物理：教科版 选修3-3 第5章 能源与可持续发展 （章综合）

能源与可持续发展 引入： 能源和环境是两个全球所关注的问题，能源是现代社会生活的重要物质基础，而常规能源的有限储藏量与人类的需求存在矛盾，同时大量消耗常规能源带来了环境问题，正确地协调和解决这一矛盾和问题是生活在地球上每一个人的职责． 一、常规能源 1．能源：凡是能够提供可利用能量的物质统称为能源． 2．常规能源：人们把煤、石油、天然气叫做常规能源，人类消耗的能量主要是常规能源． 露天煤矿 海上石油开采 海上天然气开采 3．常规能源的储藏是有限的． 4．常规能源的大量消耗带来了环境问题 （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． （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． （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． 被酸雨毁坏的森林 二、绿色能源的开发和利用 绿色能源：在释放能量或能量转化过程中对环境不造成污染的能源叫绿色能源． 人类可开发和利用的绿色能源主要有下列几种： 　1．风能 2．水流（河流、潮汐）能．风能和水流能是“可再生能源”而石油、煤炭是不可再生能源． 3．太阳能 4．核能等等． 新疆风车田发电 葛洲坝水电站 藏北利用太阳能的设备 浙江秦山核电站 小结： 常规能源储存量有限，在利用过程中会带来环境污染。 新能源的开发和利用成为当务之急． 再见 $$ 能源与可持续发展 【教学目的】 1、了解什么是能源，什么是常规能源，知道常规能源的储量和人类需求的矛盾 2、了解常规能源的使用和环境污染方面的关系 3、了解哪些是清洁能源，哪些是可再生能源 【教学重点】 1、能源、常规能源、可再生能源的教学 2、能源和环境之间的关系[来源:Z,xx,k.Com] 【教学难点】 能源和环境之间的关系 【教具准备】 投影仪 【教学过程】 引入 热力学第二定律告诉我们，很多与热现象有关的物理过程都是不可逆的。涉及内能的能量转化过程具有方向性，这在上一节已经提到过了。在本节，我们讨论这种方向性的现实意义。 一、能源 一段木料燃烧后化为灰烬，能够释放给我们所需要的能量。然而，灰烬却不能立即被合成而成为一段木料。但是，我们至少可以将灰烬作为肥料施在一颗小树苗上，促成它长成一段未来的木料，以供人类（可能是种树、施肥者的子孙，也可能是别人的子孙）再次燃烧。 在这一人与资源的交互行为中，我们会发现，首先，能量转化的方向性并没有被破坏，也就是说，热力学第二定律仍被得到尊重。其次，这将形成了一个循环，因为只要时间足够，让树苗成长成为木料的数目大于我们燃烧木料的数目，它就不会破坏需求与资源的动态平衡关系。其三，在这个循环中，必须要有第三者参与——如果没有太阳的光合作用，循环就终止了——所以人与资源（树木）之间并不是“今天你给我，明天我还给你”的关系（我们与其说在燃烧树木，还不如说是在利用储存的太阳能）。其四，这种循环还有一种隐忧，那就是：灰烬“成为”树木的速度要远远小于树木变成灰烬的速度，表面的平衡是以内部数量上的不平衡为代价的。 以上的四点中，第三点事实上已经决定了循环“返回”过程的速度（不能由人类操控），第二点和第四点则意味着人类的行为、世界观对“平衡”能否被破坏有着直接的关系。 在工业化时代到来之前，人们过着田园牧歌式的生活，没有电器、没有汽车、没有空调，人类使用大自然的资源只是为了满足最基本的生活需求，因此，这种“平衡”没有被破坏。 随着工业化时代的到来，这种状况立即显现出危机，循环就要被终止了。于是，人们想到了地底下的资源：煤和石油。他们提供的能量很有用，燃烧的速度和效能和木材相差无几。但是，形成煤和石油的速度比长成树木的速度，就不能同日而语了！可以这样说，人们自从使用煤的第一天起，就没有想到一个可能形成循环的问题，更不用说什么平衡了。所以，煤和石油事实上是一种坐吃山空的资源：我们今天用得越多，我们的子孙将来可以使用的就越少。 在不久的将来，人们用完了所有的煤和石油，会怎么办？这是一个令社会学家睡不安枕的问题。 然而，经济学家们却不这样看。经济学教授给学生们讲课，出了这样一个题目：地底下现有石油储量X吨，近五年的开采量是Y吨/年，请预测石油将在多少年后被开采完？有的学生开始用计算器摁键：X/Y = ? …这样的学生被认为是经济学的盲者。教授的观点是：永远也开采不完。因为，随着石油储量的减少，开采的成本会加大，成本大于销售价格时，市场规律决定了人们在也不会去开采石油了。此时石油存在事实已经失去了利用价值，任它在地底下沉睡多少年也和我们没有关系了。