式有三种：一是光热转换，例如用太阳能集热器把水加热；二是光化转换，把太阳能转化为化学能；三是光电转换，把太阳能转化为电能，故只有C 项符合题意。
知1－讲
①判断太阳能与其他形式能相互转化的方法
(1)太阳能和其他形式能的转化
知1－讲
(2)采用从一般到特殊的思维方法
可由分析一般实例中能量转化的方法，来分析太阳能利用过程中的能量转化。即看转化前消耗了什么形式的能量，转化后得到了什么形式的能量，最后得出结论。
知2－讲
知识点
核能——造福人类的“神火”
2
1. 定义：原子核内部蕴藏的巨大能量，叫做原子核能，简称核能。
2. 释放核能的方式：核裂变(链式反应)；核聚变(热核反应)。
3. 核裂变——链式反应
(1)定义：较重的原子核裂变为较轻的原子核的一种核反应。
知2－讲
(2)链式反应：科学家研究发现，如用中子作为“炮弹”去轰击铀核，不仅能使铀核分裂，同时还会放出2~3 个中子及一定量的核能，这2~3 个中子又使2~3 个铀核分裂，
放出更多的中子，使更多的
铀核裂变，这种铀核裂变的
引发过程，叫做链式反应。
知2－讲
(3)应用：核爆炸——原子弹；可控核裂变——核反应堆。
(4)核电站：利用核能发电。
①原理：通过核反应堆控制链式反应的速度，缓慢、平稳地释放核能。
②组成：核反应堆、热交换器、汽轮机、发电机等。
③能量转化：核能——水和水蒸气的内能——发电机转子的机械能——电能。
知2－讲
知识拓展
核电站的优势：
一是核电站只需消耗很少的核燃料，就可以产生大量的电能。
二是核电站不排放烟尘和二氧化碳、二氧化硫等有害气体，对环境的污染比火力发电站小得多。
知2－讲
三是从长远看，核能发电成本低于火力发电，核能发电特别适合缺少煤、石油和水力资源的地方。核电站虽然有很多优点，但要防止放射性物质的核泄漏，避免放射性物质对环境的污染，确保安全。核能利用的优点和缺点
知2－讲
优点 ①核能十分巨大，它能极大地补充人类能源的不足，使用核能可以节约常规能源
②核能能够解决能源分布不平衡的问题
缺点 ①核能属于一次能源，它不可再生
②核反应堆中会产生核废料，存在核污染，产生核辐射，会对地球生物造成伤害
③治理核废料过程中，代价较高
知2－讲
4. 核聚变——热核反应
(1)定义：在超高温条件下，可将两种质量较轻的原子核，聚合成一个较重的原子核，这种反应叫做核聚变。
(2)热核反应：核聚变要求氘和氚具有很高的温度，在反应过程中要把反应物质加热到千万摄氏度以上才能发生大规模的核聚变。因此，聚变反应又称为热核反应。
知2－讲
(3)应用：目前，核聚变应用只限于核爆炸(氢弹)，人类正致力于探索控制核聚变的途径，使热核反应的能量缓慢地释放出来。
知2－讲
5. 核裂变和核聚变的比较
核裂变 核聚变
条件 用中子轰击较大原子核 超高温
释放核能的大小 巨大 更加巨大
能否控制 可人为控制 目前不可控制
应用 原子弹、核电站 氢弹
知2－讲
思想方法
类比法
把铀的链式反应类
比成火柴棒的燃烧。
知2－讲
例2
[厦门思明区校级二模] 下列关于核能开发的说法
中，你认为正确的是( )
A. 开发核能会带来可怕的核泄漏，产生放射性污染，所以人类应停止开发核能
B. 核能是一种稳定、高效、清洁的可再生能源，是其他新能源不可能替代的
C. 福岛第一核电站开发核能是利用可控核裂变过程中释放的核能
D. 核反应堆是一种能够控制的链式反应装置，地震等自然灾害不会对它造成影响
C
知2－讲
思路导引：核泄漏造成的核辐射会使周边环境严重污染，但合理开发核能能解决人类能源危机，A 错误；核能是一种相对较为清洁的能源，但属于不可再生能源，B 错误；核电站是利用原子核裂变发生链式反应时释放的大量能量来发电的，是可控制的，C 正确；核反应堆是可以进行链式反应的可控装置，但地震等自然灾害可能对核反应堆造成影响，甚至发生核泄漏，D 错误。
知2－讲
②核能获得的方式及其应用
知2－讲
特别提示
自然界的事物都具有两面性，例如核能的利用既有有利的一面，同时也存在不利之处。核能使用时存在的缺点有：
(1)核能存在核污染，产生核辐射，会对地球生物造成伤害。
(2)核反应堆中会产生核废料，在处理核废料过程中，代价较高。
知2－练
1. 人类对核能的开发和利用不断取得新的进展。根据目前的科研水平，你认为下列关于原子弹和核电站的说法正确的是( )
A. 核电站能控制核裂变的反应速度
B. 原子弹对核聚变的链式反应不加控制
C. 原子弹利用核裂变，核电站利用核聚变
D. 原子弹利用核聚变，核电站利用核裂变
A
知3－讲
知识点
其他新能源
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1. 海洋能
海洋能指海洋中所蕴藏的各种可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能等。这些能源都具有可再生性和不污染环境等优点，是一种亟待开发利用的具有战略意义的新能源。
知3－讲
2. 风能
风能与其他能源相比，具有明显的优势，它蕴藏量大，是水能的10 倍，分布广泛，对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。目前风能最常见的利用形式为风力发电。
知3－讲
3. 地热能
地球内部热源可来自重力分异、潮汐摩擦、化学反应和放射性元素衰变释放的能量等。放射性热能是地球主要热源。中国地热资源丰富，闻名世界的西藏羊八井地热电站的发电量已占拉萨电网发电总量的40% 以上。
4. 氢能：氢能具有高效、干净、易贮存和可运输等特点。
知3－讲
知识拓展
潮汐发电：
将海水的动能通过发电机转化为电能。
涨潮时，海水从导流孔流入水库的同时推动水轮机带动发电机发电；落潮时，水库的水从导流孔流向大海的同时推动水轮机带动发电机发电。
开发新能源
能源
太阳能
核能
新能源
开发新能源
1. 太阳能：目前人们利用太阳能的方式主要有两种：
一种是用集热器把水等物质加热；另一种是用太阳
能电池将太阳能转化为电能。
2. 核电站和原子弹是利用核裂变来工作的，核电站控
制核裂变的反应速度，原子弹不控制核裂变的反应
速度。氢弹是利用核聚变来工作的。
3. 核电站中发生的能量转化：
核能→内能→机械能→电能。
