12.4 能源与可持续发展 课件 （30张PPT） 高二物理 人教版2019 必修第三册

(共30张PPT)
第十二章 电能 能量守恒定律
第4节 能源与可持续发展
1.通过列举各种实例，知道能量是如何转化的，理解能量守恒定律。
2.知道能量转移或转化的方向性，知道能量耗散。
3.知道能量的分类与应用，知道能源与社会发展的关系。
4.了解能源的开发与利用所带来的环境污染问题，认识环境污染的危害。
我们知道，内能可以转化成电能，电能可以转化成光能、内能或机械能......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？
01 能量守恒定律
化学能转化为内能和机械能
风能转化为电能
1.能量的变化
电能转化为内能
太阳能转化为电能
光能转化为化学能
化学能转化为电能
能量的形式没改变
能量的形式发生变化
能量转移
能量转化
无论能量发生转移还是转化，总能量保持不变
能量变化
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一个物体，而在转化或转移过程中，能量的总量保持不变。
2.能量守恒定律
3.永动机不可能制成
不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器叫永动机。
（人们把这种不消耗能量的永动机叫第一类永动机）。
磁力永动机
滚珠永动机
软臂永动机
螺旋永动机
水塔式永动机
17～18世纪许多机械专家就已经论证了永动机是不可能的法国科学院在1775年就正式决定，不再研究和试验任何永动机。
根据能量守恒定律，任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为另一种形式，而不能无中生有地制造能量，因此第一类永动机是不可能制成的。
4.永动机不可能制成的原因：
(1)能量守恒定律同生物进化论、细胞的发现被恩格斯誉为19世纪的三个最伟大的科学发现。
(2)能量守恒定律是在无数实验事实的基础上建立起来的，是自然科学的普遍规律之一。
(3)自然界一切已经实现的过程都遵守能量守恒定律。凡是违反能量守恒定律的过程都是不可能实现的，例如“永动机”只能以失败而告终。
(4)机械能守恒定律只是能量守恒定律的特例。
5.能量守恒定律的意义：
思考：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
不可能发生
02 能量转化和转移的方向性
1.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，即一切与热现象有关的宏观过程都有方向性。
(2)能量的转化具有方向性:如机械能可以自发地完全转化为内能，但内能不能自发地且不能完全转化为机械能。
(1)能量的转移具有方向性:如热量可以自发地从高温物体传给低温物体，但不能自发地从低温物体传给高温物体。
2.能量的耗散
在能量转化过程中，散失到环境中的内能很难收集起来重新利用，这种现象叫能量的耗散。
能量耗散是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。
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。
3.为什么要节约能源
能量耗散表明，在能源的利用过程中,能量的总量守恒,但在可利用的品质上降低了，从便于利用的能源变成不便于利用的能源。这是自然界的能量虽然守恒,但需要节约能源的根本原因。
能源的分类
水能
风能
潮汐能
可再生能源
不可再生能源
煤炭
石油
天然气
03 能源的分类与应用
太阳能发电
2015年年底，我国太阳能光伏发电累计并网容量达到4.158×107 kw。
三峡水电站
葛洲坝水电站
水力发电
到2015年中国水电装机总量突破3×108 kw，约占全球水电装机总量的1/4，居世界第一。
风能发电
我国风力发电开发走在了世界前列，装机容量居全球第一。
连云港临港产业区风车田
新疆达坂城风车田
大亚湾核电站
秦山核电站
核能发电
我国的核能发电技术已居于世界领先地位。
华龙一号压力容器
1.人类对能源的利用
自工业革命以来，煤和石油成为人类的主要能源。到了20世纪50年代，世界石油和天然气的消耗量超过了煤炭。
随着核能的和平利用以及其他新能源技术的发展，人类对能源的利用正从第三个时期(石油时期)向多能源结构时期过渡。
柴薪时期
煤炭时期
石油时期
04 能量与社会发展
2.能源问题
（1）能源危机:能源是人类社会活动的物质基础，随着人口迅速增长、经济快速发展、工业化程度提高,造成能源短缺。
以今天的开采和消耗速度，石油储藏将在百年内用尽，煤炭资源也不可能永续利用。
石油 天然气 煤炭
（2）能源消耗对环境的影响：化石能源的大量消耗，一方面造成了环境污染，另一方面改变了大气的成分，甚至加剧了气候变化，例如加剧了温室效应，引发了雾霾等。
①温室效应
两级冰雪融化，海平面上升
海水倒灌、耕地盐碱化
②酸雨
被酸雨破坏的森林
世界三大酸雨分布区
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。
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，主要成分是臭氧。
1943年洛杉矶光化学烟雾事件
3.可持续发展的核心是追求发展与资源、环境的平衡：既满足当代人的需求，又不损害子孙后代的需求。
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，推动形成人与自然和谐发展的生态文明。
1.如图所示是一种新型节能路灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。关于节能路灯的设计解释合理的是( )
A. 太阳能电池板将太阳能转化为电能
B. 小风扇是用来给太阳能电池板散热的
C. 小风扇是风力发电机，将电能转化为机械能
D. 蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能
A
2.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
3.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
1.能量守恒定律：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其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变
2.能量的耗散：一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
3.能源的分类：可再生能源与不可再生能源
4.能量与社会发展