高一下册物理能量守恒定律与能源知识点

高一下册物理能量守恒定律与能源知识 点 一、能量的转化与守恒 1.化学能：由于化学反应，物质的分子结构变化而产 生的能量。 2.核能：由于核反应，物质的原子结构发生变化而产 生的能量。 3.能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，它 只会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，而能的总量保持不变。 内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一 种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物 体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。 即 E 机械能 1+E 其它 1=E 机械能 2+E 其它 2 能量耗散：无法将释放能量收集起来重新利用的现 象叫能量耗散，它反映了自然界中能量转化具有方向性。 二、能源与社会 1.可再生能源：可以长期提供或可以再生的能源。 2.不可再生能源：一旦消耗就很难再生的能源。 3.能源与环境：合理利用能源，减少环境污染，要节 约能源、开发新能源。 三、开发新能源 1.太阳能 2.核能 3.核能发电 4、其它新能源：地热能、潮汐能、风能。 能源的分类和能量的转化 能源品种繁多，按其来源可以分为三大类：一是来自 地球以外的太阳能，除太阳的辐射能之外，煤炭、石油、 天然气、水能、风能等都间接来自太阳能;第二类来自地球 本身，如地热能，原子核能(核燃料铀、钍等存在于地球自 然界);第三类则是由月球、太阳等天体对地球的引力而产 生的能量，如潮汐能。 【一次能源】指在自然界现成存在，可以直接取得且 不必改变其基本形态的能源，如煤炭、天然气、地热、水 能等。由一次能源经过加工或转换成另一种形态的能源产 品，如电力、焦炭、汽油、柴油、煤气等属于二次能源。 【常规能源】也叫传统能源，就是指已经大规模生产 和广泛利用的能源。表 2-1 所统计的几种能源中如煤炭、 石油、天然气、核能等都属一次性非再生的常规能源。而 水电则属于再生能源，如葛洲坝水电站和未来的三峡水电 站，只要长江水不干涸，发电也就不会停止。煤和石油天 然气则不然，它们在地壳中是经千百万年形成的(按现在的 采用速率，石油可用几十年，煤炭可用几百年)，这些能源 短期内不可能再生，因而人们对此有危机感是很自然的。 【新能源】指以新技术为基础，系统开发利用的能源。 其中最引人注目的是太阳能的利用。据估计太阳辐射到地 球表面的能量是目前全世界能量消费的万倍。如何把这些 能量收集起来为我们所用，是科学家们十分关心的问题。 植物的光合作用是自然界利用太阳能极为成功的范例。它 不仅为大地带来了郁郁葱葱的森林和养育万物的粮菜瓜果， 地球蕴藏的煤、石油、天然气的起源也与此有关。寻找有 效的光合作用的模拟体系、利用太阳能使水分解为氢气和 氧气及直接将太阳能转变为电能等都是当今科学技术的重 要课题，一直受到各国政府和工业界的支持与鼓励。 以上是从能源的使用进行分类的方法，若从物质运动 的形式看，不同的运动形式，各有对应的能量，如机械能 (包括动能和势能)、热能、电能、光能等等。各种形式的 能量可以互相转化，如动能可与势能互相转化(建筑工地打 夯的落锤的上、下运动所包括的能量转化过程);化学能可 与电能互相转化(化学电池和电解就是实现这种转化的两种 过程)。在能量相互转化过程中，尽管做功的效率因所用工 具或技术不同而有差别，但是折算成同种能量时，其总值 却是不变的，这就是能量转化和能量守恒定律，这是自然 界中一条极为基本的定律(另一条为质量守恒定律)，也是 识破各式各样永动机的有力判据。在能量转化过程过中， 未能做有用功的部分称为无用功，通常以热的形式表现。 物质体系中，分子的动能、势能、电子能量和核能等 的总和称为内能。内能的绝对值至今尚无法直接测定，但 体系状态发生变化时，内能的变化以功或热的形式表现， 它们是可以被精确测量的。体系的内能、热效应和功之间 的关系式为： E=Q+W 其中E 是体系内能的变化，Q 是体系从外界吸收的热 量，W 是外界对体系所做的功。这就是著名的热力学第一定 律的物理表达式，也就是能量守恒定律的物理表达式。应 用上述公式时，要注意各种物理量的正、负号，即： E(+)体系内能增加， (-)体系内能体系减少; Q(+)体系吸收热量， (-)体系放出能量; W(+)外界对体系做功， (-)体系对外界做功。 例如 g 乙醇在时气化，需吸收 854 J 的热，这些乙 醇由液态变成气态，在 101 kPa 压力下所做的体积膨胀功 为，这是体系对外界所做的功，应为负值，所以该体系内 能的变化E=J=+791J，E 为正值，即体系内能增加了 791J。 能源的利用，其实就是能量的转化过程。如煤燃烧放 热使蒸汽温度升高的过程就是化学能转化为蒸汽内能的过 程;高温蒸汽推动发电机发电的过程是内能转化为电能的过 程;电能通过电动机可转化为机械能;电能通过白炽灯泡或 荧光灯管可转化为光能;电能通过电解槽可转化为化