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第八节 能源的利用与开发,目标导航,预习导引,目标导航,预习导引,二,一,三,一、能源及其分类 1.能源:在一定条件下能够提供可利用能量的物质资源. 2.能源分类: (1)一次能源:未经人类加工转换的能源. 可再生能源:太阳能、水能、风能、海洋能. 不可再生能源:煤、石油、天然气、核能. (2)二次能源:从一次能源直接或间接转化而来的能源,如电能、氢能、焦炭.,目标导航,二,一,预习导引,三,二、能源危机与环境污染 煤炭和石油资源有限,同时,大量煤炭和石油产品在燃烧时排出的有害气体污染空气,改变了大气成分,能源短缺和环境恶化已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题.,目标导航,一,预习导引,二,三,三、未来的能源 节约能源,开发可替代常规能源的新能源,研究清洁能源是缓解当前能源危机及保护和改善人类环境的有效措施,也就是注意开发多种能源资源,减少对矿产能源的依赖,优先研究开发太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能等能源. 预习交流 试通过阅读教材总结:为什么煤、石油、天然气被人们称为非再生资源? 答案:煤、石油、天然气都是几亿年以前的生物遗体形成的,所以人们也称它们为化石燃料,由于这些能源在人类时期是难以再次生产的,也不可能重复使用,所以称其为非再生能源.,一,二,迁移应用,典题例解,知识精要,一、能源危机与环境污染 1.能源危机 世界能源消耗主要以煤、石油、天然气为主,每年的消耗量非常巨大,而这些能源都是不可再生的,用一点少一点.虽然太阳能具有取之不尽、用之不竭的特点,但它的利用受天气的影响较大,还不能大规模利用.因此世界正面临能源危机. 能源危机,并不是说能量在数量上减少了,因为能量是守恒的,但可利用的品质降低了,从便于利用到不便于利用,因此人类应有节能意识. 我国的能源危机:能源储量有限,人口众多,人均能源占有量和消耗量均处于较低水平;经济增长和生活水平的提高,使能源消耗量急剧增加,目前我国能源消耗总量已位居世界第二位.,一,二,迁移应用,典题例解,知识精要,2.环境污染 能源的大量使用给人类生存环境带来巨大灾害,如酸雨、温室效应、臭氧层破坏、生态平衡的破坏等,这些会带来很多灾害,严重威胁人类和生物的生存.为此,我们国家提出了可持续发展的重要举措,它的主要宗旨是对常规能源合理有效地利用,保护环境与生态平衡,开发清洁的新能源和可再生能源,造福子孙后代. 3.能源稀缺 虽然能量是守恒的、不可能消灭的,但我们仍然要节约能源.因为自然界中能量的转化过程具有一定的方向性.,一,二,迁移应用,典题例解,知识精要,【例1】 (多选)二氧化碳对长波辐射有强烈的吸收作用,行星表面发出的长波辐射到大气以后被二氧化碳截获,最后使大气增温,大气中的二氧化碳和暖房的玻璃一样,只让太阳的热辐射进来,却不让室内的长波热辐射出去,二氧化碳的这种效应叫温室效应,这是目前科学界对地球气候变暖进行分析的一种观点,根据这种观点,以下说法成立的是( ) A.在地球形成的早期,火山活动频繁,排出了大量的二氧化碳气体,当时地球的气温很高 B.二氧化碳是空气的组成成分,人们可以放心大胆地使用煤、石油、天然气等化石能源,不会对环境造成任何影响 C.由于工业的发展和人类的活动,导致二氧化碳在空气中的含量增大,地球上的气温正在升高 D.气候变暖的原因是工业用电和生活用电的急剧增加,地球上的气温正在升高,一,二,迁移应用,典题例解,知识精要,解析:空气中的二氧化碳气体,可以让太阳的热辐射进入地球大气层,而会阻止地球自身的长波热辐射离开地球,这样会造成地球上的温度升高,由此可知,A、C选项正确. 答案:AC,一,二,迁移应用,典题例解,知识精要,关于能量和能源,下列说法正确的是( ) A.由于自然界的能量守恒,所以不需要节约能源 B.在利用能源的过程中,能量在数量上并未减少,但能量品质降低了 C.能量在转化过程中没有方向性 D.人类在不断地开发和利用新能源,所以能量可以被创造 答案:B 解析:在能源利用过程中,虽然满足能量守恒,但由于能量转化、转移的方向性,能源的能量最终转化为内能,能量品质降低,所以A、C项错误,B项正确;能量守恒定律是一个普遍性规律,能量不能被创造,D项错误.,迁移应用,典题例解,一,二,知识精要,二、能源的开发 1.几种新能源 (1)未来能源包括:核能、太阳能、风能、水能、地热能、生物质能、海洋能、氢能等.,迁移应用,典题例解,一,二,知识精要,迁移应用,典题例解,一,二,知识精要,(2)新能源的优点 一些新能源在人们的生活中得到广泛应用,如太阳能、风能、水能等,它们不污染环境,为清洁能源,而且它们的资源是丰富的.新型能源的共同特点:可再生、取之不尽、绿色无污染.,迁移应用,典题例解,一,二,知识精要,2.常规能源和新能源的转化方式,一,二,迁移应用,典题例解,知识精要,【例2】 瀑布从20 m高处以Q=103 m3/s的流量竖直落下,流进底部的水轮机后再以2 m/s的速度流出,水轮机再带动发电机发电.如果水的机械能转化为电能的效率是80%,那么发电机发出的电功率有多大?(瀑布在山顶的速度可忽略不计,g取10 m/s2) 解析:对能量的转化分析可得,1 s内瀑布竖直下落后减少的机械能是 ,转化为电能的功率为,答案:1.58105 kW,一,二,迁移应用,典题例解,知识精要,一,二,迁移应用,典题例解,知识精要,(2015四川理综)严重的雾霾天气,对国计民生已造成了严重的影响,汽车尾气是形成雾霾的重要污染源,“铁腕治污” 已成为国家的工作重点.地铁列车可实现零排放,大力发展地铁,可以大大减少燃油公交车的使用,减少汽车尾气排放. 若一地铁列车从甲站由静止启动后做直线运动,先匀加速运动20 s达最高速度72 km/h,再匀速运动80 s,接着匀减速运动15 s到达乙站停住.设列车在匀加速运动阶段牵引力为1106 N,匀速运动阶段牵引力的功率为6103 kW,忽略匀减速运动阶段牵引力所做的功. (1)求甲站到乙站的距离; (2)如果燃油公交车运行中做的功与该列车从甲站到乙站牵引力做的功相同,求公交车排放气态污染物的质量.(燃油公交车每做1焦耳功排放气态污染物310-6克),一,二,迁移应用,典题例解,知识精要,答案:(1)1 950 m (2)2.04 kg 解析:(1)设列车匀加速直线运动阶段所用的时间为t1,距离为s1;在匀速直线运动阶段所用的时间为t2,距离为s2,速度为v;在匀减速直线运动阶段所用的时间为t3,距离为s3;甲站到乙站的距离为s.则,一,二,迁移应用,典题例解,知识精要,(2)设列车在匀加速直线运动阶段的牵引力为F,所做的功为W1;在匀速直线运动阶段的牵引力的功率为P,所做的功为W2.设燃油公交车做与该列车从甲站到乙站相同的功W,将排放气态污染物质量为M.则 W1=Fs1 W2=Pt2 W=W1+W2 M=(310-9 kgJ-1)W 联立式并代入数据得 M=2.04 kg.,
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