第二十二章能源与可持续发展 2023－2024学年人教版物理九年级

第二十二章 能源与可持续发展 生活生产中各方面都需要能量，这些能量是通过不同的能源提供的。各种能源的利用，极大促进了人类文明的发展。 2 一 能源 ①人类利用能源的历程 钻木取火在人类利用能源的历史上非常重要，使人类实现了从利用自然火到利用人工火的转变。开启了人类以柴薪为主要能源的时代。 钻木取火——人类最早的“技术革命” 3 一 能源 ①人类利用能源的历程 蒸汽机的发明成功地将内能转化为机械能。实现了以机械动力大规模代替人力和畜力的新时代，人类的主要能源从柴薪转向热值更高的煤。 蒸汽机的利用——人类进入工业化社会 4 一 能源 ①人类利用能源的历程 煤、石油、天然气是千百万年前埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的，所以称为化石能源。这三种能源是当今世界一次能源的三大支柱。 煤 石油 天然气 化石能源——是当今世界的主要能源 5 一 能源 ①人类利用能源的历程 像化石能源这样可以直接从自然界获取的能源称为一次能源。 风能、太阳能、地热能以及核能等均属于一次能源。 风能 太阳能 地热能 核能 6 一 能源 ①人类利用能源的历程 由一次能源经过加工得到的能源称为二次能源。如电能等。 为什么很多地方要使用电能，而不直接使用一次能源呢？ 电能方便输送和转化。 7 一 能源 ①人类利用能源的历程 一次能源 二次能源 化石能源 核      能 太 阳 能 地 热 能 水      能 风      能 电     能 柴     油 汽     油 煤 石油 天然气 煤 油 8 一 能源 ②21世纪的能源趋势 目前作为人类主要能源的化石能源储量并不丰富，而且属于不可再生的资源，如果长期大规模开采，不久的将来会消耗殆尽。所以开发新能源是全球范围的重要课题。 20世纪40年代，科学家发明了可以控制核能释放的装置——核反应堆，拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕。 9 二 核能 ①核能 1964年10月16日15时，我国第一颗原子弹爆炸成功。 我国第一颗氢弹爆炸时的情景 我国第一颗原子弹爆炸时的情景 1967年6月17日上午8时20分，在我国西部地区新疆罗布泊上空，我国第一颗氢弹爆炸试验成功。 10 二 核能 ①核能 原子核（带正电） 核外电子 （带负电） 质子（带正电） 中子（不带电） 原子 原子的结构 电子 质子和中子 11 二 核能 ①核能 质子和中子依靠强大的核力紧密地结合在一起。要使它们分裂或结合都极其困难。一旦质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。 获得核能有两种途径：裂变和聚变。 12 二 核能 ②裂变 1938 年，科学家用中子轰击质量比较大的铀 235原子核，使其发生了裂变。1 kg 铀全部裂变，释放的能量超过 2000 t 煤完全燃烧时释放的能量。 假如外界中子停止轰击，裂变也就停止了，怎样才能让裂变继续下去呢？ 铀矿石 13 二 核能 ②裂变 用中子轰击铀235原子核，铀核分裂时释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子又会轰击其他铀核，于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能，这就是裂变中的链式反应。 用火柴模拟链式反应 链式反应示意图 14 二 核能 ②裂变 核电站的核心设备是核反应堆。核反应堆是原子核发生链式反应的场所。 1942 年，人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。 目前，全世界已经建成了几百座核电站，核电发电量接近全球发电量的1/5。 核电站中的反应堆 15 二 核能 ②裂变 秦山核电站 大亚湾核电站 田湾核电站 岭奥核电站 16 二 核能 ②裂变 链式反应如果是在一瞬间进行，那将是剧烈的爆炸。 原子弹的爆炸就是铀核或钚核裂变发生链式反应的结果。 17 二 核能 ③聚变 将质量较小的原子核结合起来，也会释放出巨大的核能。氘核与氚核在超高温下结合形成氦核和一个中子，能释放大量核能。这一过程就是聚变。 氢弹利用的就是聚变在瞬间释放的能量。 18 二 核能 ③聚变 可惜人们现在还不能像控制裂变那样控制聚变。 海水中蕴藏着丰富的、可实现聚变的氘核，科学家预言，通过可控聚变来利用核能，有望彻底解决人类能源问题。 19 三 太阳能 ①太阳——巨大的“核能火炉” 太阳距地球1.5亿千米，直径大约是地球的110倍，体积是地球的130万倍，质量是地球的33倍，核心温度高达1500万摄氏度。 在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，太阳就像一个巨大的“核能火炉”。    太阳表面温度约6000 °C ，太阳至今已经稳定地“燃烧”了近50亿年，而且还能继续“燃烧”50亿年。 20 三 太阳能 ②太阳是人类能源的宝库 太阳向外辐射的能量中，只有约二十亿分之一传递到地球。 太阳光已经