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能 源,第二十二章 第１節(jié),1,電能只是人類生活、生產(chǎn)活動(dòng)中廣為使用的能量的一種。人類的生活、生產(chǎn)活動(dòng)，無法離開能量的使用。,提高上游水位增加水的勢能,高水位的水快速向下流推動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),發(fā)電機(jī)在水輪機(jī)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)發(fā)電,三峽水電站的發(fā)電原理,2,能夠提供熱、光、機(jī)械能和電能等各種形式的能量來源就叫能源。,一、能源概念,3,鉆木取火這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)，使人類實(shí)現(xiàn)了從利用自然火到利用人工火的轉(zhuǎn)變。開啟了人類以柴薪為主要能源的時(shí)代。,柴薪主要通過砍伐森林獲得，大面積的砍伐森林嚴(yán)重破壞地球的生態(tài)平衡。同時(shí)由于燃燒柴薪獲取能量的效率較低，人類仍需要開發(fā)其他的能源。,二、人類利用能源的歷程,4,蒸汽機(jī)的發(fā)明令人類成功地將燃燒獲取的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。實(shí)現(xiàn)了以機(jī)械動(dòng)力大規(guī)模代替人力和畜力的新時(shí)代，人類的主要能源從柴薪轉(zhuǎn)向熱值更高的煤。,煤、石油、天然氣是千百萬年前埋在地下的動(dòng)、植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代形成的，所以稱為化石能源。這三種能源是當(dāng)今世界一次能源的三大支柱。,5,1．能直接從自然界獲取的能源稱為一次能源,煤,石油,風(fēng)能,地?zé)崮?水能,三、能源的類型,6,2．由一次能源經(jīng)過加工得到的能源稱為二次能源,汽油、柴油,風(fēng)力發(fā)電,水力發(fā)電,太陽能發(fā)電,地?zé)岚l(fā)電,7,一次能源,二次能源,天然氣,化石能源,煤,石油,核能,電能,汽油,風(fēng)能,太陽能,水能,地?zé)崮?柴油,,,能源分類,8,核 能,第二十二章 第２節(jié),9,1．原子結(jié)構(gòu),H2O分子,以水分子為例：它由一個(gè)氧原子和兩個(gè)氫原子組成。,一、核能,10,質(zhì)量較大的原子核發(fā)生分裂或者質(zhì)量較小的原子核相互結(jié)合時(shí)，就有可能釋放出驚人的能量，這就是核能。,2．核能,質(zhì)子和中子依靠強(qiáng)大的核力緊密地結(jié)合在一起。要使它們分裂或結(jié)合都是極其困難的。,11,1938年，科學(xué)家用中子轟擊質(zhì)量比較大的鈾235原子核，使其發(fā)生了裂變。 1 kg鈾全部裂變，釋放的能量超過2 000 t煤完全燃燒時(shí)釋放的能量。,用中子轟擊鈾核，鈾核才能發(fā)生裂變，放出能量。 外界中子停止轟擊，裂變也就停止了。怎樣才能讓裂變繼續(xù)下去呢？,1．發(fā)生裂變的條件,二、裂變,12,那么，地球上的能源是否是無盡的呢？,將火柴搭成左下圖所示結(jié)構(gòu)，點(diǎn)燃第一根火柴后，會(huì)發(fā)生什么？,2．鏈?zhǔn)椒磻?yīng),用中子轟擊鈾235原子核，鈾核在分裂時(shí)，會(huì)釋放出核能，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生幾個(gè)新的中子，這些中子會(huì)繼續(xù)轟擊其他鈾核。于是就導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)裂變，并釋放出大量核能，這就是裂變中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。,想想議議,13,核電站的核心設(shè)備是核反應(yīng)堆。核反應(yīng)堆是原子核發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的場所。 1942年，人類利用核反應(yīng)堆第一次實(shí)現(xiàn)了可控制的鈾核裂變。,目前，全世界已經(jīng)建成了幾百座核電站，核電發(fā)電量接近全球發(fā)電量的1/5。,3．核電站利用核能發(fā)電,14,不造成空氣污染,不排放CO2,消耗核能源少,發(fā)電成本低,產(chǎn)生放射性廢料,排熱量大,建廠成本大,核泄漏污染大,核能發(fā)電的利弊,15,鏈?zhǔn)椒磻?yīng)如果不加以控制，大量原子核就在一瞬間發(fā)生裂變。釋放出極大的能量。,在人類實(shí)現(xiàn)可控核裂變大約三年后，即1945年，利用不加控制的核裂變制造的毀滅性武器——原子彈爆炸了。,16,將質(zhì)量較小的原子核結(jié)合起來，也會(huì)釋放出巨大的核能。,氦核,中子,氘核與氚核在超高溫下結(jié)合形成氦核和一個(gè)中子，能釋放大量核能。這一過程就是聚變。,三、聚變,能量,聚變,,,,17,太陽能,第二十二章 第３節(jié),18,太陽距地球1.5億千米，直徑大約是地球的110倍，體積是地球的130萬倍，質(zhì)量是地球的33萬倍，核心溫度高達(dá)1 500萬攝氏度。,一、太陽——巨大的核能火爐,19,在太陽內(nèi)部，氫原子核在超高溫下發(fā)生聚變，釋放 出巨大的核能。太陽核心每時(shí)每刻都在發(fā)生氫彈爆炸， 太陽就像一個(gè)巨大的“核能火爐”。 太陽表面溫度約6 000 ℃，太陽至今已經(jīng)穩(wěn)定地 “燃燒”了近50億年，而且還能繼續(xù)“燃燒”50億年。,20,太陽向外輻射的能量中，只有約二十億分之一 傳遞到地球。,二、太陽是人類能源的寶庫,21,今天我們開采化石燃料，實(shí)際上是在開采上億年前地球接收的太陽能。,遠(yuǎn)古時(shí)期的植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為生物體內(nèi)的化學(xué)能。 經(jīng)過地殼的不斷運(yùn)動(dòng)，死后的動(dòng)植物軀體埋在地下和海底。 經(jīng)過幾百萬年的復(fù)雜變化，變成了煤、石油、天然氣。,化石能源的形成,22,直接利用太陽能的方式主要有兩種。,用集熱器收集陽光中的能量來加熱水等物質(zhì)。實(shí)現(xiàn)了把太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。,1．光熱轉(zhuǎn)化,三、太陽能的利用,23,,,熱水,冷水,水箱,集熱器,太陽光,集熱器的原理,24,太陽能電池可以將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?在航空、航 天、交通、通信等領(lǐng)域中有較為廣泛的應(yīng)用。,2．光電轉(zhuǎn)化,三、太陽能的利用,25,能源易獲取,不排放CO2,能源量大,可持續(xù)性強(qiáng),能源分散,受自然條件限制,轉(zhuǎn)化效率低,成本較高,太陽能技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),26,能源與可持續(xù)發(fā)展,第二十二章 第４節(jié),27,既然能量是守恒的，那地球上的能量就不會(huì)減少了，為什么還需要節(jié)約能源？,想想議議,一、能量轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)化的方向性,28,我們從石油中提煉出汽油，內(nèi)燃機(jī)把能源中儲(chǔ)備的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為汽車的機(jī)械能、內(nèi)能。,,這些機(jī)械能、內(nèi)能無法再轉(zhuǎn)化回可以被利用的能源。,例1,29,化石能源通過燃燒轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，相當(dāng)一部分內(nèi)能沒有被有效利用。,二、能源消耗對(duì)環(huán)境的影響,30,燃料燃燒還生成二氧化硫、氮氧化物、粉塵和一氧化碳等有害物質(zhì)。,酸性氣體形成酸雨造成危害,酸雨侵蝕后的漢白玉石柱,31,1．提高能源的利用率，減少在能源使用中對(duì)環(huán)境的破壞。,自2012年6月1日起，北京的機(jī)動(dòng)車燃油進(jìn)行了最新一輪的升級(jí)，升級(jí)后的燃油更加環(huán)保，可以改善大氣質(zhì)量。,三、能源與可持續(xù)發(fā)展,32,可再生能源： 太陽能、風(fēng)能、水能等可以在自然界里源源不斷地得到 。,2．發(fā)展新的理想能源,不可再生能源： 化石能源、核能等能源會(huì)越用越少。,33,