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第二十二章能源与可持续发展一、能源的分类一、能源的分类1.1.一次能源一次能源:_:_从自然界直接获取。如风能、地热能、核能、从自然界直接获取。如风能、地热能、核能、太阳能等。太阳能等。2.2.二次能源二次能源:_:_从自然界直接获取。如电能等。从自然界直接获取。如电能等。可以可以不可以不可以二、核能和太阳能二、核能和太阳能1.1.原子和原子核原子和原子核: :(1)(1)原子的组成原子的组成: :由带正电的由带正电的_和带负电的和带负电的_组成。组成。(2)(2)原子核的组成原子核的组成: :由带正电的由带正电的_和不带电的和不带电的_组成。组成。2.2.核能核能: :(1)(1)概念概念: :质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合时释放出的巨大能量。相互结合时释放出的巨大能量。(2)(2)获得途径获得途径:_:_和和_。(3)(3)核电站核电站: :利用利用_发电发电, ,核心设备是核心设备是_。原子核原子核电子电子质子质子中子中子核裂变核裂变核聚变核聚变核能核能核反应堆核反应堆3.3.太阳能太阳能: :(1)(1)本质本质: :太阳内部氢原子核在超高温下发生太阳内部氢原子核在超高温下发生_,_,释放出的巨大核能。释放出的巨大核能。(2)(2)利用。利用。用集热器把物质用集热器把物质_。用太阳能电池把用太阳能电池把_能转化为电能。能转化为电能。聚变聚变加热加热太阳太阳三、能源与可持续发展三、能源与可持续发展1.1.能量转移和转化的方向性能量转移和转化的方向性: :能量的转移和转化过程是有能量的转移和转化过程是有_性、性、_的。的。2.2.不可再生能源不可再生能源: :消耗后消耗后_在短期内从自然界得到补充的能源。在短期内从自然界得到补充的能源。如化石能源、核能等。如化石能源、核能等。3.3.可再生能源可再生能源:_:_从自然界源源不断地得到的能源。如风能、从自然界源源不断地得到的能源。如风能、太阳能、水能等。太阳能、水能等。方向方向不可逆不可逆不能不能可以可以【读【读练练】1.1.【辨一辨【辨一辨】太阳能的利用太阳能的利用目前直接利用太阳能的方式主要有两种。如图甲目前直接利用太阳能的方式主要有两种。如图甲, ,楼顶上的太阳能楼顶上的太阳能集热器为住户提供热水集热器为住户提供热水, ,将将_能转化为能转化为_能能; ;如图乙如图乙, ,太阳能凉太阳能凉帽上的电池板把帽上的电池板把_能转化为扇叶的能转化为扇叶的_能。能。太阳太阳内内太阳太阳动动2.2.【填一填【填一填】核能核能(1)(1)图示的核反应是图示的核反应是_,_,可利用此反应制造可利用此反应制造_。(2)(2)核能属于核能属于_能源。能源。(3)(3)核电站获得能量的途径是核电站获得能量的途径是_。核聚变核聚变氢弹氢弹不可再生不可再生核裂变核裂变考点考点能源的分类能源的分类按产生方按产生方式分类式分类按利用按利用现状分类现状分类按是否可以按是否可以再利用分类再利用分类分类举例分类举例一次能源一次能源常规能源常规能源可再生能源可再生能源水能、生物质能等水能、生物质能等不可再不可再生能源生能源煤、石油、天然气等煤、石油、天然气等新能源新能源可再生能源可再生能源太阳能、地热能、太阳能、地热能、潮汐能、风能等潮汐能、风能等不可再不可再生能源生能源核能核能二次能源二次能源如电能、沼气、汽油、焦炭、蒸汽、如电能、沼气、汽油、焦炭、蒸汽、工业余热等工业余热等【技法攻略【技法攻略】可再生和不可再生能源可再生和不可再生能源(1)(1)都是相对于一次能源而言。都是相对于一次能源而言。(2)(2)根据能源能否从自然界长期获取来区分的。根据能源能否从自然界长期获取来区分的。【示范题【示范题1 1】(2014(2014邵阳中考邵阳中考) )可以直接从自然界获得的能源叫一可以直接从自然界获得的能源叫一次能源次能源, ,必须通过消耗一次能源才能获得的能源叫二次能源。下列必须通过消耗一次能源才能获得的能源叫二次能源。下列能源中能源中, ,属于二次能源的是属于二次能源的是( () )A.A.煤煤B.B.石油石油C.C.天然气天然气D.D.电能电能【解析【解析】选选D D。本题考查能源的分类。煤、石油、天然气是化石能源。本题考查能源的分类。煤、石油、天然气是化石能源, ,可直接从自然界获得可直接从自然界获得, ,属于一次能源。电能必须通过消耗一次能源才属于一次能源。电能必须通过消耗一次能源才能得到能得到, ,属于二次能源。故选属于二次能源。故选D D。【示范题【示范题2 2】(2015(2015邵阳中考邵阳中考) )我市城步南山牧场我市城步南山牧场, ,不仅风景秀美不仅风景秀美, ,而且蕴藏着巨大的风力资源。如图是南山利用风能发电的风车。而且蕴藏着巨大的风力资源。如图是南山利用风能发电的风车。风能是风能是( (选填选填“可再生可再生”或或“不可再生不可再生”) )能源。能源。【解析【解析】本题考查能源的分类。风能可以在自然界里源源不断地本题考查能源的分类。风能可以在自然界里源源不断地得到补充得到补充, ,属于可再生能源。属于可再生能源。答案答案: :可再生可再生【知识拓展【知识拓展】生物质能生物质能生物质能生物质能, ,就是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式就是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式, ,即即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用用, ,可转化为常规的固态、液态和气态燃料可转化为常规的固态、液态和气态燃料, ,取之不尽、用之不竭取之不尽、用之不竭, ,是是一种可再生能源一种可再生能源, ,同时也是唯一一种可再生的碳源。同时也是唯一一种可再生的碳源。【备选考点【备选考点】核能及其应用核能及其应用1.1.裂变和聚变的比较裂变和聚变的比较: :分类分类比较比较裂变裂变聚变聚变定义定义较大原子核分裂为较大原子核分裂为较小原子核的过程较小原子核的过程质量很小的原子核质量很小的原子核结合成较大原子核结合成较大原子核的过程的过程条件条件用中子轰击较大原子核用中子轰击较大原子核超高温超高温释放核能大小释放核能大小巨大巨大更加巨大更加巨大是否可控制是否可控制可利用核反应堆控可利用核反应堆控制链式反应速度制链式反应速度目前目前, ,核聚变还不核聚变还不能加以控制能加以控制举例举例原子弹、核电站原子弹、核电站氢弹、太阳内部发氢弹、太阳内部发生的反应生的反应2.2.应用应用核电站核电站( (核反应堆核反应堆):):(1)(1)原理原理: :核反应堆裂变核反应堆裂变高温高压蒸汽高温高压蒸汽汽轮机汽轮机发电机发电机电能。电能。(2)(2)能流图能流图: : 【示范题【示范题1 1】(2014(2014永州中考永州中考) )以下是核电站工作情况的方框图以下是核电站工作情况的方框图, ,关于方框图中各装置的能量转化关于方框图中各装置的能量转化, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( () ) A.A.核反应堆将核能转化为电能核反应堆将核能转化为电能B.B.蒸汽轮机将机械能转化为内能蒸汽轮机将机械能转化为内能C.C.发电机将机械能转化为电能发电机将机械能转化为电能D.D.各种用电器只能将电能转化为内能各种用电器只能将电能转化为内能【解题探究【解题探究】各部分中能量转化的过程是什么各部分中能量转化的过程是什么? ?提示提示: :(1)(1)核反应堆核反应堆: :核能核能内能。内能。(2)(2)蒸汽轮机蒸汽轮机: :内能内能机械能。机械能。(3)(3)发电机发电机: :机械能机械能电能。电能。【解析【解析】选选C C。本题考查核能的利用。核电站发电过程。本题考查核能的利用。核电站发电过程: :核能先转化核能先转化为水的内能为水的内能, ,水受热以后温度上升会产生大量的水蒸气水受热以后温度上升会产生大量的水蒸气, ,水蒸气会推水蒸气会推动蒸汽轮机转动动蒸汽轮机转动, ,将内能转化为机械能将内能转化为机械能, ,蒸汽轮机又带动发电机转动蒸汽轮机又带动发电机转动, ,最后发电机将机械能转化为电能。在家庭电路中各种用电器将电能最后发电机将机械能转化为电能。在家庭电路中各种用电器将电能转化为内能、机械能等我们需要的各种能量转化为内能、机械能等我们需要的各种能量, ,故正确答案选故正确答案选C C。【示范题【示范题2 2】(2015(2015南充中考南充中考) )氢弹是利用原子核氢弹是利用原子核( (选填选填“裂变裂变”或或“聚变聚变”) )在瞬间释放出巨大能量的一种武器在瞬间释放出巨大能量的一种武器; ;自然界自然界中能量的形式有很多中能量的形式有很多, ,其中其中“水能水能”属于属于( (选填选填“可再生可再生”或或“不可再生不可再生”) )能源。能源。【解析【解析】本题考查核能应用的原理及能源的分类。核反应分为裂变本题考查核能应用的原理及能源的分类。核反应分为裂变和聚变两种和聚变两种, ,裂变分为两种裂变分为两种: :可控链式反应和不可控链式反应可控链式反应和不可控链式反应, ,前者前者主要应用在核反应堆中主要应用在核反应堆中, ,后者应用在原子弹中后者应用在原子弹中; ;聚变主要应用在氢弹聚变主要应用在氢弹上。能从自然界源源不断获得的能源是可再生能源上。能从自然界源源不断获得的能源是可再生能源, ,不能源源不断不能源源不断从自然界获得的能源是不可再生能源。从自然界获得的能源是不可再生能源。答案答案: :聚变可再生聚变可再生【知识拓展【知识拓展】当今的核武器当今的核武器原子弹是第一代核武器原子弹是第一代核武器,“,“原子弹原子弹”是利用核裂变原理是利用核裂变原理由中子轰由中子轰击铀击铀235235或钚或钚239,239,使其原子核裂开产生巨大能量使其原子核裂开产生巨大能量, ,包括冲击波、瞬间包括冲击波、瞬间核辐射、电磁脉冲干扰、核污染、光辐射等杀伤作用。核辐射、电磁脉冲干扰、核污染、光辐射等杀伤作用。“氢弹氢弹”是第二代核武器是第二代核武器, ,是利用原子弹爆炸的能量点燃氢的同位素是利用原子弹爆炸的能量点燃氢的同位素氘、氚等轻原子核的聚变反应瞬时释放出巨大能量的核武器。氚和氘、氚等轻原子核的聚变反应瞬时释放出巨大能量的核武器。氚和氘聚变产生比原子弹更加巨大的能量氘聚变产生比原子弹更加巨大的能量, ,对于相同质量的核燃料对于相同质量的核燃料, ,氢弹氢弹的聚变反应放出的能量是铀核裂变反应放出能量的的聚变反应放出的能量是铀核裂变反应放出能量的4 4倍以上倍以上; ;而且氢而且氢弹爆炸实际上是两颗核弹爆炸弹爆炸实际上是两颗核弹爆炸( (原子弹和氢弹原子弹和氢弹),),所以说氢弹的威力比所以说氢弹的威力比原子弹更大。当然原子弹更大。当然, ,不能用大当量的原子弹与小当量的氢弹来比较不能用大当量的原子弹与小当量的氢弹来比较了。了。第三代核武器是中子弹第三代核武器是中子弹, ,以氘和氚聚变原理制作以氘和氚聚变原理制作, ,以高能中子为主要以高能中子为主要杀伤力的核弹。杀伤力的核弹。第四代核武器是核定向能武器第四代核武器是核定向能武器, ,正在研制中正在研制中, ,因为这些核弹不产生剩因为这些核弹不产生剩余核辐射余核辐射, ,因此可作为因此可作为“常规武器常规武器”使用使用, ,主要种类有主要种类有: :反物质弹、粒反物质弹、粒子束武器、激光引爆核炸弹、干净的聚变弹、同质异能素武器等。子束武器、激光引爆核炸弹、干净的聚变弹、同质异能素武器等。第四代的另一特点是突出某一种效果第四代的另一特点是突出某一种效果, ,如突出电磁效应的电磁脉冲弹如突出电磁效应的电磁脉冲弹, ,使通讯信号混乱。它可以使高能激光束、粒子束、电磁脉冲等离子使通讯信号混乱。它可以使高能激光束、粒子束、电磁脉冲等离子体定向发射体定向发射, ,有选择地攻击目标。能量更集中有选择地攻击目标。能量更集中, ,有可控制的特殊杀伤有可控制的特殊杀伤破坏作用。破坏作用。
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