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1、第17章 能源与可持续发 能源家族,什么是能源?,像煤、天然气、汽油、水流、风、电、太阳光等能够提供能量的物质资源，我们把它们都叫做能源.,人们的生活、生产、科研都离不开能源。那么能源大致可以分为哪几类呢？,讨论,煤、石油、天然气都是由远古的动物、植物经过长时间的地质变迁形成的。称为化石能源,二、能源的分类,按能源的来源分,按是否可以再生来分,按利用时间来分,一次能源和二次能源,一次能源：从自然界直接获取的能源。 二次能源：无法从自然界直接获取，必须要消耗一次能源才能得到。,能源的来源分：,常见的一次能源,煤、石油、天然气、风能、水能、 地热能、核能等,常见的二次能源,电能等,是否可以再生来分
2、：,不可再生能源：不可能在短期内从 自然界得到补充。,可再生能源：可以在自然界里源源不 不断地得到。,如：化石能源、核能,如：水能、风能、太阳能、生物质能,按利用时间来分：,常规能源：人类已利用多年的能源。,可再生能源：最近才开发利用的能源。,如：化石能源、水能、风能,如：太阳能、地热能、潮汐能,我国主要能源分布情况：,第二节 核能,按现在的能源消耗，世界上的石油、天然气和煤等生物化石能源将在几十年至200年内逐渐耗尽。,新能源时代的呼唤,一、核能,在原子核分裂或聚合时释放出的能量叫做核能,二、获得核能的途径,获得核能的两条途径是： （1） 裂变- 原子弹、核电站 （2）聚变- 氢弹,核能的产
3、生原理,链式反应,原子弹根据核裂变的原理制成。属于不可控制的链式反应的结果！,核裂变的应用,原子弹的核装药一般为钚-239、铀-235。这些物质的原子核在热中子轰击下，分裂为两个或若干个裂片和若干个中子，同时释放出巨大的能量。新产生的中子又去轰击其它原子核，如此连续发展下去，核分裂的数量就会急剧增加，形成链式反应，仅在百分之几秒内就会出现猛烈爆炸，并放出非常大的能量。1公斤铀释放出的能量相当于2万吨梯恩梯炸药爆炸时释放出的能量,原子弹,氚核,氘核,氦核,一个中子（随能量释放）,氢核的聚变,聚变:2个质量较小的原子核结合成质量较大的新核，同时释放出能量的过程。,这种核聚变反应要在数千万度高温和超
4、高压条件下才能进行，单位质量所释放出来的能量一般为核裂变反应的4倍以上，能产生更大的破坏作用，通常又称这种聚变反应为热核反应。,氢弹根据核聚变的原理制成。威力比原子弹还大。,氢弹的原理,氢弹的结构比原子弹复杂得多，它要装一个小型原子弹做引爆装置。由于热核材料不受临界质量限制，氢弹可以制成比原子弹威力大得多的核武器。现代氢弹威力可以做到几万吨、几百万吨和几千万吨TNT。,如果使原子核的裂变和聚变在可控制的条件下缓慢进行，释放的核能就可有效地利用。,核反应堆,1、核反应堆堆芯内进行核裂变并稳定地释放热能，由于采用稳压器提高系统内的水压，一回路的水受热后不会沸腾，这些高压水随之将堆芯内产生的热能带走
5、。,核电站的工作过程1,核电站的工作过程2,2、带热能的高压水经蒸气发生器（热交换器）内数以千计的传热管将热能传到管外二回路系统的水内。二回路系统与一回路是完全分隔的。,核电站的工作过程3,3、二回路水随即受热沸腾变成蒸汽，然后推动汽轮机、发电机组发电。,核电站的工作过程4,4、蒸气自汽轮机排出，被三回路的海水冷却后再循至蒸气发生器加热。,核电站的优点1,核电站（右）一年仅需补充30吨核燃料，一辆重型车即可拉走。煤电厂（左）一年消耗300万吨原煤，相当于每天要右一列40节车厢的火车为它拉煤。,1核电是高效能源，消耗资源少,核电站的优点2,2核电站的清洁能源，环境影响小,核电站的优点3,3核电是
6、安全能源，发生事故的可能性小,核电站各部分的运行状况在中央控制室内一目了然,自然界中的热核反应,自然界中，太阳内部的温度高达摄氏1千万度以上，在那里就进行着大规模的聚变反应.太阳辐射出的光和热，正是由聚变反应释放的核能转化而来的.可以说，地球上的人类每天都享用着聚变释放出的能量.,三 太阳能,太阳能是地球上最基本的能源,无论是生物质能、风能，还是水力、温差和潮汐能，归根结底都是太阳能的转化形式。矿物燃料蕴藏的能量，也是来自远古时期生物体所吸收利用的太阳能。,你知道吗,太 阳 能 的 利 用 方 式,光能 热能,光能 电能,光能 化学能,光能 生物质能,反射式太阳灶,太阳能的利用:光能-热能,太
7、 阳 能 住 宅,太阳能的利用:光能-热能,太阳能塑料菜棚,太阳能的利用:光能-热能,太阳能热水器,太阳能的利用:光能-热能,美国无人驾驶太阳能飞机,利用太阳能的电动车,太阳能的利用:光能-电能,太 阳 能 汽 车,太阳能的利用:光能-电能,阿姆斯特丹附近的“太阳能村”（位于阿姆斯福特市）是一个近年建成的以建筑节能为中心的、装机容量名列世界前茅的太阳能发电居住区，也是当今荷兰住宅建设的示范项目。,荷兰的新建住宅,太阳能的利用:光能-电能,是洁净能源，不污染环境 取之不尽、用之不竭，是最廉价的能源,交流与讨论,太阳能的优点有哪些：,据专家估计，辐射到地球表面的太阳能相当于全世界目前发电总量的八万
8、倍。我国有三分之二的国土面积每年的日照时间在2200小时以上，如果将这些太阳能全都用于发电，约等于上万个三峡工程发电量的总和。,17.4 能源革命,人教版新教材同步教学课件,17.4能源革命,人类历史上不断进行着能量转化技术的进步，这就是所谓的能源革命。,三次能源革命,人工取火,蒸汽机,核能,第一次,第二次,第三次,以柴薪为燃料,化石燃料,铀,一万年,二百年,几十年,太阳能,草的能量,兔子的能量,人或其他动物能量,光合作用,兔子吃草,人或其他动物吃兔,见课本161页想想议议图17.4-7所示：豆子生长过程，不过次序已经打乱，请你按照正确的顺序排列。,正确的顺序排列：B、A、C、F、E、D,问题
9、1、豆子的生长是否可逆？电影技术 能否做到？,问题2、火炉把自己的内能传递给房间里的 空气，供人取暖；到了春天，能否把这些内能重新收集起来，来年再 用？,问题3、汽车制动，由于摩擦，动能转化为地面和空气的内能，这些能量能够自动开汽车吗,能量转移和能量转化的方向性,能量的转化和转移是有_的，在能 量的转化和转移的过程中_， 因此不是什么能量都可以利用，能量的 利用是有_的，也是有_的。,方向性,利用能量,条件,代价,灾害失控的能量释放,火灾,伊朗大地震,雪崩,海啸,雷电,17.5能源与可持续发展,1、世纪的能源趋势 2、能源消耗对环境的影响 3、未来的理想能源,1、21世纪的能源趋势,说明：世界
10、人口急剧增加， 能源的消耗持续增长,（见课本164页图17.5-1）,2、能源消耗对环境的影响,空气污染、固体废物污染、有害辐射、水土流失和沙漠化,（见课本165页表）, , , , ,3、未来的理想能源必须满足的条件：,1、必须足够丰富，可以保证长期使用； 2、必须足够便宜，可以保证多数人用得起； 3、相关的技术必须成熟，可以保证大规模使用； 4、必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。,（见课本165页）,三次能源革命,人工取火,蒸汽机,核能,第一次,第二次,第三次,以柴薪为燃料,化石燃料,铀,一万年,二百年,几十年,发电机,输电,电灯,电扇,空调,电车,电力机车,电能的优点：便于输送和转化,问题1、豆子的生长是否可逆？电影技术 能否做到？,问题2、你能否再举一例？,问题3、火炉把自己的内能传递给房间里的 空气，供人取暖；到了春天，能否把这些内能重新收集起来，来年再 用？,问题4、汽车制动，由于摩擦，动能转 化为地面和空气的内能，这些能量能 够自动开汽车吗？,能量转移和能量转化的方向性,能量的转化和转移是有_的，在能 量的转化和转移的过程中_， 因此不是什么能量都可以利用，能量的 利用是有_的，也是有_的。,方向性,利用能量,条件,代价,灾害失控的能量释放,火灾,伊朗大地震,雪崩,海啸,雷电,
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