《能的转化的方向性能源开发》由会员分享，可在线阅读，更多相关《能的转化的方向性能源开发（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第七章 C 能的转化的方向性 能源开发 澳大利亚预建“太阳塔”的 演示录像。 问题1 人们为什 么要投入巨大的人 力和物力建造“太 阳塔”呢？ 世界面临能源危机 ； 使用新能源可以减 少对环境的污染。 1、能源 能够提供可利用能量的物质资源叫做 能源。 2、能源分类 类别一次能源二次能源 新能源 常规能源 类别一次能源二次能源 常规能源 新能源 2、能源分类 煤、石油、天 然气、水能 煤气、焦炭、 汽油、酒精、 火药、热水、 电能 太阳能、风能 、海洋能、潮 汐能、地热能 、核能 沼气 3、世界能源的资源状况及消耗种类比例 能源已探明储量 可开采年 限 石油1.361011t3040年 天然气
2、 1.381014m35060年 煤21011t约300年 分析上图表，我们可知我们面临着严峻的能源危机问 题！ 设问设问 1 之前我们学习了能量守恒定律，既然能量守恒 ，为什么还会有能源危机？ 自然过程的方向性 问题2 在初中我们学过当物体升高或降低温度时， 就要吸收或放出热量，并且热量计算的公式为：Q cmt，那么，现在我们计算一下这样一个问题： 地球上有大量的海水，它的总质量约为1.41018t， 如果这些海水的温度降低0.1，将要放出多少焦耳 的热量？若三峡水电站一年发电量为500亿千瓦时 ，则相当于几个三峡水电站一年的发电量？（海水 的c4.2103J/kg） Q 4.21031.4
3、10181030.1 J 5.81023J； n 3.2106（个） 这相当于320多万个三峡水电站一年的发电量，且不违 背能量守恒定律，为什么人们不去研究这种“新能源”呢？ 因为，在自然界中这样做是不可能的。 1、热传递的方向性 问题3 将一块烧红的铁块投入冷水中，会出现什么 现象呢？ 回答：铁块的温度降低，水的温度升高，最终两者 温度相同。 两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高 温物体传给低温物体，结果使高温物体的温度降低， 低温物体的温度升高。谁见过这样的现象：将烧红的 铁块投入水中，结果铁块温度更高，水的温度更加低 。 也就是说，谁也没有见过：热量会自发地从低温 物体传给高温
4、物体，使低温物体的温度越来越低，高 温物体的温度越来越高。这里所说的“自发地”指的 是没有任何外界的影响或帮助。 热传导的过程是有方向性的，这个过程可以向 一个方向自发地进行，但是向相反方向却不能自发 地进行。要实现相反方向的过程，必须借助外界的 帮助，因而产生其他影响或引起其它变化。 问题4 电冰箱工作过程（热量从冰箱内的低温 区传递到外界温度较高的空气中）的实际情况与上 述说法是否矛盾？ 回答：不，因为电冰箱消耗了电能。 这是因为电冰箱消耗了电能，对制冷系统做了功 ，一旦切断电源，电冰箱就不能把其内部的热量传 给外界的空气了。这个过程不是自发进行的，它引 起了其他变化，即消耗了电源的电能。
5、因此它与上 述说法不矛盾。 2、机械能和内能之间转化的方向性 一个在水平地面上运动的物体，由于克服摩擦力做功 ，最后总要停下来，在这个过程中，物体的动能转化 成为内能，使物体和地面的温度升高。有人提出这样 一种设想，发明一种装置，用它把物体与地面摩擦所 生的热量都吸收过来并对物体做功，将内能全部转化 为动能，使因摩擦停止运动的物体在地面上重新运动 起来，而不引起其它变化。这是一个非常诱人的设想 ，这种设想并不违反能量守恒定律，如果真能造出这 样的装置，那么，我们的“能源问题”也就解决了。 机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能 可以全部转化为内能，内能却不能全部转化成 机械能，同时不引起其它
6、变化。 自然过程的方向性： 大量的事实表明，自然界中的一切实际变化 过程都具有方向性，朝某个方向的变化是可 以自发发生的，相反方向的变化确是受到限 制的。这时如果要使变化了的事物重新回复 到原来的状态，一定会对外界产生无法消除 的影响，这就是自然界的不可逆性。 气体扩散的方向性： 真空 （三）能量的耗散与退化 根据前面的讨论，我们知道将内能从物质中取出， 使它转化为机械能时，总有一部分要散发到温度较低 的环境中。只有部分内能成为有用的机械能，另一部 分成了“废品”。从这个意义上说，内能是一种低品 质的能。 流散的内能无法重新收集起来加以利用的现象，称 为能量耗散。 比如：电池中的化学能转变成电
7、能，电能又在灯泡 中转成光能，光被墙壁吸收之后，变成周围环境的内 能；火炉把屋子烤暖，这时高温物体的内能变成低温 物体的内能。没有“外界的帮助”这些散失的能量永 无法重复利用。 活动动4 结合下图说明，汽车行驶时，燃烧汽油释放的化学能 通过哪些途径转化成了周围环境的内能？ 答：化学能变成了气缸内气体的内能，一部分内能转化 为汽车的动能，另一部分散失到周围的环境中成为环境的 内能汽车的动能通过摩擦转化为环境的内能气缸内气 体的内能还有一部分通过汽车发电 机转化为蓄电池内的化 学能，使用蓄电池时这部分化学能转化为电能又通过车灯 转化为光能，光照到地面空气，转化为环境的内能 设问2 至此，我们就知道
8、了虽然能量是守恒的，但我们 仍面临着能源危机的原因！在这种情况下，我们应思考 ，如何更好地利用能源？ （四）能源的利用 对当前的能源危机问题，我们应当节能，同 时利用科技进步提高能源利用率。 （四）能源的利用 甘肃酒泉市风电基地 波浪发电站 风力发电站 水力发电站 地热发电站 太阳能发电站 太阳能收集站沼气发酵池 潮汐发电站 火力发电站核电站 （五）能源与环境 常规能源的大量消耗带来了诸多环境问题：温室效 应、酸雨、光化学烟雾 巩固练习 1、对下列过程判断正确的是（ ） A电流的能不可能全部变为内能 B在火力发电机中，燃气的内能能全部变为 电能 C热机中，燃气内能不可能全部变为机械能 D在热传
9、导中，热量有可能自发地从低温物 体传递给高温度物体 答案：C 2、据中国环境报报道：从一份科技攻关课题研究结果显示，我国酸雨区已 占国土面积的40以上，研究结果还表明，我国农业每年因遭受酸雨而造成的 经济损失高达15亿多元。为了有效控制酸雨，目前国务院已批准酸雨控制区 和二氧化硫污染控制区划分方案等法规。 （1）在英国进行的一项研究结果表明：高烟囱可有效地降低地面SO2 浓度在 20世纪的6070年代的10年间，由发电厂排放的SO2增加了35，但由于建造高 烟囱的结果，地面浓度降低了30之多。请你从全球环境保护的角度，分析这 种作法是否可取？说其理由。 _ （2）用传统的煤、石油做燃料，其主要
10、缺点是什么？ （3） 水能可以用来发电，为人类提供清洁能源若某水电站的平均流量为 Q(m3/s)，落差为h(m)，发电效率为 ，则发电机组的输出电功率约为多少？ 答案：（1）不可取，因为SO2 的排放总量并没有减少，进一步形成的酸雨 仍会造成对全球的危害。 （2）煤、石油是不易再生的化工燃料，其资源是有限的，其次燃烧后产生的 SO2 、NOX 等严重污染大气，进而形成酸雨，燃烧后产生的CO2 又会造成温室效 应。 （3）由题知，单位时间内落下的水的质量m =水Q，这些水落下时重力势能减 小mgh，它们转化为电能，其转化效率为，所以发电机组的输出电功率：P =水Qgh 知识回顾知识回顾 Knowledge Knowledge ReviewReview
