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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 22 能源与可连续进展第 1 节 能源一、人类利用能源的历程1、能源（1）能量： 物质的运动和相互作用的方式多种多样,每种运动形式都对应相应的能量；（2）能源：能够供应能量的物质资源叫做能源；（3）能源与能量的区分 能源 能量煤、石油、自然气是当今人类利用的主要能源；定义能够供应能量的物质资源物体做功本事的量度对应不同形式的运动有不同形式的能量本质可以供应某种形式能量的物质与物质及其运动相联系,练习能源的利用过程,实质上就是能量的转化和转移的过程2、能源的种类（1）化石能源： 我们今日使用的煤、石油、自然气,是千百万年前埋在地下的动、植物经过漫
2、 长的地质岁月形成的,所以称为化石能源；（2）生物质能： 由生命物质供应的能量称为生物质能；生物质能是化学能源的一种,他可以理 解成机体物质发生化学变化时释放的能量；（3）太阳能： 由太阳辐射供应的能量；（4）风能、水能：都属于自然界供应的机械能；（5）地热能： 由地球内部供应的能量；3、人类利用能源的历程能源利用进程能源利用简介意义能量转化过程火的利用祖母去或使从利用自然火到利用人工火的转变,开启了第一次使人支配机械能转化为内能以柴薪作为主要能源的时代；柴薪能源的开发和应用,了一种自然力带动了畜牧渔业的进展,而且直接导致了陶器的产生,加快了金属冶炼和制造业的进展,人类以柴薪为主要能源的时代,
3、连续了近一万年,现在,柴薪仍是某些进展中国家的重要生活能源；化石能源的利用蒸汽机的创造是人类利用能量的新里程碑；人类从今逐引发了世界性的内能转化为机械能步以机械动力大规模代替人力和畜力,它直接导致了第工业革命二次能源革命；从18 世纪中叶开头的这次能源革命使人类文明在短短二百多年中发生了飞速进步；化石能源是当今世界的主要能源,推动了化是燃料工业的兴起,使人类进入工业化社会,使人类又进入电气时代电能的利用19 世纪以来, 电磁感应现象的发觉,使得由蒸汽机作为将人类社会飞速机械能转化为电能动力的发电机开头显现,发电机的创造使煤、石油等化推动到现代文明石能源转换成更加便于输送和利用的电能；电能的利用
4、时代是人类进入现代文明社会的标志；电能是由其它形式的能转化而来的；它最终仍要转化为光能、内能、动能等其他形式的能,才能为人类所用核能的发觉20 世纪 40 岁月,科学家创造了可以掌握核能释放的装开头开发和利用核能转化为电能置核反应堆,拉开了以核能为代表的新能源利用的核能的新纪元序幕；几十年来, 核电已经成为了一种相当成熟的技术；由于核电比火电更清洁、安全、经济,核能在很多经济发达国家已经成为常规能源1 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4、一次能源和二次能源像化石能源这样可以直接从自然界中获得的能源,我们称为一次能源
5、；我们使用的电能,无法 从自然界直接猎取,必需通过消耗一次能源才能得到,所以称电能这样的能源为二次能源；常见的一次能源有：煤、石油、自然气、风能、水能、太阳能、地热能、核能等；常见的二次能源有：电能、汽油、柴油等；留意：辨别一次能源和二次能源的依据一次能源是可以直接从自然价获得的能源；二次能源是由一次能源经过加工转换而得到的,如电能、煤气、焦炭、汽油、柴油等；区分一次能源和二次能源的关键是看其是否经过加工转换；学问扩展： 能源有不同的分类标准,除按能否直接从自然界获得来分为一次能源与二次能源外,仍有以下几种分类情形：（1）按对环境的影响可分为清洁能源：指不排放污染物的能源：如太阳能、电能、水能
6、、地热能等；污染能源：指人类再利用过程中会污染环境的能源,如煤、石油,自然气等；（2）按人类开发早晚和使用情形可分为常规能源和新能源；常规能源：指已经大规模生产和广泛利用的能源,如煤、石油、自然气及水能等；新能源：指刚开头开发利用或正在积极讨论、有待推广的能源：如核能、太阳能、潮汐能、地热能等；5、人类广泛使用电能的缘由：电能是由其他形式的能转化而来的二次能源；由于电能便于输送和转化,又加上现代社会离不开各种各样的用电器,所以电能的利用是人类进入现代文明社会的标 志；人们使用不同的用电器,依据需要将电能转化为其他各种形式的能量；二、 21 世纪的能源趋势 1、能源危机： 由于世界人口的急剧增加
7、和经济的不断进展,能源的消耗连续增长；特殊是近几 十年来,能源消耗增长速度明显加快；所以开发新能源、更好地利用已知能源,是全球范畴内的重要课题；2、解决能源问题的出路：随着第三次能源革命序幕的拉开,核能成为主要能源；同时人类正着力开发取之不尽、用之不竭的太阳能,并取得了重大成就；核能、太阳能的开发和利用为人类的能 源问题找到了新的出路；面对目前的能源趋势,解决能源问题的主要出路有：一是提高能源的利用率,做到科学开发,节省使用；二是开发和利用新能源,如太阳能、风能、地热能等；第 2 节 核能一、核能 1、原子、原子核的组成（ 1）分子由原子构成,原子由原子核和核外电子构成,其中原子核带正电,核外
8、电子带负电；（ 2）原子由原子核和核外绕核旋转的电子构成,原子核由质子和中子组成,质子带正电荷,其 电荷量跟电子的电荷量相等,中子不带电,整个原子不显电性；质子的质量比电子大得多,质子和中子的质量几乎相同, 二者在一起构成特别小的原子核,2、核能就像几颗豆粒挤在原子这个大广场的中心；（ 1）质子、中子依靠强大的核力紧密的结合在一起,因此原子核特别坚固,要使它们分裂或结 合是极其困难的；但是,一旦质量较大的原子核发生分裂或质量较小的原子核相互结合,就有可能释放出惊人的能量,这就是核能；（ 2）核能属于一次能源,也属于新能源,释放核能的方式有两种：核裂变和核聚变；二、裂变1、裂变： 用中子轰击质量
9、比较大的铀235 原子核,使其发生裂变,变成两个质量中等大小的原子核,同时释放出庞大的能量,这种现象叫做裂变；1kg 铀全部裂变, 释放的能量超过2000t 煤完全燃烧时释放的能量；2 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2、链式反应： 用中子轰击铀235 原子核,铀核分裂时释放出核能,同时仍会产生几个新的中子,这些中子又会轰击其他铀核；于是就导致一系列铀核连续裂变,并释放出大量核能,这就是裂变中的链式反应；3、裂变的应用：原子核在裂变时能够释放出大量的能量；（ 1）假如对链式反应不加掌握,将在极短时间内释放出庞大的核
10、能,发生猛烈爆炸,原子弹就是依据这一原理制成的；（ 2）我们仍可以掌握链式反应的速度,把核能用于和平建设事业；反应的装置；“ 核反应堆” 就是掌握链式掌握链式反应的速度,能够缓慢地、平稳的释放核能的装置,叫做核反应堆,核反应堆是核电 站的核心设备,它以铀为核燃料；核反应堆中放出的核能转化为高温高压蒸汽的内能,通过汽轮机 和发电机转化为电能；核反应堆 核电站工作流程（3）核电站工作流程 第一回路中的水或者其他液体被泵压入核 反应堆, 在那里加热, 然后进入热交换器,把热量 传递给其次回路的水, 以后又被泵压回到核反应堆 里；在热交换器内, 其次回路中的水经加热生成 高温高压蒸汽送入汽轮机,驱动汽
11、轮机做功后温度 和压强都降低,进入冷凝器,最终又由泵把它压回热交换器；高速旋转的汽轮机带动发电机发电 可见,核电站发电时能量转化次序是：核能内能机械能电能；核电站特点：消耗的燃料少、废渣也少、对大气基本无污染；成本低,一些发达国家的核电已占相当大的比例,我国的核电事业进展的也很快；可以大大削减燃料的运输量,特殊适合能源缺乏的地区使用；要防止发射性物质的泄漏,防止放射性污染,确保安全；学问拓展：各种发电方式的特点发电类型火力发电水力发电核能发电风力发电特点能量转化化学能内能机械能电能水能电能核能内能机械能电能风能电能应用范畴广泛较广泛较小较小对环境的污染程度较大没有较小没有三、聚变1、假如将某些
12、质量很小的原子核,在超高温下结合成新的原子核,也会释放出庞大的核能,这就是聚变；聚变反应要求一开头就要有很高 3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 的温度,因此聚变反应也称为热核反应；2、大量氢核的聚变,可以在瞬时释放出惊人的能量；清单就是利用核聚变原理制造的一种比原 子弹威力仍要大的核武器；太阳内部也在时刻不停地发生着核聚变；3、裂变与聚变的比较比较裂变聚变定义较大原子核分裂为较小原子核的过程质量很小的原子核结合成较大原子核的过程条件用中子轰击较大原子核超高温释放核能大小庞大更加庞大是否可掌握可利用核反应堆掌握链式
13、反应的速度目前,核聚变速度仍不能认为掌握应用原子弹、核电站氢弹4、核能的利用特点 核能的优点 核能特别庞大,它能极大的补充人类能源的不足,使用核能大大节省了常规能源核能能够解决能源分布不均衡的问题核能的缺点 核能属于一次能源,且会越用越少 核能存在核污染,产生核辐射,会对地球生物造成损害核反应堆中会产生核废料,在治理核废料过程中,代价较高核电站应用地域 核电站一般建在能源需求量大,而且能源特别缺乏的地区核电站建在离人群较远的地区,防止对人畜造成损害第 3 节 太阳能一、太阳庞大的“ 核能火炉”1、太阳的构造： 从内到外一次是太阳核心、辐射曾、 对流层、 太阳大气；2、太阳能的由来氢核聚变；在太
14、阳内部,氢原子核在超高温下发生聚变,释放出庞大的核能； 因此可以讲, 太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸,所以说太阳是一个庞大的“ 核能火炉”；1500 万摄氏度,太阳3、太阳能的传递热辐射；太阳核心的温度高达核心释放的能量向外扩散可以传送到太阳表面；太阳表面温度约为 的海洋；大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射开去；二、太阳是人类能源的宝库 1、地球上除核能、 地热能和潮汐能以外全部的能量都来自太阳,6000,就像一个高温气体组成所以说太阳是人类能源的宝库；2、化石能源的形式：远古时期陆地和海洋中的植物,通过光合作用,将太阳能转化为生物体的化学能； 在它们死后, 躯体埋在地下和海底,腐烂了；
15、沧海桑田, 经过几百万年的沉积、化学变化、地层的运动,在高压下慢慢变成了煤和石油；在石油形成过程中仍放出自然气；今日我们开采的化石燃料来猎取能量,实际上是在开采上一年前地球所接收的太阳能；三、太阳能的利用1、利用太阳能的四个渠道（ 1）绿色植物的“ 光化转换”；通过植物的光合作用（被植物、微生物吸取）将太阳能储存起来,再以草木、沼气、煤、石油、自然气等形式释放出来,实现光能转化为化学能；（ 2）空气水分的“ 光机转换”；由于太阳的热辐射,使大气和水分升腾循环,再通过风、水等形式释放出来,实现光能转化为机械能；（ 3）被海洋吸取,成为海洋内能；（ 4）直接被人们利用；人们直接利用太阳能的方式有两
16、种：集热器的“ 光热转换”能电池的“ 光电转换”,实现太阳能转化为电能；2、太阳能的优缺点,实现太阳能转化为内能；太阳（1）优点：太阳能作为一种新能源,它具有一些一般能源不行比拟的优点；4 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 太阳能取之不尽,用之不竭,太阳内部的热核反应足以连续 富的永久性资源；50 亿年,是人类可以利用的最丰太阳能分布宽阔,不需要挖掘、开采和运输,透入少收益大；太阳能是一种清洁能源,使用时不会带来任何污染；（2）缺点：太阳能虽然具有传统能源所没有的优点,但也有一些缺点给利用上带来一些困难；太阳能到达地
17、球上特别分散,需要装置有相当大的接收面积,提高了接收装置的造价；太阳能的利用受气候、昼夜的影响很大； 因此必需有贮存张志,这不仅增加了技术上的困难,也使造价增加；目前虽然已经制成多种贮存系统,但总是不够抱负,详细应用也有肯定困难；太阳能转换效率很低；第 4 节 能源与可连续进展一、能量转移和能量转化的方向性 1、能量的转移和转化具有方向性；2、节省能源：能量的转化、能量的转移,都是有方向性的；人们是在能量的转化或转移的过程 中利用能量的,因此,不是什么能量都可以利用；能源的利用是有条件也是有代价的,我们所能利 用的能源是有限的,所以需要节省能源；二、能源消耗对环境的影响 1、能源消耗对环境的影
18、响,主要表达在以下几个方面：（ 1）能源消耗会造成热污染；化石能源在使用时会产生大量的内能,其中被利用的内能只是其 中的一部分,仍有相当一部分没有被利用,从而造成了热污染；汽车尾气就是造成城市热岛效应的缘由之一；（ 2）大量燃烧化石能源会造成空气污染和温室效应的加剧；如燃烧石油和自然气、煤等会产生 大量的 CO2、SO2、氮氧化物等气体,除污染空气和加剧温室效应外,仍会形成酸雨,导致水、土壤酸化,对植物、建筑物、金属构件等造成危害；（ 3）一些欠发达国家用柴薪能源除会造成空气污染、产生废物外, 仍会加剧水土流失和沙漠化；（ 4）作为第三次能源革命的标志核能的开发和利用,也不是肯定清洁和安全的,
19、处理不当 会造成有害辐射；2、人类不应当无限制的向大自然索取,我们必需在提升物质文明的同时,保持与自然、 环境的和谐与平稳；不要由于利用能源时会对环境造成污染而停止使用能源,也不要由于能源的利用促进了文明和 社会的进展而对环境造成严峻污染；使用能源和爱护环境可以做到有机的统一和谐的进展；要解决 这个问题,当然离不开科学技术的进步和社会的进展；三、能源与可连续进展 1、可连续进展 可连续进展就是既要考虑当前进展需要,又要考虑将来进展需要,不能以牺牲后人的利益为代 价来满意当代人的需求；可连续的能源生产和消费,已成为社会经济可连续进展的重要前提之一；一方面,应当提高能源的利用率,削减能源使用中对环
20、境的破坏；另一方面,进展新的抱负能源；2、不能再生能源和可再生能源 化石能源、核能等能源会越用越少,不能在短期内从自然界得到补充,这类能源称为不行再生能源；想水能、风能、太阳能、生物质能等可以在 可再生资源；自然界里源源不断的得到,所以我们把它们称为常见的不行再生能源有：煤、石油、自然气、核能等；常见的可再生能源有：风能、水能、太阳能、生物质能等；留意：我们说讲的“ 可再生能源” 和“ 不行再生能源” 都是针对一次能源而言的,即只有对自 然界中自然存在,可直接取用的能源来讲,才能说其属于“ 可再生能源” 或“ 不行再生能源”；3、将来的抱负能源必需满意的四个条件5 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 将来抱负能源能够大规模替代石油、煤和自然气等不行再生能源；必需满意以下几个条件；第一,必需足够丰富,可以保证长期使用；其次,必需足够廉价,可以保证多数人用得起；第三,相关的技术必需成熟,可以保证大规模使用；第四,必需足够安全清洁,可以保证不会严峻影响环境；6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 6 页