12.4能源与可持续发展 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

人教版物理必修三 第十二章 电能 能量守恒定律 第四节 能源与可持续发展 引入新课 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。 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? 任何人类活动都离不开能量,不同形式的能量可以互相转化 A B hA hB 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。这个规律叫作能量守恒定律。 一、能量守恒定律： 机械能守恒定律告诉我们: 机械运动的物体具有动能和势能，且可以相互转化。 电能转化为内能、光能和机械能。 二、能量转移或转化的方向性 讨论交流 1.把刚煮好的热鸡蛋放到冷水中，过一会，鸡蛋的温度降低，水的温度升高，最后二者温度相同。是否可以发生这样的现象：原来温度相同的鸡蛋和水，过一会水的温度自发地降低，而鸡蛋的温度上升？ 2.如图是儿童玩滑梯的照片,儿童从滑梯的顶端滑到底端的过程中机械能转化为内能,儿童能从周围环境中吸收热量,自动地再从底端返回滑梯顶端吗? 热量从温度高的物体自发地传给温度低的物体；“自发地”，指的是没有任何外界的影响或帮助。 某种变化有自动发生的趋势，一旦发生就无需借助外力，可以自动进行，这种变化称为自发变化。 Q 会自动发生 低温物体 高温物体 有没有可能发生这样地现象，热量自发地从低温物体传给高温物体，使低温物体的温度越来越低，高温物体的温度越来越高？ 热量不能自发地从低温物体传给高温物体 Q 不会自动发生 低温物体 高温物体 1.能量转移或转化的方向性 自发变化的共同特征—不可逆性，任何自发变化的逆过程是不能自动进行的。 电冰箱内部的温度比外部低，为什么致冷系统还能够不断地把冰箱内的热量传给外界的空气？ 这是因为电冰箱消耗了电能，对致冷系统做了功。一旦切断电源，电冰箱就不能把其内部的热量传给外界的空气了。相反，外界的热量会自发地传给电冰箱，使其温度逐渐升高。 讨论交流： ① 热量能自发地从高温物体传给低温物体，热量却不能自发地从低温物体传向高温物体。 ② 要将热量从低温物体传向高温物体，必须有外界的影响和帮助，就是要有外界对其做功才能完成。 ③热传导的方向性：两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体；要实现相反过程，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化。 结论： 热学过程的方向性（实例） 1、热传导的方向性 2、扩散现象有方向性 3、能量转化有方向性 功  热：可自动进行(如摩擦生热、焦耳实验) 热  功：不可自动进行 (焦耳实验中，不可能水温自动降低推动叶片而使重物升高) 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。 能量转移或转化的方向性 2.能量耗散 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。 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。 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。 耗散的能量损失了吗？ 那为什么还要节约能源呢？ 讨论交流： 3、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。 三、能源分类与应用 1．能源：凡是能够提供可利用能量的物质统称为能源。 2、能源的分类 可再生能源：水能、风能、潮汐能等能源,归根结底来源于太阳能,这些能源在自然界可以再生,称为可再生能源。 不可再生能源：煤炭、石油和天然气是目前人类生产、生活中使用的主要能源，这类能源又叫化石能源。化石能源无法在短时间内再生，所以这类能源被叫作不可再生能源。 3.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。常规能源的储藏是有限的。 一次能源是自然界直接提供的能源.如：风能、水能、核能、太阳能、化石能源等 二次能源是由自然界提供的能源转化而来的能源如：电能、沼气等 4.我国的能源开发成就 （1）太阳能发电：截至2022年9月底，我国光伏发电装机3.58亿千瓦。 （2）水力发电：至2018年底，我国水