12.4 能源与可持续发展 课件34张PPT

第4节能源与可持续发展
第十二章电能 能量守恒定律
地球上可供使用的传统能源是有限的，是不可再生的．煤和石油是地球在几十亿年中积攒下来的不可再生能源，它们是有限的．按20世纪末的消费量估算，已经探明的可供开采的石油和天然气，也许只能维持几十年，即使是储量最多的煤炭，也不过维持开采200多年．自从煤炭和石油成为人类社会的主要能源以后，人类便开始大量消耗自然界用几十亿年积累起来的(财富)资源．随着生产的发展和生活水平的提高，迅速增长的能量消耗与日益耗竭的能源之间矛盾加剧，如果没有新的能源供应，世界将面临能源短缺的危机．
新知探究
知识点 能量守恒定律
(1)内容: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)表达式:?????增=?????减。
?
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知识点 能量守恒定律
例：在高h＝0.8 m的光滑水平桌面上放着一个质量M＝2 kg的木块，一颗质量m＝10 g的铅弹从水平方向射中木块，把木块打落在地面上，落地点与桌边的水平距离s＝0.4 m．铅弹射中木块后留在木块内，铅的比热容c＝1.3×102 J/(kg·℃)，g取10 m/s2.设增加的内能有η＝60%使铅弹温度升高，铅弹的温度升高多少摄氏度？
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知识点 能量守恒定律
解析：
答案：93 ℃
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知识点 能量转移或转化的方向性
(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。
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。
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名师指点
能量转移的方向性
在热传递过程中，热量职能自发地从高温物体转移到低温物体。如果要使热量从低温物体向高温物体转移，就需要消耗其他形式地能量，例如电冰箱就需要消耗电能。
知识点 能量转移或转化的方向性
(2)能量耗散 反映了能量转化的方向性。
①定义: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。
②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。
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名师指点
能量耗散
刹车时，由于摩擦，动能转化为内能散失掉了，我们不能再利用这些内能驱动汽车。
知识点 能源的分类与应用
(1)能源的分类
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{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}分类标准
类别
定义
举例
能否从自然界直接获取

一次能源
可以从自然界中直接获取的能源
风能、石油、天然气、煤、太阳能、潮汐能、地热能、核能等
二次能源
无法从自然界中直接获取的能源
电能、汽油、柴油、煤油等
知识点 能源的分类与应用
(1)能源的分类
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{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
能源是否可以再生

可再生能源
在自然界可以再生的能源
太阳能、风能、地热能、水能、生物质能等
不可再生能源
短时间内无法再生的能源
煤、石油、天然气、核能等
知识点 能源的分类与应用
(1)能源的分类
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{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
对环境的影响

清洁能源
不排放污染物的能源
太阳能、电能、水能、地热能等
污染能源
利用过程中 会污染环境的能源
煤、石油、天然气等
知识点 能源的分类与应用
(1)能源的分类
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{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
人类开发早晚和使用情况

规能源
已大规模开发和使用的能源
煤、石油、天然气、水能等
新能源
现在刚开始开发或正在积极研究、有待推广的能源
核能、太阳能、潮汐能、风能、地热能等
知识点 能源的分类与应用
(2)能源的利用
①太阳能发电:太阳能是清洁能源,通过太阳能电池可将太阳能直接转化成电能。我国是最大的光伏产品制造国。
目前太阳能发电还处于起步阶段，太阳能电池板地转化效率还有待于进一步提高。
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知识点 能源的分类与应用
(2)能源的利用
②水力发电:水能是可再生能源，水的机械能一+水轮机的机械能一+带动发 电机转子转动+电能。水力发电成本低，但受到地理条件的限制。我国水电装机总量居世界第一。
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知识点 能源的分类与应用
(2)能源的利用
③风能发电:为增加风力发电的功率，凤车需成群工作，成为“风车田”。风力发电也受地理条件的限制。我国风电装机容量居世界第一。
风能是一种情节无污染地可再生资源，风力发电把风的动能转化为电能。
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知识点 能源的分类与应用
(2)能源的利用
④核能发电:核电站是利用可控制的核裂变来发电的
由于核电站一旦发生核泄漏事故,就可能发生严重的危害，且核废料仍具有放射性，所以要严格遵中安全措施和安全标准。
核电站的建设能极大地解决能源分布不均的问题，但由于核泄漏事故的危害大，其安全性应高度重视。核电站的核心设备使核反应堆。
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知识点 能源的分类与应用
核电站的安全性要高度重视。我国具有完全自主知识产权的三代百万千瓦级核电技术电站——华龙一号，其安全指标和技术性能达到国际最先进的三代水平。
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知识点 能源的分类与应用
例1：太阳能是天然的洁净能源，目前对太阳能的研究和议论已经相当多，但今天对太阳能的利用还是非常有限的．其主要原因是(　　)
A．难以将阳光有效地聚集
B．核能更为有效
C．尚未开发出有效的收集和储存太阳能的系统
D．太阳能系统尚不安全
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知识点 能源的分类与应用
解析：目前阳光聚集的问题已解决；核能的利用与开发太阳能的技术不存在因果关系；目前尚未开发出有效的收集和储存太阳能的系统．故应选C.
答案：C
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知识点 能源的分类与应用
例2：某地区的平均风速是6 m/s，已知空气密度为1.3 kg/m3，此地有一风车，其叶片转动而形成一个半径为20 m的圆面，假如这个风车能将此圆内10%的气流动能转化为电能，求这个风车发电的功率．
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知识点 能源的分类与应用
解析：
答案：1.76×104 W
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知识点 能源与社会发展
(1)人类对能源的利用
柴薪时期 煤炭时期 石油时期 多能源结构时期
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。
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知识点 能源与社会发展
(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。
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。
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新知探究
知识点 能源与社会发展
(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，主要体现在两个方面:一方面要大力提倡节能，另一方面要发展可再生能源和清洁能源。
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新知探究
1．为了节能减排，我国大力发展新能源汽车。如图所示电源正在给电动汽车中的锂电池充电，下列说法正确的是（　　）
A．充电时电能全部转化为汽车的机械能
B．充电时电能全部转化为锂电池的化学能
C．汽车加速运动时锂电池减少的化学能部分转化为汽车动能
D．汽车匀速运动时锂电池减少的化学能全部转化为汽车动能
课堂训练
解析：AB．充电时电能转化为锂电池的化学能，但不是全部转化，选项AB错误；
C．汽车加速运动时锂电池减少的化学能部分转化为汽车动能，部分转化为其他形式的能，选项C正确；
D．汽车匀速运动时动能不变，锂电池减少的化学能全部转化为其他形式的能，选项D错误。
故选C。
答案：C
课堂训练
2.关于家用电器工作时发生能量转化的描述，下列说法正确的是(　　)
A．电饭煲将内能转化为电能
B．电熨斗将机械能转化为电能
C．手摇发电机将机械能转化为电能
D．电吹风将机械能转化为电能
课堂训练
解析：A、电饭煲、电熨斗都是将电能转化为内能，故选项AB错误；
C、手摇发电机是将机械能转化为电能，故选项C正确；
D、电吹风是将电能转化为风能，故选项D错误．
答案：C
课堂训练
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
课堂训练
解析：帽子上的太阳能电池板将太阳能转化为电能，供小电扇工作．小电扇工作时消耗电能，将电能转化为扇叶的机械能．故选A．
答案：A
课堂训练
4．能源短缺和环境恶化指的是( )
①煤炭和石油的开采与技术有关，在当前技术条件下，煤炭和石油的开采是有限度的，这叫能源短缺
②煤炭和石油资源是有限的，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，这叫能源短缺
③煤炭和石油具有大量的气味，在开采、存放和使用过程中这些气味会聚存在空气中污染空气，使环境恶化
④大量煤炭和石油产品在燃烧时排出的有害气体污染了空气，改变了成分使环境恶化
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
课堂训练
解析：能源短缺简单地说就是能源储备量不能满足人类的需求．它可以分为相对性短缺（技术性短缺）和绝对性短缺（资源性短缺）．相对性短缺是指由于人的使用方式不恰当，使用效率不高造成的短缺；绝对性短缺是由于存储总量有限造成的．环境恶化是指资源破坏、生态破坏、土地沙化、物种减少、人类环境恶化、沙尘暴、水土流失等等．
故选D．
答案：D
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谢谢