第二十二章第一二节-能源-核能.ppt

能源 第二十二章第 节 2012年7月4日 三峡水电站32台机组全部投入工作 自2003年三峡工程正式开始发电 到2012年7月之间 三峡电站发电量累计达到5648亿千瓦时 相当于从滚滚长江中捞起了近2亿吨标准煤 减排二氧化碳4亿吨 二氧化硫500多万吨 三峡水电站是如何发电的呢 电能只是人类生活 生产活动中广为使用的能量的一种 人类的生活 生产活动 无法离开能量的使用 提高上游水位增加水的势能 高水位的水快速向下流推动水轮机转动 发电机在水轮机的带动下旋转发电 三峡水电站的发电原理 能够提供热 光 机械能和电能等各种形式的能量来源就叫能源 一 能源概念 我们的生活中都用到哪些能源呢 钻木取火这项技术的出现 使人类实现了从利用自然火到利用人工火的转变 开启了人类以柴薪为主要能源的时代 柴薪主要通过砍伐森林获得 大面积的砍伐森林严重破坏地球的生态平衡 同时由于燃烧柴薪获取能量的效率较低 人类仍需要开发其他的能源 二 人类利用能源的历程 蒸汽机的发明令人类成功地将燃烧获取的内能转化为机械能 实现了以机械动力大规模代替人力和畜力的新时代 人类的主要能源从柴薪转向热值更高的煤 煤 石油 天然气是千百万年前埋在地下的动 植物经过漫长的地质年代形成的 所以称为化石能源 这三种能源是当今世界一次能源的三大支柱 1 能直接从自然界获取的能源称为一次能源 煤 石油 风能 地热能 水能 三 能源的类型 2 由一次能源经过加工得到的能源称为二次能源 汽油 柴油 风力发电 水力发电 太阳能发电 地热发电 一次能源 二次能源 天然气 化石能源 煤 石油 核能 电能 汽油 风能 太阳能 水能 地热能 柴油 能源分类 如果把全世界的能源消耗量折合成热值为2 93 107J kg的标准煤来计算 1950年为26亿吨 1987年为110多亿吨 2003年接近140亿吨 2007年达到160亿吨 四 21世纪的能源趋势 化石能源是现代人类文明所需的主要能源 由于其属于不可再生的资源 所以总有使用殆尽的一天 而且在开采化石能源的过程中因意外而对环境的破坏也十分严重 所以开发新能源 更好地利用已知能源是全球范围的重要课题 20世纪40年代 科学家发明了可以控制核能释放的装置 核反应堆 拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕 核能 第二十二章第 节 1 原子结构 H2O分子 以水分子为例 它由一个氧原子和两个氢原子组成 一 核能 原子由原子核和核外电子组成 1 氢原子由原子核和一个核外电子组成 原子核有一个质子 质子带正电荷 核外电子带负电荷 二者电荷量相同 2 氧原子由原子核和八个核外电子组成 原子核有八个质子和八个中子 由于中子不带电 所以正负电荷量仍然相同 质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合时 就有可能释放出惊人的能量 这就是核能 2 核能 质子和中子依靠强大的核力紧密地结合在一起 要使它们分裂或结合都是极其困难的 1938年 科学家用中子轰击质量比较大的铀235原子核 使其发生了裂变 1kg铀全部裂变 释放的能量超过2000t煤完全燃烧时释放的能量 用中子轰击铀核 铀核才能发生裂变 放出能量 外界中子停止轰击 裂变也就停止了 怎样才能让裂变继续下去呢 1 发生裂变的条件 二 裂变 那么 地球上的能源是否是无尽的呢 将火柴搭成左下图所示结构 点燃第一根火柴后 会发生什么 2 链式反应 用中子轰击铀235原子核 铀核在分裂时 会释放出核能 同时还会产生几个新的中子 这些中子会继续轰击其他铀核 于是就导致一系列铀核持续裂变 并释放出大量核能 这就是裂变中的链式反应 想想议议 核电站的核心设备是核反应堆 核反应堆是原子核发生链式反应的场所 1942年 人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变 目前 全世界已经建成了几百座核电站 核电发电量接近全球发电量的1 5 3 核电站利用核能发电 二次能源电能 不造成空气污染 不排放CO2 消耗核能源少 发电成本低 产生放射性废料 排热量大 建厂成本大 核泄漏污染大 核能发电的利弊 链式反应如果不加以控制 大量原子核就在一瞬间发生裂变 释放出极大的能量 在人类实现可控核裂变大约三年后 即1945年 利用不加控制的核裂变制造的毁灭性武器 原子弹爆炸了 将质量较小的原子核结合起来 也会释放出巨大的核能 氦核 中子 氘核与氚核在超高温下结合形成氦核和一个中子 能释放大量核能 这一过程就是聚变 三 聚变 能量 聚变 氘核和氚核都属于氢核的一种 大量氢核的聚变 可以在瞬间释放惊人的能量 氢弹利用的就是聚变瞬间释放的能量 可控聚变尚未实现 海水中蕴藏着丰富的氘核 科学家预言 通过可控聚变来利用核能 将