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1、 二十二章 能量和能源 本章结构 17 1能源家族 17 2核能 17 3太阳能 17 4能源革命 17 5能源与可持续发展 什么是能源 像煤 天然气 汽油 水流 风 电 太阳光等能够提供能量的物质资源 我们把它们都叫做能源 一 能源家族 1 按能源的产生方式可分为 一次能源 可以从自然界直接获得 如 化石能耗 风能 太阳能 地热能 核能二次能源 无法从自然界直接获得 必须通过一次能源的消耗才能得到 如 电能2 按能源是否可再生分为 不可再生能源 不可能在短期内从自然界得到补充 如化石能源 核能可再生能源 可以在自然界源源不断的得到 如 水的动能 风能 太阳能生物质能 3 化石能源 千百万年前
2、埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的能源 如 煤 石油 天然气 4 生物质能 由生命物质提供的能量 我国用了短短4年时间完成了原子弹的研制工作 并于1964年10月16日成功地爆炸了第一颗原子弹 1967年6月17日又成功地爆炸了第一颗氢弹 完成了其他国家要十几年或几十年才完成的工作 二 核能 我国第一颗原子弹 原子弹 我国第一颗氢弹 核能 原子弹和氢弹为什么会具有这么大的威力呢 因为它们都利用了核能 化学能是在分子发生变化时放出的能量核能是在原子核发生变化时放出的能量 二 获得核能的途径 获得核能的两条途径是 1 裂变科学家们发现用中子轰击铀235时 铀核会分裂成大小差不多的两部分 这种
3、现象叫做裂变 1kg铀中的铀核如果全部发生裂变 释放出的能量大约相当于2500t的标准煤完全燃烧所放出能量 2 聚变科学家们发现 某些质量较小的原子核结合成质量较大的原子核时 也能释放出核能 这种现象叫做核聚变 简称聚变 原子弹是利用重核裂变现象制成的 氢弹 则是利用轻核聚变现象制成的 聚变又叫热核反应 一个氘核和一个氚核发生聚变反应结合成氦核时 要放出一个中子 并释放出核能 一定质量的氘核和氚核聚变时放出的能量要比等量的铀核裂变时放出的能量大几倍 聚变需要在几百万摄氏度的高温下才能发生 因此聚变又叫热核反应 自然界中 太阳内部的温度高达摄氏1千万度以上 在那里就进行着大规模的聚变反应 太阳辐
4、射出的光和热 正是由聚变反应释放的核能转化而来的 可以说 地球上的人类每天都享用着聚变释放出的能量 三 太阳能 1 太阳能 在太阳内部 氢原子核在超高温下发生聚变 释放出巨大的核能 2 利用太阳能的方式 间接利用 化石能源 直接利用 a集热b太阳能电池 四 能源革命 兔子吃草 草 人吃兔子 太阳 太阳能 草的能量 兔子的能量 人或其他动物能量 光合作用 兔子吃草 人或其他动物吃兔 三次能源革命 人工取火 蒸汽机 核能 第一次 第二次 第三次 以柴薪为燃料 化石燃料 铀 一万年 二百年 几十年 发电机 输电 电灯 电扇 空调 电车 电力机车 电能的优点 便于输送和转化 问题1 豆子的生长是否可逆
5、 电影技术能否做到 问题2 你能否再举一例 问题3 火炉把自己的内能传递给房间里的空气 供人取暖 到了春天 能否把这些内能重新收集起来 来年再用 问题4 汽车制动 由于摩擦 动能转化为地面和空气的内能 这些能量能够自动开汽车吗 灾害 失控的能量释放 火灾 伊朗大地震 雪崩 海啸 雷电 分析该过程中的能量是怎样转化 古人取火还有哪些方法 分析能量的转化 生活中的热机 我国大陆已建成 浙江秦山 广东大亚湾和岭澳 建设中 江苏田湾 优点 安全 经济 小结 1 能源革命 第一次能源革命 钻木取火 第二次能源革命 蒸汽机的发明 第三次能源革命 核能的利用2 能量转移的方向性能量的转化 能量的转移 都是有方向性的 五 能源与可持续发展 1 21世纪的能源趋势2 能源消耗对环境的影响3 未来的理想能源满足的条件 必须足够丰富 可以保证长期使用 必须足够便宜 可以保证多数人用得起 相关的技术必须成熟 可以保证大规模使用 必须足够安全 清洁 可以保证不会严重影响环境 4 未来理想的能源
