物理人教版2019必修第三册12.4 能源与可持续发展（共34张ppt)

(共34张PPT)
第十二章 电能 能量守恒定律
12.4 能源与可持续发展
引入新课
电能转化为机械能
电能转化为内能
机械能转化为电能
太阳能转化为电能
引入新课
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另外一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。这个规律叫作能量守恒定律。
既然能量是守恒的，不会凭空消失，为什么我们还要节约能源呢？
历史上还有很多人，他们试图发明一种不消耗能量，却能源源不断对外做功的机器——永动机，但结果都以失败而告终！
永动机不可能制成的原因 ？
结论：不同能量形式之间是可以相互转化的。
1.电动机把电能转化为机械能
2.电解槽把电能转化为化学能
3.电热器把电能转化为内能
合作研究1
把刚煮好的热鸡蛋放在冷水中，过一会，鸡蛋的温度降低，水的温度升高，最后水和鸡蛋的温度相同。
是否可能发生这样的现象：原来温度相同的水和鸡蛋，过一会儿水的温度自发地降低，而鸡蛋的温度上升？——鸡蛋自然熟？
2、能量转化的方向性
例如：化学能通过燃烧转化为内能，但是内能不会自发地重新转化为化学能。
能量只能从高温物体传向低温的物体，而不能自发的逆向传递。
1、能量转移的方向性
一、能量转化和转移的方向性
燃料燃烧时一旦把热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用。
二、能量的耗散
热能
光能
热能
光能
热能
光能
热能光能
电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化为内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能
很难把这些内能收集起来重新利用
一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，各种形式的能量最终会转化为内能，但这些内能却很难被人类回收利用，这种现象叫做能量耗散。
便于利用的能量
不便于利用的能量
能量耗散
能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解？
不矛盾，能量耗散表明，在能源利用的过程中，能量在数量上并没有减少。但可利用的品质上降低了，从便于利用变为不便于利用。这是节约能源的根本原因。这说明能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性。
内能总是自发地从高温物体向低温物体转移
而不会自发的由低温物体向高温物体转移
燃料的化学能一部分转化为食物的内能，最终都转化为周围环境的内能而散失，不能被我们再利用。
一辆行驶的小轿车，燃料燃烧产生的内能有370/0通过发动机散热系统排出，370/0直接由排气管排出，只有260/0变为发动机输出的机械能
【例题1】热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象。所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把耗散的能量重新收集、重新加以利用。下列关于能量耗散的说法中正确的是(　　)
A.能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了
B.能量耗散表明，能量守恒定律具有一不定期的局限性
C.能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了
D.能量不可能耗散，能量守恒定律反映了自然界中能量转化的宏观过程可以有任意的方向性
C
典型例题
能源：
是指可产生各种能量或可做功的物质资源的统称。
包括煤炭、原油、天然气、煤层气、水能、核能、风能、太阳能、地热能、生物质能等一次能源和电力、热力、成品油等二次能源，以及其他新能源和可再生能源。
三、能源分类
煤炭 石油
三、能源分类
天然气
1、不可再生能源
特点：无法在短期内再生
2、可再生能源
风能 水能 太阳能 潮汐能 地热能
特点：能够在短期内重新形成或循环利用
【例题2】关于能源及能源利用，下列说法中正确的是 ( )
A. 煤炭、石油和天然气都是化石能源
B. 太阳能电池能够将电能转化为太阳能
C. 由于能量是守恒的，因此没有必要节约能源
D. 水能和风能归根结底来源于太阳能，它们是不可再生能源
A
典型例题
【例题3】关于能量和能源，下列说法中正确的是( )
A. 能量在转化和转移过程中，其总量有可能增加
B. 能量在转化和转移过程中，其总量会不断减少
C. 能量在转化和转移过程中，其总量保持不变，故节约能源没有必要
D. 能量在转化和转移过程中具有方向性，且现有可利用的能源有限，故必须节约能源
D
典型例题
五、能源与社会发展
2、火的使用是人类在能源使用上的第一个里程碑。
3、蒸汽机开始了人类文明的新纪元。
4、内燃机推动了机械化与电气化进程。
柴薪时期
煤炭时期
石油时期
1.能源利用的三个时期是柴薪时期、煤炭时期、石油时期。
燃气轮机和蒸汽轮机的发展,为20世纪中叶大规模发电和航空事业奠定了基础。
六、煤炭和石油的燃烧对环境的危害
(1)温室效应：温室效应是由于大气里温室气体（二氧化碳、甲烷等）含量增大而形成的，石油和煤炭燃烧时产生二氧化碳。
冰山熔化，海平面上升
海水倒灌，土地盐碱化
(2)酸雨：大气中酸性污染物质，如二氧化硫、二氧化碳、氢氧化物等，在降水过程中溶入雨水，使其成为酸雨，煤炭中含有较多的硫，燃烧时产生二氧化硫等物质。
工厂排放废气
酸雨破坏森林
(3)光化学烟雾:氮氧化合物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的紫外线照射后产生的二次污染物质―――光化学烟雾。
汽车排放尾气
汽车尾气对城市的影响
城市机动车尾气污染
七、节约能源的意义
1、人类的生存与发展需要能源,能源的开发与使用又会对环境造成影响。
2、一方面要大力提倡节能,另一方面要发展可再生能源以及天然气、清洁煤和核能等在生产及消费过程中对生态环境的污染程度低的清洁能源。
3.煤炭和石油资源是有限的
【例题4】某城市人口密度大，汽车等交通工具向大气中排放大量碳氢化合物、氮的氧化物等有害物质，最有可能发生的是（　　）
A．酸雨
B．臭氧层空洞
C．光化学烟雾
D．温室效应
典型例题
C
【例题5】关于能量和能源，下列说法正确的是（　　）
A．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造
B．在能源的利用过程中，由于能量在数量上并未减少，所以不需要节约能源
C．自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性
D．能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减少，但能量品质提升了
C
典型例题
课堂小结
能量
能量守恒定律
多种形式
转化：能量可以从一种形式转化为另一种形式
转化的不可逆性：一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
分类
可再生能源
不可再生能源
能源与社会发展
能源的分类与应用
能源分 类方法 能源分 类名称 特点 举例
按形式 或转换 特点分 一次能源 自然形成,未经加工 太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能
二次能源 由一次能源经加工转换而成 焦炭、木炭、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能
按利用 技术分 常规能源 已大规模正常使用 煤、石油、天然气
新能源 正在开发,或有新的利用方式 太阳能、地热能、海洋能、核能
能源分 类方法 能源分 类名称 特点 举例
按可否 再生分 可再生能源 可循环使用 水能、风能
不可再生能源 短期内无法转换获得 煤、石油、天然气
按对环 境污染 情况分 清洁能源 对环境基本上没有污染 太阳能、海洋能、风能、水能
污染能源 会严重污染环境 化石燃料(煤、石油、天然气)
【课堂检测1】
(多选)下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是 （ ）
A．某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加
B．某个物体的能减少,必然有其他物体的能增加、
C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器永远不可能制成
D．石子从空中落下,最后停止在地面上,说明机械能消失了
ABC
【课堂检测2】下列对能量耗散的理解正确的有(　　)
A．能量耗散说明能量在不断减少
B．能量耗散遵守能量守恒定律
C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失
D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性
BD
【课堂检测3】市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示)。在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉爽。该装置的能量转化情况是(　　)
A．太阳能→电能→机械能
B．太阳能→机械能→电能
C．电能→太阳能→机械能
D．机械能→太阳能→电能
A