4.4《能源与可持续发展》ppt课件(沪科版必修2)

一、能源①从来源上分来自地球以外（主要是太阳）煤、石油、天然气等风能、水能草木燃料生物能沼气地球本身蕴藏地月作用产生地热能2、分类：一切能量的来源都可以视为能源。原子核能1、定义：潮汐能④按可否被广泛利用分为②按原有形态是否改变分为一次能源：核能、草木燃料等二次能源：电能、氢能源等③按能否“再生”分为可再生能源：水能、风能等非再生能源：石油、煤等新能源：核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等常规能源：煤、石油、天然气等一、能源2、分类：1、定义：自然界中存在的并能够提供能量的资源。资源草、木材燃烧化学能、光能内能煤、煤油蜡、汽油等燃烧化学能、光能内能空气水平运动机械能水流动机械能电流通过电机做功机械能3、自然界常见的提供能量的资源：存在于自然界物质物质运动能量太阳辐射能大气升温不均匀形成风（空气动能）使水循环形成水流（水流能）被微生物、绿色植物吸收食物煤、石油天然气（化学能）使用太阳灶使大地变热被海水吸收太阳辐射地球上各种能源形成洋流（波浪能）4、太阳能：（内能）（内能）看下列三则材料，思考什么是能源危机？（3）国际能源机构统计，地球上主要资源的可使用年限为：（2）我国的能源结构（1）我国和世界的能源消耗5、能源危机石油→40年天然气→50年煤→240年太阳能氢能沼气地热潮汐可燃冰6、开发新能源（1）太阳能太阳灶太阳能热水器太阳能发电装置航天器（2）氢能源（3）沼气冰岛地热西藏羊八井地热电站，是我国最大的地热电站（4）地热能（5）潮汐能潮汐的形成浙江温岭江厦潮汐发电站，是世界第三大潮汐发电站。（6）可燃冰资源丰富的南海天然气水合物分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中由天然气与水在高压低温条件下形成，外观像冰遇火即可燃烧不易开采新华社消息南海北部的可燃冰储量达到我国陆上石油总量的一半左右，有望在2015年进行试开采。1、小轿车能量的转化效率二、能量的转化2、能量转化和转移的方向性（1）对方向性的理解不可能将热从低温热源转移到高温热源而不产生其它影响。（2）热力学第二定律①机械能内能可全部转化不产生其它影响内能机械能不可全部转化不产生其它影响②热量从高温物体低温物体可全部转移不产生其它影响热量从低温物体高温物体不可全部转移不产生其它影响不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响。第二类永动机不可能实现。能源消耗三、能源与环境常规能源过度消耗带来的环境问题温室效应大气浮尘酸雨……沙漠化臭氧层空洞科学家通过计算和测定发现，每分钟射到垂直于阳光的１厘米2地球表面上的能量有8.16焦——太阳常数。请你计算一下，每分钟射到地球上的能量是多少？地球上接受太阳辐射的总功率为多少？四、太阳能和风能的计算1、地球上接收的太阳能的计算2822182(6.410)cm1.2910cmsr圆＝18178.161.2910W1.7510W60WPtS圆2、太阳辐射的总能量的计算200004RsEEEss日地当太阳的辐射能传到地球表面时，这个球面的半径为R日地，地面接收太阳能的装置与阳光垂直时，它的受光面积s0认为是球面的一部分。设它接收的能量为E0，则太阳辐射的总能量为：模型：将太阳辐射的能量看作是向四周等速传播，同一时刻的能量传播到以太阳为球心的球面上。R日地ss0223111()222kEmvsvtvsvtvtvs设风速为v，则在垂直于v的方向面积s上，在时间t内通过的空气的长度为vt，因此，这部分风的动能为：3、风能的计算五、作业1、某地的平均风速为5m/s，已知空气密度是1.2kg/m3，有一风车，它的车叶转动时可形成半径为12m的圆面，如果这个风车能将此圆内10%的气流的动能转变为电能，则该风车带动的发电机功率是多大？2、取一个横截面积是3dm2的不高的圆筒，筒内装水0.6kg，用来测量射到地面的太阳能。在太阳光垂直照射2min后，水的温度升高了1℃。(1)计算在阳光直射下，地球表面每平方厘米每分钟获得的能量。(2)已知射到大气顶层的太阳能只有45%到达地面，另外55%被大气吸收和反射而未到达地面，你能由此估算出太阳辐射的功率吗？需要什么数据，自己去查找。1解析：首先可以求出在时间t内作用于风车的气流质量为故风车带动发电机发电的功率为：233110%3.410W2EPrvt2110%2Emv转变的电能为：212Emv这些气流的动能为：2mrvt2解析：(1)圆筒内的水经过2分钟照射后，内能的增加为:ΔE＝Q＝cmΔt＝4.2×103×0.6×1J＝2.5×103J每分钟获得的能量为：E＝ΔE/2=1.25×103J/min每分钟每平方厘米获得的能量为：E0＝E/s=4.2J/(cm2·min)．(2)以太阳为球心，以日地距离r为半径作一个球面，则在此球面的每平方厘米面积上每秒钟接收到的太阳能(即射到大气顶层的太阳能)为:太阳的辐射能向四面八方是均匀辐射的，则上述球面每秒钟接收到的太阳能，即为太阳的辐射功率P为：22004.21J/(cms)J/(cms)45%6045%6EEt2132260144(1.510)W4.510W6PrE