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1、C C、能的转化的方向性、能的转化的方向性、能源开发能源开发 摩擦生热，机械能转变为内能，摩擦生热，机械能转变为内能，这些内能耗散到空中，无法自动地再这些内能耗散到空中，无法自动地再全部转化成机械能。全部转化成机械能。 凡是能量守恒的过程就一定会发凡是能量守恒的过程就一定会发生吗？生吗？1 1、自然过程的方向性、自然过程的方向性 热传递过程中热量只能自发地从高热传递过程中热量只能自发地从高温物体传到低温物体，而不可逆。冰箱温物体传到低温物体，而不可逆。冰箱可把热量从低温抽回高温，但需要耗电，可把热量从低温抽回高温，但需要耗电，即逆过程要外界付出代价，不能自发地即逆过程要外界付出代价，不能自发地
2、进行。进行。 图图7-167-16所示抽掉中间隔板的气体会所示抽掉中间隔板的气体会自发地向右边的真空区域膨胀，要把自自发地向右边的真空区域膨胀，要把自由膨胀了的气体压缩回去，需要外界推由膨胀了的气体压缩回去，需要外界推动隔板做功（外界付出了代价），不能动隔板做功（外界付出了代价），不能自发进行。自发进行。 人死不能复生，破镜不能重圆，返人死不能复生，破镜不能重圆，返老还童只是幻想，生米煮成熟饭无可挽老还童只是幻想，生米煮成熟饭无可挽回回自然现象大多是不可逆的。自然现象大多是不可逆的。 要使变化了的事物重新恢复到原要使变化了的事物重新恢复到原来的状态，一定会对外界产生无法消来的状态，一定会对外界
3、产生无法消除的影响，这就是自然过程的不可逆除的影响，这就是自然过程的不可逆性。性。 自然界的一切实际变化过程都具自然界的一切实际变化过程都具有方向性，朝某些方向的变化可以自有方向性，朝某些方向的变化可以自发地进行，相反方向的变化却是受到发地进行，相反方向的变化却是受到限制的，虽然两者都不违反能量守恒限制的，虽然两者都不违反能量守恒定律。定律。 开灯，电能在灯泡中转变成光能。开灯，电能在灯泡中转变成光能。光被墙壁吸收之后变成周围环境的内能光被墙壁吸收之后变成周围环境的内能耗散掉，我们无法把这些内能收集起来耗散掉，我们无法把这些内能收集起来重新利用，即转化后的能量可被利用的重新利用，即转化后的能量
4、可被利用的价值越来越小价值越来越小，或者说能量的品质在逐，或者说能量的品质在逐步降级，这就是步降级，这就是能量的耗散与退化能量的耗散与退化。电。电能品质较高，内能品质较低。能品质较高，内能品质较低。 既然自然界的能量是守恒的，为既然自然界的能量是守恒的，为什么还会有能源危机？什么还会有能源危机？3 3、能源、能源（source of energysource of energy） 能够提供可利用能量的物质资源叫能够提供可利用能量的物质资源叫做能源。做能源。能源的分类：能源的分类：(1)(1)常规能源常规能源( (技术成熟，使用较普遍技术成熟，使用较普遍) )：煤、石油、天然气、水等。煤、石油、
5、天然气、水等。新能源新能源( (最近几十年开始开发利用，技最近几十年开始开发利用，技术不成熟术不成熟) )：太阳能、核能、地热能等。太阳能、核能、地热能等。(2)(2)一次能源一次能源( (直接来自自然界的能源直接来自自然界的能源) )：石油、煤炭等：石油、煤炭等. .二次能源二次能源( (从一次能源直接或间接转化从一次能源直接或间接转化而来的能源而来的能源) )：电能等。电能等。(3)(3)燃料能源和非燃料能源。燃料能源和非燃料能源。(4)(4)再生能源和非再生能源。再生能源和非再生能源。请说说图中各能源转化装置分别利用了哪些请说说图中各能源转化装置分别利用了哪些能源？能源？水力水力风力风力
6、火力火力太阳能太阳能潮汐潮汐地热地热沼气沼气核电核电波浪波浪类别类别 一次能源一次能源 二次能源二次能源 新能源新能源 常规能源常规能源按照表中给出的能源分类法，填写能源的名称按照表中给出的能源分类法，填写能源的名称太阳能太阳能海洋能海洋能潮汐能潮汐能地热能地热能核能核能沼气沼气煤气煤气酒精酒精电能电能汽油汽油风能风能煤煤 生物燃料生物燃料石油石油 天然气天然气 水能水能 地球上的能源是取之不尽的吗？地球上的能源是取之不尽的吗？ 目前世界上消费的能源主要是石目前世界上消费的能源主要是石油、煤、天然气、核燃料等矿物类燃油、煤、天然气、核燃料等矿物类燃料，这些物质是自然界在几十亿年中料，这些物质是
7、自然界在几十亿年中积累形成的赋予人类的财富。然而，积累形成的赋予人类的财富。然而，这些财富却是有限的，在人类无限扩这些财富却是有限的，在人类无限扩展的能源需求下，将日趋枯竭。展的能源需求下，将日趋枯竭。世界能源的资源状况世界能源的资源状况已探明储量已探明储量可开采年限可开采年限 石油石油1.36101.36101212 t t 30-4030-40年年天然气天然气1.38101.38101515 m m3 3 50-6050-60年年 煤煤 2102101313 t t 约约300300年年 大量使用石油、大量使用石油、煤对环境产生污染，煤对环境产生污染，影响到人类的生存。影响到人类的生存。看
8、了下面两张图片，你有何感想？看了下面两张图片，你有何感想？大量消耗常规能源带来以下环境问题：大量消耗常规能源带来以下环境问题：(1)“(1)“温室效应温室效应”：石油和煤炭燃烧时产：石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳，使地面气温上升、两极生的二氧化碳，使地面气温上升、两极的冰雪融化、海平面上升、淹没沿海城的冰雪融化、海平面上升、淹没沿海城市、海水向河流倒灌、耕地盐化等。市、海水向河流倒灌、耕地盐化等。 (2)“(2)“酸雨酸雨”：煤炭中含有较多的硫，燃：煤炭中含有较多的硫，燃烧时产生的二氧化硫使雨水的酸性升高，烧时产生的二氧化硫使雨水的酸性升高，“酸雨酸雨”使建筑物腐蚀，土壤酸化。使建筑物腐蚀，土
9、壤酸化。3.3.合理利用能源合理利用能源(1)(1)节能节能 开发节能技术、提高能源利用率开发节能技术、提高能源利用率是减缓当前能源枯竭及保护和改善人是减缓当前能源枯竭及保护和改善人类生存环境的最现实和有效的措施。类生存环境的最现实和有效的措施。我们如何更好地利用能源？我们如何更好地利用能源？(2)(2)开发新能源开发新能源 太阳能是目前能源开发利用中较太阳能是目前能源开发利用中较为理想的一种新能源。为理想的一种新能源。 太阳内部不停地进行着热核反应太阳内部不停地进行着热核反应( (氢变为氦氢变为氦) )，同时释放出巨大的能量。，同时释放出巨大的能量。地球每年所接收的太阳能至少有地球每年所接收
10、的太阳能至少有6106101717KWhKWh，相当于，相当于7474万亿吨标准煤的万亿吨标准煤的能量。利用太阳能的潜力很大，而且开能量。利用太阳能的潜力很大，而且开发太阳能不污染环境、太阳寿命还可持发太阳能不污染环境、太阳寿命还可持续续5050亿年以上。太阳能将成为未来能源亿年以上。太阳能将成为未来能源的主流。的主流。太阳能的开发和利用太阳能的开发和利用1 1太阳能光太阳能光- -热转换热转换集热器集热器 已经有了很大的发展，特别是在解决生已经有了很大的发展，特别是在解决生活需要方面，如太阳能热水器、太阳灶、太活需要方面，如太阳能热水器、太阳灶、太阳能空调、太阳房等。阳能空调、太阳房等。全全
11、玻玻璃璃真真空空管管式式集集热热器器2 2太阳能光太阳能光- -电转化利用电转化利用太阳能电池太阳能电池 其基本原理是利用太阳辐射的光子通过半其基本原理是利用太阳辐射的光子通过半导体物质将其能量转变为电能的过程。导体物质将其能量转变为电能的过程。 太阳能电池适用于电子仪表、光电信号器太阳能电池适用于电子仪表、光电信号器件、无人中继站、高山气象站、人造卫星、宇件、无人中继站、高山气象站、人造卫星、宇宙飞船等，尤其可以分散在边远山区、沙漠、宙飞船等，尤其可以分散在边远山区、沙漠、海岛和农村使用，以节省一些造价很高的输电海岛和农村使用，以节省一些造价很高的输电线路。线路。太太阳阳能能电电池池风能的开
12、发与利用风能的开发与利用 风的形成乃是空气流动的结果，风的动能风的形成乃是空气流动的结果，风的动能称为风能。利用风车带动发电机发电，可将称为风能。利用风车带动发电机发电，可将风能转化为电能。风能转化为电能。 风风力力发发电电机机组组风风能能电电能能三三峡峡电电站站水力发电水力发电 水电站发电是利用水的势能转化为动能，水电站发电是利用水的势能转化为动能，推动水轮机，水轮机带动发电机将机械能转化推动水轮机，水轮机带动发电机将机械能转化为电能。为电能。沼气沼气 沼气是农村不可忽视的一种新能源。沼气是农村不可忽视的一种新能源。庄稼秸秆、牲畜粪便、豆渣等，放在密庄稼秸秆、牲畜粪便、豆渣等，放在密闭的窖中
13、加水发酵，能产生沼气。沼气闭的窖中加水发酵，能产生沼气。沼气可燃烧提供清洁能量。可燃烧提供清洁能量。核能核能 原子核发生变化时释放的核能是一原子核发生变化时释放的核能是一种重要的新型能源。核能的利用，对环种重要的新型能源。核能的利用，对环境的影响比燃烧石油、煤炭小的多。我境的影响比燃烧石油、煤炭小的多。我国已建成的有：秦山核电站和大亚湾核国已建成的有：秦山核电站和大亚湾核电站。电站。潮汐能潮汐能 海洋潮汐是由于月球和太阳引力的海洋潮汐是由于月球和太阳引力的共同作用而引起的海水周期性涨落现象。共同作用而引起的海水周期性涨落现象。潮差越大，潮汐能越大。我国的钱塘江潮差越大，潮汐能越大。我国的钱塘江
14、是潮差较大的地区。是潮差较大的地区。19801980年我国建成的年我国建成的浙江温岭县江厦潮汐电站，其装机容量浙江温岭县江厦潮汐电站，其装机容量居世界第二。居世界第二。【例】下图是上海【例】下图是上海“明珠线明珠线”某轻轨车站的设某轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道有一个小的坡度。计方案，与站台连接的轨道有一个小的坡度。请你从提高能量利用效率的角度，分析这种设请你从提高能量利用效率的角度，分析这种设计的优点是：计的优点是：_。列车进站时，将部分动能转化为重力势能储列车进站时，将部分动能转化为重力势能储存起来，减少了因刹车而损失的机械能；出存起来，减少了因刹车而损失的机械能；出站时将部分重力势
15、能转化为动能，有利于列站时将部分重力势能转化为动能，有利于列车加速，从而节约了能源。车加速，从而节约了能源。 最大水力能最大水力能 E= E=平均年流量平均年流量落差落差( (即蓄水位即蓄水位) )g=4.5110g=4.511011111751.0101751.0103 39.8J 9.8J =7.7310=7.73101717J J。转化为电能的百分比转化为电能的百分比=年平均发电量年平均发电量年最年最大水能大水能= 8.46810= 8.46810101010103 336007.731036007.73101717=39.4%=39.4% 年发电时间年发电时间 T= T=年平均发电量年
16、平均发电量总装机容量总装机容量= =8.468108.4681010101.82101.82107 7小时小时=4652.7=4652.7小小时时=194=194天天 练习本练习本P18/11P18/11【例】我国甘肃省某地，四季的平均风速为【例】我国甘肃省某地，四季的平均风速为10m/s10m/s。已知空气的密度为。已知空气的密度为1.3kg/m1.3kg/m3 3，该地新，该地新建的小型风力发电机的风车有三个长度均为建的小型风力发电机的风车有三个长度均为1212的叶片，转动时可形成半径为的叶片，转动时可形成半径为1212的一的一个圆面。若这个风车能将通过此圆面内的个圆面。若这个风车能将通过此圆面内的1010的气流的动能转化为电能，那么该风车带的气流的动能转化为电能，那么该风车带动的发电机的功率为多大？（保留位有效动的发电机的功率为多大？（保留位有效数字）数字）【解析】【解析】P=(1/2)mvP=(1/2)mv2 2/t/t，而，而t t秒通过该圆面秒通过该圆面的空气质量为的空气质量为m=rm=r2 2vtvt，P=(1/2)rP=(1/2)r2 2v v3 3=2.910=2.9104 4。结束结束
