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1、能 源,第二十二章 第节,电能只是人类生活、生产活动中广为使用的能量的一种。人类的生活、生产活动，无法离开能量的使用。,提高上游水位增加水的势能,高水位的水快速向下流推动水轮机转动,发电机在水轮机的带动下旋转发电,三峡水电站的发电原理,能够提供热、光、机械能和电能等各种形式的能量来源就叫能源。,一、能源概念,钻木取火这项技术的出现，使人类实现了从利用自然火到利用人工火的转变。开启了人类以柴薪为主要能源的时代。,柴薪主要通过砍伐森林获得，大面积的砍伐森林严重破坏地球的生态平衡。同时由于燃烧柴薪获取能量的效率较低，人类仍需要开发其他的能源。,二、人类利用能源的历程,蒸汽机的发明令人类成功地将燃烧获
2、取的内能转化为机械能。实现了以机械动力大规模代替人力和畜力的新时代，人类的主要能源从柴薪转向热值更高的煤。,煤、石油、天然气是千百万年前埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的，所以称为化石能源。这三种能源是当今世界一次能源的三大支柱。,1能直接从自然界获取的能源称为一次能源,煤,石油,风能,地热能,水能,三、能源的类型,2由一次能源经过加工得到的能源称为二次能源,汽油、柴油,风力发电,水力发电,太阳能发电,地热发电,一次能源,二次能源,天然气,化石能源,煤,石油,核能,电能,汽油,风能,太阳能,水能,地热能,柴油,能源分类,核 能,第二十二章 第节,1原子结构,H2O分子,以水分子为例：它
3、由一个氧原子和两个氢原子组成。,一、核能,质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合时，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。,2核能,质子和中子依靠强大的核力紧密地结合在一起。要使它们分裂或结合都是极其困难的。,1938年，科学家用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生了裂变。 1 kg铀全部裂变，释放的能量超过2 000 t煤完全燃烧时释放的能量。,用中子轰击铀核，铀核才能发生裂变，放出能量。 外界中子停止轰击，裂变也就停止了。怎样才能让裂变继续下去呢？,1发生裂变的条件,二、裂变,那么，地球上的能源是否是无尽的呢？,将火柴搭成左下图所示结构，点燃第一根火柴后，会发生什么？
4、,2链式反应,用中子轰击铀235原子核，铀核在分裂时，会释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子会继续轰击其他铀核。于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能，这就是裂变中的链式反应。,想想议议,核电站的核心设备是核反应堆。核反应堆是原子核发生链式反应的场所。 1942年，人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。,目前，全世界已经建成了几百座核电站，核电发电量接近全球发电量的1/5。,3核电站利用核能发电,不造成空气污染,不排放CO2,消耗核能源少,发电成本低,产生放射性废料,排热量大,建厂成本大,核泄漏污染大,核能发电的利弊,链式反应如果不加以控制，大量原子核就在一瞬间发生裂
5、变。释放出极大的能量。,在人类实现可控核裂变大约三年后，即1945年，利用不加控制的核裂变制造的毁灭性武器原子弹爆炸了。,将质量较小的原子核结合起来，也会释放出巨大的核能。,氦核,中子,氘核与氚核在超高温下结合形成氦核和一个中子，能释放大量核能。这一过程就是聚变。,三、聚变,能量,聚变,太阳能,第二十二章 第节,太阳距地球1.5亿千米，直径大约是地球的110倍，体积是地球的130万倍，质量是地球的33万倍，核心温度高达1 500万摄氏度。,一、太阳巨大的核能火炉,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。太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸， 太阳就像一个巨大的“核能火炉”。 太
6、阳表面温度约6 000 ，太阳至今已经稳定地 “燃烧”了近50亿年，而且还能继续“燃烧”50亿年。,太阳向外辐射的能量中，只有约二十亿分之一 传递到地球。,二、太阳是人类能源的宝库,今天我们开采化石燃料，实际上是在开采上亿年前地球接收的太阳能。,远古时期的植物通过光合作用将太阳能转化为生物体内的化学能。 经过地壳的不断运动，死后的动植物躯体埋在地下和海底。 经过几百万年的复杂变化，变成了煤、石油、天然气。,化石能源的形成,直接利用太阳能的方式主要有两种。,用集热器收集阳光中的能量来加热水等物质。实现了把太阳能转化为内能。,1光热转化,三、太阳能的利用,热水,冷水,水箱,集热器,太阳光,集热器的
7、原理,太阳能电池可以将太阳能转变为电能； 在航空、航 天、交通、通信等领域中有较为广泛的应用。,2光电转化,三、太阳能的利用,能源易获取,不排放CO2,能源量大,可持续性强,能源分散,受自然条件限制,转化效率低,成本较高,太阳能技术的优缺点,能源与可持续发展,第二十二章 第节,既然能量是守恒的，那地球上的能量就不会减少了，为什么还需要节约能源？,想想议议,一、能量转移和能量转化的方向性,我们从石油中提炼出汽油，内燃机把能源中储备的化学能转化为汽车的机械能、内能。,这些机械能、内能无法再转化回可以被利用的能源。,例1,化石能源通过燃烧转化为内能，相当一部分内能没有被有效利用。,二、能源消耗对环境的影响,燃料燃烧还生成二氧化硫、氮氧化物、粉尘和一氧化碳等有害物质。,酸性气体形成酸雨造成危害,酸雨侵蚀后的汉白玉石柱,1提高能源的利用率，减少在能源使用中对环境的破坏。,自2012年6月1日起，北京的机动车燃油进行了最新一轮的升级，升级后的燃油更加环保，可以改善大气质量。,三、能源与可持续发展,可再生能源： 太阳能、风能、水能等可以在自然界里源源不断地得到 。,2发展新的理想能源,不可再生能源： 化石能源、核能等能源会越用越少。,
