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

第4节 能源与可持续发展 第十二章 人教版 高中物理必修三 新知引入 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。这个规律叫作能量守恒定律。 风能转化成电能 水的重力势能转化成电能 新知引入 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？ 思考讨论 思考：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？ 这一现象并不违反能量守恒定律，但是这样的过程为什么不存在哪？ 一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。 新知讲解 一、能量转移或转化的方向性 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。 新知讲解 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。 3.能量耗散: 如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？ 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。 能源危机的深层含义 便于利用的能量 不便于利用的能量 新知讲解 二、能量的分类与应用 1.能源：凡是能够提供可利用能量的物质统称为能源。 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。这类能源是生活中使用的主要能源。 2.不可再生能源 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，叫作可再生能源。 3.可再生能源 4.我国在能源开发方面取得的成就 （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。稳坐全球第一把交椅。 至2018年底，我国水电总装机容量约3.5亿千瓦、年发电量约1.2万亿千瓦时，双双继续稳居世界第一。 三峡水电站 葛洲坝水电站 （2）水力发电 连云港临港产业区风车田 新疆达坂城风车田 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。 （3）风能发电 大亚湾核电站 防城港核电站 秦山核电站 到2020年，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。 （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电站——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。 新知讲解 三、能源与社会发展 1.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。 柴薪时期 煤炭时期 石油时期 2.煤炭和石油资源是有限的 3.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。 海水倒灌、耕地盐碱化 两极冰雪融化，海平面上升 （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。 被酸雨破坏的森林 工业排放的废气 （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。 汽车排放尾气 城市机动车尾气污染 课 堂 小 结 $$