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能 源,第二十二章 第节,1,2012年7月4日，三峡水电站32台机组全部投入工作。自2003年三峡工程正式开始发电，到2012年7月之间，三峡电站发电量累计达到5 648亿千瓦时，相当于从滚滚长江中捞起了近2亿吨标准煤，减排二氧化碳4亿吨、二氧化硫500多万吨。,三峡水电站是如何发电的呢？,2,电能只是人类生活、生产活动中广为使用的能量的一种。人类的生活、生产活动，无法离开能量的使用。,提高上游水位增加水的势能,高水位的水快速向下流推动水轮机转动,发电机在水轮机的带动下旋转发电,三峡水电站的发电原理,3,能够提供热、光、机械能和电能等各种形式的能量来源就叫能源。,一、能源概念,我们的生活中都用到哪些能源呢？,4,钻木取火这项技术的出现，使人类实现了从利用自然火到利用人工火的转变。开启了人类以柴薪为主要能源的时代。,柴薪主要通过砍伐森林获得，大面积的砍伐森林严重破坏地球的生态平衡。同时由于燃烧柴薪获取能量的效率较低，人类仍需要开发其他的能源。,二、人类利用能源的历程,5,蒸汽机的发明令人类成功地将燃烧获取的内能转化为机械能。实现了以机械动力大规模代替人力和畜力的新时代，人类的主要能源从柴薪转向热值更高的煤。,煤、石油、天然气是千百万年前埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的，所以称为化石能源。这三种能源是当今世界一次能源的三大支柱。,6,1能直接从自然界获取的能源称为一次能源,煤,石油,风能,地热能,水能,三、能源的类型,7,2由一次能源经过加工得到的能源称为二次能源,汽油、柴油,风力发电,水力发电,太阳能发电,地热发电,8,一次能源,二次能源,天然气,化石能源,煤,石油,核能,电能,汽油,风能,太阳能,水能,地热能,柴油,能源分类,9,如果把全世界的能源消耗量折合成热值为2.93107 J/kg的标准煤来计算，1950年为26 亿吨，1987年为110 多亿吨，2003年接近140 亿吨，2007年达到160 亿吨。,四、21世纪的能源趋势,10,化石能源是现代人类文明所需的主要能源。由于其属于不可再生的资源，所以总有使用殆尽的一天。,而且在开采化石能源的过程中因意外而对环境的破坏也十分严重。所以开发新能源、更好地利用已知能源是全球范围的重要课题。,20世纪40年代，科学家发明了可以控制核能释放的装置核反应堆，拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕。,11,核 能,第二十二章 第节,12,1原子结构,H2O分子,以水分子为例：它由一个氧原子和两个氢原子组成。,一、核能,13,原子由原子核和核外电子组成。 （1）氢原子由原子核和一个核外电子组成。 原子核有一个质子，质子带正电荷，核外电子带负电荷。二者电荷量相同。,14,（2） 氧原子由原子核和八个核外电子组成。 原子核有八个质子和八个中子，由于中子不带电，所以正负电荷量仍然相同。,15,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，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。,2核能,质子和中子依靠强大的核力紧密地结合在一起。要使它们分裂或结合都是极其困难的。,16,1938年，科学家用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生了裂变。 1 kg铀全部裂变，释放的能量超过2 000 t煤完全燃烧时释放的能量。,用中子轰击铀核，铀核才能发生裂变，放出能量。 外界中子停止轰击，裂变也就停止了。怎样才能让裂变继续下去呢？,1发生裂变的条件,二、裂变,17,那么，地球上的能源是否是无尽的呢？,将火柴搭成左下图所示结构，点燃第一根火柴后，会发生什么？,2链式反应,用中子轰击铀235原子核，铀核在分裂时，会释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子会继续轰击其他铀核。于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能，这就是裂变中的链式反应。,想想议议,18,核电站的核心设备是核反应堆。核反应堆是原子核发生链式反应的场所。 1942年,人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。,目前，全世界已经建成了几百座核电站，核电发电量接近全球发电量的1/5。,3核电站利用核能发电,19,二次能源 电能,不造成空气污染,不排放CO2,消耗核能源少,发电成本低,产生放射性废料,排热量大,建厂成本大,核泄漏污染大,核能发电的利弊,20,链式反应如果不加以控制，大量原子核就在一瞬间发生裂变。释放出极大的能量。,在人类实现可控核裂变大约三年后，即1945年，利用不加控制的核裂变制造的毁灭性武器原子弹爆炸了。,21,将质量较小的原子核结合起来，也会释放出巨大的核能。,氦核,中子,氘核与氚核在超高温下结合形成氦核和一个中子，能释放大量核能。这一过程就是聚变。,三、聚变,能量,聚变,22,氘核和氚核都属于氢核的一种。大量氢核的聚变，可以在瞬间释放惊人的能量。氢弹利用的就是聚变瞬间释放的能量。,可控聚变尚未实 现，海水中蕴藏着丰 富的氘核，科学家预 言，通过可控聚变来 利用核能，将有望彻 底解决人类能源问题。,23,1人们的生产和生活中利用能源提供能 量。 2人类历史上利用的能源逐步从太阳、柴薪等转变成煤、石油、天然气等化石能源。,课堂小结,24,核能,裂变,聚变,原子弹,核反应堆,氢弹,课堂小结,25,
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