2019-2020学年高中物理 第10章 热力学定律 6 能源和可持续发展课件 新人教版选修3-3

6能源和可持续发展能量守恒定律告诉我们：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失．它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，并且在转化或转移的过程中其总量保持不变．那么我们为什么还要提倡节约能源？为什么要开发新能源？一、能量耗散和品质降低1．能量耗散：有序度较高(集中度较高)的能量转化为________，流散到环境中无法重新收集起来加以利用的现象．【答案】内能2．各种形式的能量向内能转化方向是无序程度较小向无序程度较大的转变，是能________、全额发生的．【答案】自动发生3．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的自发变化过程具有________．【答案】方向性4．能量耗散虽然不会导致能量总量的减少却会导致能量品质的降低，实际上是将能量从高度有用的高品质形式降级为不大可用的低品质形式．二、能源和环境【答案】石油酸雨太阳能1．能源对人类社会发展的作用能源是社会存在与发展永远不可或缺的必需品，是国民经济运行的物质基础．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．2．能源对环境的影响化石能源的资源有限，而且对环境有很大的破坏性，造成的环境污染主要有：能源对环境及人类社会的发展有哪些影响(1)温室效应大量燃烧石油、煤炭、天然气等产生的二氧化碳气体，增大了大气中二氧化碳的含量，由于二氧化碳对长波的辐射有强烈的吸收作用，且像暖房的玻璃一样，只准太阳光的热辐射进来，不让室内长波热辐射出去，使地球气温上升，这种效应叫温室效应．温室效应使两极的冰雪融化，海平面上升，淹没沿海城市，使海水倒流入河流，从而使耕地盐碱化．(2)酸雨酸雨是指pH小于5.6的雨、雪或其他形式的大气降水．形成酸雨的主要原因是燃烧煤炭和石油，以及工业生产等释放到大气中的二氧化硫和氮氧化物，通过化学反应分别转化为硫酸和硝酸，混入雨水和雪水中，使其酸度增加．同时，酸雨的形成还与大气中其他许多碱性物质如飞灰中的氧化钙、土壤中的碳酸钙等与酸发生中和反应有关．酸雨对人类是有害的，首先危害人体健康：由于酸雨可溶解空气及土壤中的重金属粒子，使其变成对人体有害的金属，人饮用了这种水就能诱发各种疾病；其次使土壤酸度增加从而危害植物的正常生长，使土壤沙化；河流湖泊酸化后就影响水生物及鱼类的生长等，严重破坏生态环境；再者酸雨是强腐蚀剂，能腐蚀建筑材料．(3)化学烟雾内燃机工作时的高温使空气中和燃料中的多种物质发生化学反应，产生氮氧化合物和碳氢化合物．这些化合物在大气中受到紫外线的照射，产生二次污染物质——化学烟雾．这些物质有毒，能引起人的多种疾病．1．(2019南京模拟)PM2.5主要来自化石燃料、生物质、垃圾的焚烧，为了控制污染，要求我们节约及高效利用能源，关于能源和能量，下列说法中正确的是()A．自然界中的石油、煤炭等能源可供人类永久使用B．人类应多开发与利用太阳能、风能等新能源C．能量被使用后就消灭了，所以要节约能源D．能量耗散说明自然界的能量在不断减少【答案】B【解析】可以从自然界源源不断得到补充的能源叫可再生能源，如：风能、水能、生物质能、太阳能；短期内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源，如：煤、石油、天然气．据此分析判断，能量是守恒的，会发生转变，但不会减少，也不会被消灭．1．能源(1)定义：能够提供可利用能量的物质．(2)常规能源：煤、石油、天然气(又叫化石能源)．(3)能源的供需现状：石油将在几十年内采完，煤也将在两百多年内采完，故需加强新能源的开发和利用，如水能、风能等．为什么要开发新能源2．开发利用新能源太阳能是最具发展前景的新能源，它清洁无污染，是一种清洁能源．其他新能源，如生物质能、风能、水能等具有相当的发展前景．下面是几种常见能源的开发方法及存在的问题：(1)太阳能：有直接加热物体的太阳能热水器、太阳灶，有利用半导体材料把太阳能转化为电能的太阳能电池等，主要问题是只能白天工作，还要受天气影响，会妨碍大规模使用太阳能，要研究储存太阳能的方法．(2)水能：水能有巨大的开发潜力，可开发梯级电站．(3)核能：是一个巨大的能源，通过核反应堆进行核发电．主要应注意核泄漏、控制核污染．(4)风能：为了增加风力发电的功率，通常把很多风车建在一起，成为“风车田”．我国的新疆、内蒙古等地已经开始大规模利用风力发电．3．能源的分类能源分类方法能源分类名称特点举例按形成或转换特点分一次能源自然形成，未经加工太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能二次能源由一次能源经加工转换而成焦炭、木炭、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能按利用技术分常规能源已大规模正常使用煤、石油、天然气、水能新能源正在开发，或有新的利用方式太阳能、核能、地热能、海洋能、沼气、风能能源分类方法能源分类名称特点举例按可否再生分可再生能源可循环使用、不断补充水能、风能、生物质能、地热能不可再生能源短期内无法转换获得煤、石油、天然气、核燃料按对环境污染情况分清洁能源对环境基本上没有污染太阳能、海洋能、风能、水能污染能源会严重污染环境化石燃料(煤、石油、天然气)2．下列供热方式中最有利于环境保护的是()A．用煤作燃料供热B．用石油作燃料供热C．用天然气或煤气作燃料供热D．用太阳能灶供热【答案】D例1下列对能量耗散理解正确的有()A．能量耗散说明能量在不断减少B．能量耗散遵守能量守恒定律C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性能量耗散和品质降低解析：在发生能量转化的宏观过程中，其他形式的能量最终会转化为流散到周围环境的内能，无法再回收利用，这种现象叫能量耗散．能量耗散并不违反能量守恒定律，宇宙中的能量既没有减少，也没有消失，它只从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，故A、C错．答案：BD反思领悟：要理解能量耗散是指可利用的能量减少了而自然界的总能量并没有变．1．下列关于能量耗散的说法，不正确的是()A．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律B．能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用C．各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的D．能量耗散导致能量品质的降低【答案】A【解析】能量耗散是能量在转化的过程中有一部分以内能的形式被周围环境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量品质降低；耗散的内能无法再被利用；其他形式的能在一定的条件下可以全部转化为内能，但相反过程却不能够全额进行；故选A．例2以下说法正确的是()A．煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能B．汽油是一种清洁能源C．水能是可再生能源D．煤、石油等常规能源是取之不尽、用之不竭的能源与人类社会发展解析：煤、石油、天然气等是动植物转化成的，其来源可追溯到太阳能，A正确；汽油燃烧会引起一些化合物的产生，导致有毒气体的生成，B错；水源是可再生能源，C对；煤、石油等存量是有限的，是不可再生能源，D错．答案：AC反思领悟：明确不同能源的来源及实际使用过程中能量的转化，是分析本题的关键．2．(1)核能、风能等新能源是近年来能源发展的重点方向之一，与煤、石油等传统能源相比较，核能具有哪些优点和缺点？(2)有一座城市，经常受到大风和风沙侵扰．为了合理使用新能源，计划建造风能发电站或太阳能发电站．请用物理学知识，指出建造哪种类型的发电站更合适，并请说明理由．【答案】(1)优点：核裂变产生的能源比使用煤和石油更加清洁；产能更多．缺点：核裂变反应释放的核废料具有放射性，难处理；建造成本高．(2)建风能发电厂比较合理理由：在使用风能发电时，根据能量守恒知识，风能一方面转化为电能，另一方面可以减弱风速，减少对城市的破坏．