2.4 能源与可持续发展 课件 (1)

课件17张PPT。第4节 能源与可持续发展1．知道能量转化和转移的方向性．
2．了解能源开发与可持续发展．
3．了解能源对人类社会发展的重要意义，养成自觉节约能源的好习惯．
一、能量转化和转移的方向性
?能量转化和转移的方向性
自然界实际进行的与热现象有关的一切宏观过程都是有_____性的_______的过程．
(1)机械能与内能间转化的方向性：_______可以完全转化为_____，反过来，_____不可能_____地完全回收，全部再变为机械能．
(2)热传递过程中的方向性：在热传递的过程中，内能总
是_____地从_____物体向_____物体转移，而不能_____地从_____物体向_____物体转移．
方向不可逆机械能内能内能自发自动低温高温自动低温高温?热机的效率
热机是将内能转化为机械能的装置，它从高温热源吸收热量，一部分用来做功，同时向低温热源放出热量，它的效率_______达到100%.
二、能源开发与可持续发展
?在自然界中，除机械能外，常见的能量还有_____、_____、_______、_____等．
?常规能源主要有___、_____、_______等．
不可能内能电能化学能核能石油煤天然气思考　效率为100%的发动机能被制造出来吗？它是否违背能量守恒定律？
提示　效率为100%的发动机不能被制造出来，因为它虽然不违背能量守恒定律，但它违背了能量的转化和转移具有方向性的规律.一、能量转化和转移的方向性
二、能源开发与可持续发展
?能源：所谓能源就是指可以被利用的能量资源．包括常规能源(煤、石油、天然气等)和新能源(风能、地热能、太阳能、核能等)．常规能源的储藏是有限的．
?能源危机与节约能源：目前世界上主要消耗的煤、石油、天然气等矿物质，按其在地球上已探明的储量和目前的开采速度，这些能源几代之后将不复存在，出现能源短缺极为严重的现象．
能源的利用是有条件的，也是有代价的，所以自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源以保证可持续的能源生产和消费．
教材资料分析
讨论与交流
有人认为，我们国家现在经济条件好了，浪费一点资源没有关系；甚至认为从某种角度说，浪费资源反而有利于扩大消费，发展内需和国家经济建设．你是如何看待节能问题的？
在日常生活中，你曾经采取过哪些节能措施？你觉得有效吗？
把你对节能的想法和做法跟其他同学讨论交流．
点拨　能量不能无中生有，虽然能量是守恒的，但能量从可利用能量向不可利用能量的转化过程是不可逆的．现在，地球上的可利用能源越来越少，所以不应该浪费能源．
节能的办法主要是提高能源的利用效率.能源的利用与环保问题【典例1】 二氧化碳对长波辐射有强烈的吸收作用，行星表面发出的长波辐射到大气以后被二氧化碳截获，最后使大气升温，大气中的二氧化碳像暖房的玻璃一样，只准太阳的热辐射进来，却不让室内的长波热辐射出去，大气中的二氧化碳的这种效应叫温室效应．这是目前科学界对地球气候变暖进行分析的一种观点，根据这种观点，下列说法不成立的是 (　　)．A．在地球形成的早期，火山活动频繁，排出大量的二氧化碳，当时地球的气温很高
B．经过漫长的年代，地壳岩石和气体二氧化碳发生化学反应，导致二氧化碳减少，地球上出现了生命
C．由于工业的发展和人类的活动，导致二氧化碳在空气中的含量增大，地球上的气温正在升高
D．现在地球正在变暖的原因是工业用电和生活用电的急剧增加，是电能和其他形式的能转化为内能
解析　地球形成的早期，地壳不如现在牢固，地球不如现在稳定，火山活动频繁，符合地质的发展规律．由于火山的喷发，排出大量的二氧化碳，这是必然的现象，进而导致当时地球的气温很高．地球上的岩石由于多种原因，其中包括岩石中的矿物成分与水、氧气、二氧化碳发生化学反应，使岩石进一步分化，最后形成土壤，二氧化碳减少，形成了生命适合生存的条件．由于工业的发展和人类的活动，大量地使用常规能源，导致二氧化碳在空气中的含量增大，地球上的气温正在升高，生活用电和工业用电是电能和其他形式的能的转变，会产生热．四个选项都很正确，但就温室效应这一观点而言A、B、C正确．
答案　D
借题发挥　掌握温室效应的意义和作用，注意此类知识与其他学科知识的综合．
【变式1】 根据能量转化与转移的方向性，下列判断不正确的是 (　　)．
A．电流的电能可能全部转变为内能
B．在火力发电中，燃气的内能不可能全部转变为电能
C．热机中，燃气内能不可能全部转化为机械能
D．在热传导中，热量不可能自发地从高温物体传向低温 物体
解析　根据能量的转化与转移具有方向性和不可逆性得，A、B、C正确，D错误．
答案　D
【典例2】 为了测量太阳的辐射功率，某人采取如下简单实验．取一个横截面积是3×10－2m2的不高的圆筒，筒内装水0.6 kg，用来测量射到地面的太阳能．某一天中午在太阳光直射2 min后，水的温度升高了1 ℃.求：
(1)在阳光直射下，地球表面每平方厘米每分钟获得的能量．[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
(2)假设射到大气顶层的太阳能只有43%到达地面，另外57%被大气吸收和反射，而未到达地面．你能由此估算出太阳辐射的功率吗？(日地距离为1.5×1011 m)
能量的转化和守恒太阳是向四面八方均匀辐射的，上述球面每秒接受到的太阳能即为太阳的辐射功率P.上述球面的面积为4πr2，其中r＝1.5×1011 m，所以辐射功率P≈4πr2×0.163＝4π×(1.5×1011×102)2×0.163 W≈4.6×1026 W.
答案　(1)4.2 J　(2)4.6×1026 W
【变式2】 一水电站，水流的落差为20 m．水流冲击水轮发电机后，水流能20%转化为电能．若发电机的功率为200 kW，则每分钟流下的水量是________m3.(取g＝10 m/s2)
解析　设每分钟水的流量为Q，则在1分钟内流下的水的质量m＝ρQ，
则在1分钟内流下的水减少的重力势能
ΔEp＝mgh＝ρQgh①
答案　300