能源和可持续发展ppt课件.pptx
第十章 热力学定律 高中物理选修3 3 1 三维目标 知识与技能 1 理解能量耗散和品质降低的概念 2 理解能源的利用实际上是能量的转化和转移过程 3 了解常规能源的使用带来的环境污染 4 了解开发新能源的方法和意义 过程与方法 从日常生活现象了解能源 了解常规能源的储量与人 类需求的关系 情感 态度与价值观 知道能源和可持续发展的关系 培养学生探究知识的欲望和学习兴趣 教学重点难点 重点 理解能源的概念和能源的使用与环境污染的关系 难点 能源的开发和利用与环境的关系 2 教学过程设计 引入新课 能源和环境是两个全球所关注的问题 能源是 现代社会生活的重要物质基础 而常规能源的 有限储藏量与人类的需求存在矛盾 同时大量 消耗常规能源带来了环境问题 正确地协调和 解决这一矛盾和问题是生活在地球上每一个人 的职责 3 新课教学 一 能量耗散和品质降低 由热力学第二定律知 能量的转移和转化具有方向性 1 能量耗散 系统的内能流散到周围环境中 没有办法 把这些内能收集起来加以利用 这种现象叫做能量耗 散 2 品质降低 能量从高度有用的形式降级为不大可用的 形式叫品质降低 能量在利用过程中 总是由高品质 的能量最终转化为低品质的内能 3 从被利用的价值来看 内能较之机械能 电能等 是 一种低品质的能量 由此可知 能量耗散虽然不会使 能的总量减少 却会导致能量品质的降低 煤 石 油 天然气等能量 在利用它们的时候 高品质的能 量释放并最终转化为低品质的内能 所以我们要节约 能源 4 二能源与人类社会发展 能源是社会存在与发展永远不可或缺的必需品 是国民 经济运动的物质基础 它与材料 信息构成现代社会的 三大支柱 能源科技的每一次突破 都带来了生产力的巨大飞跃 和社会的进步 远古时代火的使用 使人们脱离了茹毛饮血的时代 18世纪末蒸汽机的发明和完善 带动了第一次产业革命 和资本主义社会的成长 内燃机的发展 推动了19世纪末 20世纪初开始的机械 化和电气化进程 20世纪中叶 蒸汽轮机和燃气轮机的发展为大规模发电 和航空事业奠定了基础 5 三能源与环境 1常规能源的大量消耗带来了环境问题 1 常规能源 1 能源 凡是能够提供可利用能量的物质统称 为能源 2 常规能源 人们把煤 石油 天然气叫做常 规能源 人类消耗的能量主要是常规能源 露天煤矿 海上石油开采 6 环境问题 1 温室效应 温室效应是由于大气里温室气体 二氧化 碳 甲烷等 含量增大而形成的 石油和煤炭燃烧时产生 二氧化碳 2 酸雨 大气中酸性污染物质 如二氧化硫 二氧化 碳 氢氧化物等 在降水过程中溶入雨水 使其成为酸雨 煤炭中含有较多的硫 燃烧时产生二氧化硫等物质 3 光化学烟雾 氮氧化合物和碳氢化合物在大气中受到 阳光中强烈的紫外线照射后产生的二次污染物质 光化 学烟雾 主要成分是臭氧 4 另外常规能源燃烧时产生的浮尘也是一种污染 常规 能源的大量消耗所带来的环境污染既损害人体健康 又影 响动植物的生长 破坏经济资源 损坏建筑物及文物古迹 严重时可改变大气的性质 使生态受到伤害 7 被酸雨毁坏的森林 8 9 四开发新能源 1 新能源 指目前尚未被人类大规模利用而有待进一步研 究 开发和利用的能源 如核能 太阳能 风能 地热 能 海洋能 氢能等 2 无穷无尽的太阳能 太阳以其巨大的 无穷无尽的辐射 能形式提供地球最清洁的能源能 数量巨大 太阳辐射功率为3 9 1026瓦 能到达地球表面 的太阳能每年约为1 3 1010 吨标准煤 是目前全世界所消 耗的各种能量总和的1 104倍 时间长久 根据天文学的研究结果 可知太阳系已存在大 约5 109年左右 估计尚可继续维持大约1010年之久 清洁安全 太阳能素有 干净能源 和 安全能源 之称 它不仅毫无污染 也毫无危险 藏北利用太阳能的设备 10 3 风能 风能是由于太阳辐射造成地球各部 分受热不均匀 而引起的空气流动所产生的能 量 整个地球接受到的太阳能辐射能约有 0 2 被转换成风能 全球的风能总 量估计有 1 6 1022J 这是一个巨大的潜在的能源宝库 如果1 被利用 即可满足人类对能量的全 部需求 新疆风车田发电 11 4 海洋能 包括潮汐能 波浪能 海流能 温差能等 它们不仅可以再生 还具有不污染 环境的优点 据科学家估计 世界海洋能源总 量为40多万亿千瓦 这些能量超过目前世界 能源消费的一万倍 如果开发出其中一小部分 即可满足人类对能源的全部需求 12 5 地热能 地球本身是一个巨大的天然储热 库 地热能指地球内部可释出来的热量 据估 计 从地球内部每年传到地球表面的热量 相 当于370亿吨标准煤燃烧时所放出的热量 6 未来能源的希望 核能 在当前开发和 利用的新能源中 核能尤其重要 核能包括裂 变能和聚变能 其中受控热核聚变的原料氘和 氚可取自海洋 足够人类使用几十亿年 是取 之不尽的能源 浙江秦山核电站 13 太阳能氢能 沼气 地热 潮汐 可燃冰 14 1 下列说法中错误的是 D A 水能和风能都是可再生能源 B 太阳能是一种清洁能源 C 沼气是一种新能源 D 核能对环境的污染比常规能源对环境的污染大 解析 水流能和风能都能再生 A 正确 太阳能属于清洁 能源 B 正确 沼气属于新能源 C 正确 核能属于清洁能源 D 错误 例题 15 2 产生酸雨的罪魁祸首是 C A 二氧化碳 B 氟利昂 C 二氧化硫 D 一氧化碳 解析 二氧化硫能产生酸雨 氟利昂主要是造成臭氧层破 坏 16 再见再见 17