人教版高三物理选修3-3第十章热力学定律第六节能源和可持续发展导学案

高三物理选修3-3第十章热力学定律第六节能源和可持续发展导学案 【教学目标】 1．能利用熵增加原理认识自然界能量转化的方向性。 2．能从熵增加的角度认识当前环境问题，增强环保意识和可持续发展意识。 【教学重点】 利用熵增加原理认识自然界能量转化的方向性 【教学难点】 熵与能量退降 【自主学习】 一、能量耗散和品质降低 1．能量在数量上虽然守恒，但其转移和转化却具有方向性。 2．在取暖照明、耕田犁地、车钻磨锻、开车驾船……各种各样的活动中，机械能、电能、光能、声能、化学能、核能、生物能……最终都转化成内能，流散到周围的环境中。机械能、电能、化学能都是集中度较高因而也是有序度较高的能量，当它们变为环境的内能后，就成为更加分散因而也是无序度更大的能量。分散在环境中的内能不管数量多么巨大，它也不过能使地球、大气稍稍变暖一点，却再也不能驱动机器做功了。这样的转化过程叫做“能量耗散”。各种形式的能量向内能的转化，是无序程度较小的状态向无序程度较大的状态的转化，是能够自动发生、全额发生的。然而，反过来的转化总是不自发的。 3．热机中的确进行着内能向机械能的转化，但我们由热力学第二定律知道，这种转化是有条件的，即环境中必须存在着温度差，而且内能不能全额转化为机械能。因此，从可被利用的价值来看，内能较之机械能、电能等，是一种低品质的能量。由此可知，能量耗散虽然不会使能的总量减少，却会导致能量品质的降低，它实际上将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式。煤、石油、天然气等能源储存着高品质的能量，在利用它们的时候，高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能。 二、能源与人类社会发展 1．能源是社会存在与发展永远不可或缺的必需品，是国民经济运行的物质基础。它与材料、信息构成现代社会的三大支柱。能源科技的每一次突破，都带来了生产力的巨大飞跃和社会的进步。 2．能源 （1）定义：凡是能够提供能量的物质资源都叫做能源。石油、天然气在燃烧时可以提供能量，它们是能源。水流和风可以提供能量，它们也是能源。能源的利用过程，实质上是能量的转化与转移过程，但不能说能源就是能量。 （2）能源分类 类别 常规能源新能源 新能源 一次能源 可再生能