資源簡介

(共54張PPT)
第二十二章 能源與可持續發展
第1節 能源
什么是能源?
問題：我們每天要吃飯、喝水，用什么來煮飯、燒水？
電
煤
天然氣
干木柴
開動汽車、火車、飛機等交通運輸工具需要消耗什么物質？
石油
天然氣
煤、煤氣、柴草、天然氣、汽油、煤油或者柴油等，它們起什么作用？
提供能量
你知道還有哪些物質可以提供能量呢？


水流、流動的空氣、太陽光、蔬菜、水果、肉……
能夠提供能量的物質稱為能源。




煤
石油
天然氣
煤、石油、天然氣是千百萬年前埋在地下的動、植物經過漫長的地質年代形成的動植物化石，稱為化石能源。
能源

一次能源：
二次能源：
可以直接從自然界獲得的能源。
無法從自然界直接獲取，必須通過消耗一次能源才能得到。
（化石能源、風能、水能、太陽能、地熱能、核能）
（電能）
煤
石油
天然氣
水能
風能
太陽能
地熱能
核能
電能
由生命物質（動、植物）提供的能量叫做生物質能。
隨著科學技術的發展和進步，隨著工、農業生產和科學技術的現代化，人們的生活也漸趨現代化，使能量消耗的增長趨勢十分明顯。
世界能源消耗量急劇增長
太陽能：取暖、電池、汽車等
風能：風力發電
潮汐能： 發電
地熱能：溫泉、地熱發電
新能源的開發和利用
第2節 核能
1964年10月16日14時59分50秒整，在中國新疆羅布泊騰起了蘑菇云：中國成功進行了第一次當量為2萬噸炸藥的核試驗，爆炸了一顆原子彈。
我國第一顆原子彈
1967年6月17日又成功地爆炸了第一顆氫彈，完成了其它國家要十幾年或幾十年才完成的工作。
我國第一顆氫彈
原子彈和氫彈為什么具有這么大的威力呢？
原子、原子核
原子

原子核
核外電子

質子
中子
物質
分子


（正電）
（負電）
（不帶電）


質子、中子依靠強大的核力緊密地結合在一起，因此原子核十分牢固，要使它們分裂或聚合極其困難。
核能
質子和中子能分開嗎？
質量較大的原子核發生分裂或者質量較小的原子核相互結合，釋放出驚人的能量，就是核能。
原子核聚變
原子核裂變
1kg鈾全部裂變釋放出的核能，超過2000t煤完全燃燒釋放出的能量。
質量較大的原子核在中子轟擊下變成2個質量中等大小的原子核，同時釋放出巨大的能量的過程叫做原子核裂變 。
裂變反應過程中，中子就像“點燃”核燃料的火柴。
用中子轟擊鈾235原子核，鈾核分裂時釋放出核能，同時還會產生幾個新的中子，這些中子又會轟擊其他鈾核……于是就導致一系列鈾核持續裂變，并釋放出大量
核能。這就是鏈式反應。
可控核能的利用——核電站 （核心設備是核反應堆）
核反應堆中發生的是鏈式反應，是可以控制的。
核電站的工作原理：

內能轉化為 機械能

化學能轉化為內能

機械能轉化為電能
原子核裂變
秦山核電站位于杭州灣畔，是中國第一座依靠自己的力量設計、建造和運營管理的30萬千瓦核電站。
原子彈爆炸時發生的鏈式反應，是不加控制的。
1945年8月6日和8月9日，美國將兩顆外號為“小男孩”和“胖子”的原子彈，分別投放到日本的廣島和長崎，原子彈爆炸時釋放的巨大能量將兩座城市瞬間化為廢墟。
廣島市80％的建筑物化為灰燼，6.8萬人當場喪生，5年后因原子彈死亡人數達到24.7萬人；長崎市60％的建筑物被摧毀，當場傷亡8.6萬人，5年后共死亡14萬人。該地區核爆炸的幸存者也不同程度受到放射性污染，患了各種怪異的后遺癥，在隨后幾年中，又有大批人痛苦地死去。
原子彈爆炸后的長崎
使2個質量較小的原子核在超高溫下結合成質量較大的新原子核，同時釋放出能量的過程就是聚變，也稱為熱核反應。





氚核
氘核







氦核
中子
能量




超高溫
結合
利用原子核聚變在瞬間釋放的不可控能量可以制成氫彈。
核能有許多優點，但在利用過程中又存在著哪些問題呢？
核廢料的處理難、核泄漏。
存在的問題：放射性污染！
核廢料常需要深埋處理
放射性物質的標志
原子核裂變—鏈式反應
原子核聚變—熱核反應
獲得核能有兩種途徑　
第3節 太陽能
在太陽內部，氫原子核在超高溫下發生聚變，釋放出巨大的核能。太陽核心每時每刻都在發生氫彈爆炸，太陽就像一個巨大的“核能火爐”。太陽表面溫度約6000℃，太陽至今已經穩定地“燃燒”了近50億年，而且還能繼續“燃燒”50億年。
太陽光已經照耀我們的地球近50億年，地球在這近50億年中積累的太陽能是我們今天所用大部分能量的源泉。人類的日常生活，也無法離開陽光。所以說太陽是人類能源的寶庫。

直接利用太陽能的方式主要有兩種。
太陽能
內能
1、光熱轉化——用集熱器把水等物質加熱。
太陽能的利用
2、光電轉化—太陽能電池板
太陽能
電能
太陽能

節能、環保

第4節 能源與可持續發展
　　既然能量是守恒的，為什么還需要節約能源呢？
　　內燃機把石油中儲備的化學能轉化為汽車的機械能、內能。

這些機械能、內能無法再轉化回可以被利用的能源。
化學能
內能
內能
機械能
　　火力發電廠把煤中貯存的化學能轉化為電能，供生產和生活用。
　　用電器將電能轉化為內能、光能、機械能多種形式的能后，這些能量無法再利用。

化學能
內能
內能
電能
　　在熱傳遞的過程中，熱量只能自發地從高溫物體轉移到低溫物體，不能相反。如果要使熱量從低溫物體轉移到高溫物體，就需要消耗其他形式的能量。
　　例如電冰箱就需要消耗電能。

　　汽車制動時，由于摩擦，動能轉化成輪胎、地面和空氣的內能，消耗的能量不能再自動地被用來驅動汽車。
　　能量的轉化和轉移具有方向性，有些能量可以利用，有些則不能。
　　我們所能利用的能源是有限的，所以要節約能源。
　　化石能源通過燃燒轉化為內能，相當一部分內能沒有被有效利用。
能源消耗對環境的影響
　　汽車尾氣造成大氣污染和城市熱島效應。
　　燃料燃燒產生的大量二氧化碳，加劇了地球的溫室效應。
　 化石燃料燃燒還生成二氧化硫、氮氧化物、粉塵和一氧化碳等有害物質。
酸性氣體形成酸雨造成危害
酸雨侵蝕后的漢白玉石柱
　　
　　在耗用各種能源時，對環境是否會造成破壞呢？在下表中，用“√”表示大量耗用該類能源對環境會有明顯破壞，用“×”表示對環境不會造成明顯破壞。
想想議議
√
×
×
√
√
√
×
√
×
×
×
×
×
√
√
√
√
√
×
√
能源與可持續發展
越用越少，不能在短期內從自然界得到補充的能源稱為不可再生能源。包括化石能源、核能。
煤
石油
天然氣
核能
水能
風能
太陽能
地熱能
可以在短期內從自然界中源源不斷地得到補充的能源稱為可再生能源。（水能、風能、太陽能、地熱能。）

思考：電能是可再生能源還是不可再生能源？
都不是。
可再生能源是未來理想能源的一個重要發展方向。
未來的理想能源應滿足哪些條件呢？
1、足夠豐富，可以保證長期使用。
2、足夠便宜，可以保證多數人用得起。
3、相關的技術必須成熟，可以保證大規模使用。
4、足夠安全、清潔，可以保證不會嚴重污染環境。
1、下列關于太陽能的說法，錯誤的是（　）
A.太陽能是一次能源
B.太陽能是由核聚變產生的
C.當前我國能源消費以直接利用太陽能為主
D.太陽能是可再生能源
2、關于原子核和核能，下列說法正確的是（ ）
A.原子核是由電子、質子和中子組成
B.核能的使用不會對人類產生危害
C.現有核電站利用核裂變釋放的能量來發電
D.氫彈爆炸時的鏈式反應是可控的
C
C
3、下列有關能源的說法正確的是（　）
A.石油是二次能源 B.煤炭的大量燃燒不會導致溫室效應C.天然氣是可再生能源 D.太陽能可轉化為電能
4、下列屬于不可再生能源的是( )
A.煤 B.風能 C.太陽能 D.水能
5、如圖是一款太陽能座椅，椅子頂部安裝的硅光電池板，可儲備能量供晚間使用，下列說法正確的是( )
A.硅光電池板是由超導材料制成的
B.硅光電池板可以將太陽能轉化為電能
C.太陽能來源于太陽內部氫核的裂變
D.太陽能屬于不可再生能源
D
A
B
6、2018年11月，我國對“人造太陽”研究有了重大突破，等離子體中心電子溫度達到一億攝氏度。“人造太陽”利用氫核________（選填“裂”或“聚”）變來獲得巨大能量。天然氣是城市家庭常用的能源，天然氣是________（選填“可再生”或“不可再生”）能源。
7、海南有豐富的太陽能資源，太陽能熱水器使用廣泛。太陽能是_______（選填“可再生”或“不可再生”）能源。太陽能熱水器在加熱水時，把太陽能轉化為_________。

聚
不可再生
可再生
內能
8、能源家族中，有煤，石油、風能、水能，核能、太陽能等，屬于不可再生能源的有　 　 ；電能是　 　 （選填“一次能源”或“二次能源“）。它可以使電動機轉動，同時產生內能散失在空氣中，但這些內能卻無法自動轉化為電能，該現象說明能量轉化具有
　 　性。
9、光伏發電是將　 　轉化為電能。核能作為一種新能源，正在逐步被人們開發和利用，核電站是利用核能發電，其核燃料在反應堆內是通過核　 　（選填“裂變”或“聚變”）的方式，把核能轉化為電能輸送到國家電網，供千家萬戶使用。
煤、石油、核能
二次能源
方向
太陽能
裂變
10、目前核電站利用 （選填“核裂變”或“核聚變”）獲得核能，太陽是人類能源的寶庫，獲得太陽能的方式有三種，分別是：①光熱轉換；②光電轉換；③光化轉換。其中太陽能熱水器是通過 方式獲得內能（選填題中的序號）。
11、氫彈是利用氫核的　 　（選填“裂變”或“聚變”）在瞬間釋放的能量，核能是　 　 （選填“可再生”或“不可再生”）能源。

核裂變
①
聚變
不可再生
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