1、讲解人： 时间：2020.5.25 MENTAL HEALTH COUNSELING PPT 第6节 能源和可持续发展 第十章 热力学定律 人 教 版 高 中 物 理 选 修 3 - 3 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。 新课导入 流水带动水磨做功、什么能转化成了什么能?流水的机械能最终将转化为什么能?传说中，三国时代的猛 张飞站在当阳桥前一声吼，“喝断了桥梁水倒流”。如果真是这样，他的声能最终转日光灯把教室照得
2、如同 白昼，关灯后满屋添黑。原先的光能最终转化为什能? 把电炉接入电路，电能表转得飞快，表明消耗着电能。这些电能最终将转化为什么能? 然烧过程中燃料的化学能要释放出来。这些化学能最终将转化为什么能? 水的重力势能转化为机械能。 内 能 张飞的声能 光能 电能 化学 流散在环 境中 思考与讨论 自然界的一切变化，人类社会的所有活动，都伴随着能量的和转化 ，能量是一切物质运动的源泉，是一切生命活动的基础。 1、能源：自然界中存在的并能够提供能量的资 源。 一、能量耗散和品质降低 能量守恒定律明确了能量的守恒性。我们在能量转化和转移过程中利用能量，并不能的总量减 少。那么，为什么还要节约能源呢? 就
3、像钱是永远也赚不完的，但为什么还 要赚钱呢？ 因为能够给我花的钱不多。同样的道理虽然能量不会减少，但是能够为我们所使用的能量并不 多。 一、能量耗散和品质降低 由热力学第二定律的微观意义：一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性増大的方向进行。各 种形式的能量向内能的转化，是无序程度较小的状态向无序程度较大的状态的转化，是能够自动 发生、全额发生的。然而，反过来的转化呢? 2、内能是一种低品质的能量，其它能量向它自发的转化，是为品质降低。 转化为内能 机械能 电能 化学能 耗散在环 境中 地球大气稍稍 变暖 一、能量耗散和品质降低 3、能量耗散：系统的内能流散到周围环境中，没有办法把这些内能收集
4、起来加 以利用，这种现象叫做能量耗散。 4、品质降低：能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式叫品质降低。能量 在利用过程中，总是由高品质的能量 最终转化为低品质的内能。 虽然能量不会减少但能源会越来越少，所以要节约能源。 一、能量耗散和品质降低 能源是社会存在与发展水远不可或缺的必需品，是国民经济运的物质基础。它与材料、信息构成 现代社会的三大支柱。能源科技的每一次突破，都带来了生产力的巨大飞跃和社会的进步。 远古时期人类以天然的火作 为能源。火的使用是人类在能源 使用上的第一个里程碑，它使人 类脱离了毛饮血的时代。 二、能源与人类社会发展 18世纪末发明和逐步完善的蒸汽机，以对化 石能源的
5、大规模利用为特征，开始了人类文明的 新纪元，带动了第一次产业革命和资本主义社会 的成长。 内燃机的发展则强有力地推动了19世 纪末、20世纪初开始的机械化与电气化进 程。 二、能源与人类社会发展 20世纪中叶，蒸汽轮机和燃气轮机的发展为大规模发电和航空 事业莫定了基础。 二、能源与人类社会发展 能源的大量消耗，带来了巨大的环境问 题。石能源的资源有限，而且对环境有很大 的破坏。石油和煤炭的燃烧增加了大气中二 氧化碳的含量，由此加剧了温室效应，使得 两极的冰雪融化，海平面上升，全球气候异 常、 三、能源与环境 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
6、生二氧化碳。导致全球气候变暖。 1、温室效应 三、能源与环境 煤炭和石油中常常含有硫，燃烧时形成的二氧化硫等物质使雨水的酸度升高，形成“酸雨”，腐 蚀建筑物，酸化土壤。 2、酸雨 酸雨中的生活 三、能源与环境 3、光化学烟雾 内机工作时的高温使空气中和燃料中的多种物质发生化学反应，产生氢氧化物和碳氢化合物。 这些化合物在大气中受到外线的照射，产生二次污染物质一光化学烟雾。这些物质有毒，能引 起人的多种疾病。 三、能源与环境 4、燃烧时产生的浮尘也是重要的污染物。 三、能源与环境 可持续发展的核心是追求发展与资源、环境的平衡：既满足当代人的需求，又 不损害子后代的需求。其中，最重要的两个方面就是
7、资源和环境保护，而这都 与能源的开发利用有关。 走可持续发展道路 三、能源与环境 开发新能源太阳能是一种具有良好开发前景的新能源。太阳射到地球的能量是巨大的，每 年可以达到10J。相对于人类的历史来说，太阳能是取之不尽、用之不竭的。同时，太阳能是 一种清洁能源，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接成电能。我国青海省已经推 广了数万套太阳能发电系统建成了多个村庄电站。西藏自治区的安多太阳电站，总装机容量 100kW。我国计划在2020年以前建成5座兆瓦级的“阳光 1、无穷无尽太阳能 四、开发新能源 太阳能热水器 太阳能发电 四、开发新能源 照明做
8、饭取暖 2、变废为宝生物质能 指绿色植物通过光合作用储存在生物体内的太阳能，储存形式是生物分子的化学 能。庄稼秸杆发酵后产生的沼气可以用做生活燃料。 四、开发新能源 3、永葆青春风能 风力可以用来发电。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”。我国的新疆、内蒙古等地，风力资源丰富，已经在大规模利用风力发 电。 四、开发新能源 4、丰富清洁水能 水电站是利用水能的重要形式。水是可再生的，水电对环境的影响比火电小，发 电成本低。我国的三峡水利枢组工程，每年可提供8.471011kwh的电能。 四、开发新能源 汽车和能源 在发达国家，能源总量的40左右消耗在交通运输业上，而各
9、种汽车消耗的能量又占全部交通工具能耗总量的73 。在我国，汽事保有量迅速增加，汽车能源消耗、尾气污染随之大幅度增加。 一辆汽车以80km/h的速度行驶时，每10km耗油约1L。根据汽油的燃烧值进行简单的计算可以得知，这时消耗的功 率约为70kW，这70kW意味着什么?它可以点亮100W灯泡700个，它相当于70户小 康之家日常的用电功率. 由图中看出、平均说来，在70kW中，1kWV由于汽油的蒸发而消失。当然不是真正的消失，这1kW的碳氢化合物 只是分散到大气中，其化学能无法利用，而且还成了化学污染源。剩下的69kW进入发动机，大约有17kW用于做功， 而其余的52kW包括了排气管排出的表热和
10、散热器的热量散失，两者约各占一半。这是最大的一笔能量损耗。度气的主 要成分是CO和HO.尽管这两种物质对人类没有毒性，但是CO却是导致全球气候变暖的魁祸首。废气中还有CO、NO、 NO2以及未燃烧的碳氢化合物，这些则是有毒的物质。 四、开发新能源 1、阅读下列短文 据上观点从各种体得到的其他信息，判断下列说法是否正确 A、在地球形成的早期火山活动频繁，排除大量的二氧化碳，当时地球的而气温很高。 B、在漫长的地质年代中地壳的岩石与大气中的二氧化碳发生化学反应，二氧化碳减少，地球 上出现生命。 C、由于现代工业大量烧碳，石油等燃料，氧和碳在结合成二化碳的过程中放出大量的热，导 致地球温度升高，气候
11、变暖。 D、1998年5月3日，中国政府签署了削减二氧化碳排放量的联合国气候变化框架公约)京都议 定书，为抑制全体气候变暖做出了贡献。 A、D 问题与练习解答 2、某地区风速为14m/s，空气密度为p1.3kg/m3，若通过截面积为400m2的风 能全部用于风力发电机转动，且风能的20化为电能，通过这个载面的风的发 电功率是多大? 解 ： 设通过这个截面的风的发电功率为P 则在时间t内通过这个截面的风的质量 m=Svt 由能量守恒定律有： 联立并代入数值得：P=140000W 问题与练习解答 3、大阳热水器是利用式阳能为水加热的设备，我国城乡许多屋顶上都可以看到。单位时间里大 阳垂直到地面附近
12、单位面积的量为E07x103J/（m2.s），某热水器的聚热面积s2m2，若每天 相当于太阳直射的时同为t4h，太阳能的20转化为水的内能，计算这个热水器一天内最多能 使m500g的水温度高多少。 解 ： 由能的转化和守恒定律有： 代入数值得：t=19.2 问题与练习解答 一、能量耗散和品质降低 1、能源：自然界中存在的并能够提供能量的资源。 2、内能是一种低品质的能量，其它能量向它自发的转化，是为品质降低。 3、能量耗散：系统的内能流散到周围环境中，没有办法把这些内能收集起来加以利用，这种现象叫做能量 耗散。 4、品质降低：能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式叫品质降低。能量在利用过程中
13、，总是由高 品质的能量 最终转化为低品质的内能。 二、能源与人类社会发展 1、火的使用是人类在能源使用上的第一个里程碑。 2、蒸汽机，开始了人类文明的新纪元。 3、内燃机推动了机械化与电气化进程。 4、蒸汽轮机和燃气轮机为发展航空事业莫定了基础。 课堂小结 三、能源与环境 1、温室效应 2、酸雨 3、光化学烟雾 4、燃烧时产生的浮尘也是重要的污染物。 走可持续发展道路 四、开发新能源 1、无穷无尽太阳能 2、变废为宝生物质能 3、永葆青春风能 4、丰富清洁水能 课堂小结 讲解人： 时间：2020.5.25 MENTAL HEALTH COUNSELING PPT 感谢各位的聆听 第十章 热力学定律 人 教 版 高 中 物 理 选 修 3 - 3
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