12.4 能源与可持续发展 课件 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

12.4 能源与可持续发展 教师： 日期： 月 日 物理雾里悟理 问题引入 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？ 物理雾里悟理 一、能量守恒定律 能量守恒定律：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。 物理雾里悟理 能量转移或转化的方向性 站立式讨论：把刚煮好的热鸡蛋放在冷水中，过一会，鸡蛋的温度降低，水的温度升高，最后水和鸡蛋的温度相同。是否可能发生这样的现象：原来温度相同的水和鸡蛋，过一会儿水的温度自发地降低，而鸡蛋的温度上升？ 结论：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。 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。我们很难把这些内能收集起来重新利用。这种现象叫作能量的耗散。 小结：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。 (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。 (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。 物理雾里悟理 能量的耗散表明：在能源的利用过程中，能量在数量上虽未减少，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。这是能源危机的深层次的含义，也是自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源的根本原因。 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。 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。 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 物理雾里悟理 二、能源的分类与应用 凡是能够提供可利用能量的物质统称为能源。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，这类能源又叫作化石能源。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。 物理雾里悟理 二、能源的分类与应用 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，叫作可再生能源。 物理雾里悟理 你能行！！ 1、关于能源及能源利用，下列说法中正确的是 ( ) A. 煤炭、石油和天然气都是化石能源 B. 太阳能电池能够将电能转化为太阳能 C. 由于能量是守恒的，因此没有必要节约能源 D. 水能和风能归根结底来源于太阳能，它们是不可再生能源 【正确答案】A 物理雾里悟理 你能行！！ 2、某城市人口密度大，汽车等交通工具向大气中排放大量碳氢化合物、氮的氧化物等有害物质，最有可能发生的是（　　） A．酸雨 B．臭氧层空洞 C．光化学烟雾 D．温室效应 【正确答案】C 物理雾里悟理 三、我国的可再生能源开发 1、太阳能发电：太阳能的利用对环境的影响很小。利用太阳能最有前途的领域是通过太阳电池将太阳能直接转化成电能。目前我国是最大的光伏产品制造国。2015年年底，我国太阳能光伏发电累计并网容量达到4.158×107 kW，截止到2018年中国的装机总量高达1.74 KW，而美国累计装机量约为6.466 KW。这就说，中国太阳能光伏装机量是美国的2.7倍，稳坐全球第一把交椅。 。 物理雾里悟理 2、水力发电：水能是可再生能源，水电站是利用水能的重要形式。水电对环境的影响比火电小，发电成本低。到2015 年中国水电装机总量突破 3×10 8 kW， 约占全球水电装机总量的1/4，居世界第一 三、我国的可再生能源开发 葛洲坝水电站 物理雾里悟理 3、风能发电：截至2020年上半年，我国风电占总发电量的比重达6.3%，但与欧洲仍有较大的差距，这意味着我国风电产业成长空间巨大。 为了增加风力发电的功率，通常把很多风车建在一起，成为“风车田”。我国风力资源丰富，尤其是西北、华北、华东、西南地区。随着新能源政策的引导及风力发电、并网等技术的发展，我国风力发电开发走在了世界前列，装机容量居全球第一。 三、我国的可再生能源开发 连云港临港产业区风车田 新疆达坂城风车田 物理雾里悟理 4、核能发电：一些质量较大的原子核在裂变成较轻的原子核时，会释放出惊人的能量。同样质量的化学燃料与核燃料相比，如果都进行了完全反应，核燃料释放出的能量要远远大于化学燃料释放出的能量。可控制的裂变反应所释放出的能量，可以很好地被人们所利用。核电站就是利用可控核裂变来发电的。我国具有完全自主知识产权的三代百万千瓦级核电技术站——华龙一号，其安全指标和技术性能已达到国际最先进的三代水平。我国的核能发电技术已居于世界领先地位。中国核电机组数量将达到90余台，从装机容量上讲，将超过法国，成为世界第二的核电大国，仅次于美国。 三、我国的可再生能源开发 秦山核电站 大亚湾核电站 物理雾里悟理 四、能源与社会发展 能源是人类社会活动的物质基础，人类的生存与发展需要能源，能源的开发与使用又会对环境造成影响。自工业革命以来，煤和石油成为人类的主要能源。到了20世纪50年代，世界石油和天然气的消耗量超过了煤炭。一方面要大力提倡节能，另一方面要发展可再生能源以及天然气、清洁煤和核能等在生产及消费过程中对生态环境的污染程度低的清洁能源，推动形成人与自然和谐发展的生态文明。 柴薪时期 煤炭时期 石油时期 能源是人类社会活动的物质基础 自工业革命以来，煤和石油成为人类的主要能源。到了20世纪50年代，世界石油和天然气的消耗量超过了煤炭。 物理雾里悟理 能源与社会发展 能源是人类社会活动的物质基础；煤炭和石油资源是有限的；环境问题——(1)温室效应、(2)酸雨、(3)光化学烟雾； 能量守恒与耗散 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. 能源的分类 可再生能源与不可再生能源 一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的. 能源 环境 课堂小结 物理雾里悟理 $$