資源簡介

(共18張PPT)
12.4 能源與可持續發展
思考與討論：內能可以轉化成電能，電能可以轉化成光能、內能或機械能……既然能量是守恒的，不會憑空消失，為什么我們還要節約能源呢？
一、能量守恒定律
能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中，能量的總量保持不變。 這個規律叫作能量守恒定律（law of energy conservation）。
表達式：(1)，初狀態各種能量的總和等于末狀態各種能量的總和。
(2)，某些能量的增加量等于其他能量的減少量。
二、能量轉移或轉化的方向性
思考：把剛煮好的熱雞蛋放到冷水中，過一會，雞蛋的溫度降低，水的溫度升高，最后二者溫度相同。是否可以發生這樣的現象：原來溫度相同的雞蛋和水，過一會水的溫度自發地降低，而雞蛋的溫度上升？
一切與熱現象有關的宏觀自然過程都是不可逆的，即一切與熱現象有關的宏觀過程都有方向性。
1.能量的轉移具有方向性：如熱量可以自發地從高溫物體傳給低溫物體，但不能自發地從低溫物體傳給高溫物體。
2.能量的轉化具有方向性：如機械能可以自發地完全轉化為內能，但內能不能自發地且不能完全轉化為機械能。
在能量轉化過程中，散失到環境中的內能很難收集起來重新利用，這種現象叫能量的耗散。
能量耗散反映出自然界中的宏觀過程具有方向性。
能量耗散
能量耗散表明，在能源的利用過程中,能量的總量守恒,但在可利用的品質上降低了，從便于利用的能源變成不便于利用的能源。這是自然界的能量雖然守恒,但需要節約能源的根本原因。
能源的分類與應用
不可再生能源：煤炭、石油和天然氣是目前人類生產、生活中使用的主要能源，這類能源又叫作化石能源。化石能源無法在短時間內再生，所以這類能源被叫作不可再生能源。
可再生能源
水能、風能、潮汐能等能源，歸根結底來源于太陽能。這些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源。
自工業革命以來，煤和石油成為人類的主要能源。到了20世紀50年代，世界石油和天然氣的消耗量超過了煤炭。
柴薪時期
煤炭時期
石油時期
能源是人類社會活動的物質基礎
我國能源發展概況
2023年,中國大陸光伏發電量為5841.50億千瓦時,同比增長36.7%,占全球的比重為35.6%
2023年中國水電發電量將突破歷史高點。根據相關數據顯示,中國水電發電量目前已經達到1533.2億千瓦時
大亞灣核電站
秦山核電站
華龍一號
廣西防城港核電站
防城港核電站三臺在運機組累計上網電量已超1200億千瓦時，與同等規模的燃煤電站相比，等效減少標煤消耗超3624萬噸，減少二氧化碳排放量約9888萬噸，相當于種植了27萬公頃森林
環境問題
酸雨：大氣中酸性污染物質，如二氧化硫、二氧化碳、氫氧化物等，在降水過程中溶入雨水，使其成為酸雨，煤炭中含有較多的硫，燃燒時產生二氧化硫等物質。
溫室效應：溫室效應是由于大氣里溫室氣體（二氧化碳、甲烷等）含量增大而形成的，石油和煤炭燃燒時產生二氧化碳。
1.下列關于能源的說法正確的是(　　)
A. 天然氣屬于一次能源、不可再生能源
B. 電能是一次能源
C. 太陽能、核能、地熱能是常規能源
D. 由于能量守恒，所以能源是用之不竭的，也不會有能源危機
答案:A
【例2】(多選)下列關于能量耗散的說法，正確的是(　　)
A. 能量耗散使能的總量減少，違背了能量守恒定律
B. 能量耗散是指散失在環境中的內能很難再被人類利用
C. 其他形式的能在一定條件下向內能的轉化，是能夠自動全部發生的
D. 能量耗散導致能量品質的降低
答案:BCD
3.(多選)下列車輛中，屬于無污染車輛的是(　　)
A. 電車和酒精汽車
B. 柴油車和氫氣汽車
C. 汽油車和柴油車
D. 太陽能車和氫氣汽車
答案：AD
4.(多選)酸雨對植物的正常生長影響很大，為了減少酸雨的影響，應采取的措施是(　　)
A. 少用煤做燃料 B. 燃料脫硫
C. 多使用太陽能等清潔能源 D. 鼓勵大量購買私家車
答案:ABC
情景體驗1.風能是一種很好的再生能源，而且對環境的污染較小，近年來我國在西北地區建立了許多風力發電廠。右圖為風力發電的情景，通過風輪機一個葉片旋轉一周掃過面積的最大風能為可利用風能。已知空氣的密度為ρ，風輪機葉片的長度為r，若風速為v0，每臺風力發電機輸出電功率為P。
(1)求單位時間內每臺風力發電機獲得的風能表示式。
(2)求風力發電機利用風能的效率表示式。
5.有一塊0 ℃的冰雹自高空落下，若落地時其勢能的80%轉化為自身的內能，將自己熔化為0 ℃的水，求下落的高度。(熔化熱是指單位質量的晶體在熔化時變成同溫度的液態物質所需吸收的熱量。冰的熔化熱為3.34×105 J/kg，g取9.8 m/s2)
答案:4.26×104 m
解析:設冰的質量為m，則這么多質量的冰化成水需要吸收的熱量為Q=3.34×105 J/kg×m
設下落的高度為h，則下落h高度減小的重力勢能為Ep=mgh
落地時其勢能的80%轉化為本身的內能，所以0.8Ep=Q，解得h=4.26×104 m。

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