能源与可持续性发展

1、第十八章第十八章 能源与可持续发展能源与可持续发展自然界中存在的并能够提供能量的资源叫做能源自然界中存在的并能够提供能量的资源叫做能源一、能源利用与社会发展能源是人类赖以生存的物质基础能源是人类赖以生存的物质基础人类开发、利用能源的历史人类开发、利用能源的历史阅读书上阅读书上8283页的内容页的内容1、火的利用、火的利用2、化石能源的利用、化石能源的利用3、电能的利用、电能的利用4、核能的利用、核能的利用能源的分类能源的分类二、核二、核 能能 原子核是可以改变的，而且在有原子核是可以改变的，而且在有些改变过程中还会释放出巨大的能些改变过程中还会释放出巨大的能量量核能（即原子能）。获得核能有核能

2、（即原子能）。获得核能有二种途径二种途径:一种是原子核的一种是原子核的裂变，裂变，另一种是原子核的另一种是原子核的聚变。聚变。B、链式反应、链式反应 当中子轰击铀核时，铀核才能发生当中子轰击铀核时，铀核才能发生裂变，而铀核裂变时，还同时放出裂变，而铀核裂变时，还同时放出23个中子，放出的中子又可以轰击其他铀个中子，放出的中子又可以轰击其他铀核，使他们也发生裂变。核，使他们也发生裂变。裂变将不断地裂变将不断地自行继续下去的现象。自行继续下去的现象。1、裂变、裂变A、什么叫裂变？、什么叫裂变？ 用中子轰击铀用中子轰击铀235（质量数为（质量数为235的的铀），铀核会分裂成大小相差不很大的两铀），铀

3、核会分裂成大小相差不很大的两部分，这种现象叫裂变。部分，这种现象叫裂变。 *如果对裂变的如果对裂变的链式反应链式反应不加控制，不加控制，在极短的时间里在极短的时间里内就会释放出巨大的核能，内就会释放出巨大的核能，发生猛烈的爆炸。例如：发生猛烈的爆炸。例如：原原子弹子弹 * 如果如果控制链式反应控制链式反应速度，速度，使核能缓慢的平稳的释放出使核能缓慢的平稳的释放出来，就能和平利用了。能缓来，就能和平利用了。能缓慢、平稳地释放核能的装置慢、平稳地释放核能的装置叫叫核反应堆核反应堆核爆炸威核爆炸威力力核电站2、核聚变、核聚变三、太阳能太阳能的利用太阳能的利用l光光-热转换热转换 l光光-电转换电转

4、换 l光光-化学转换化学转换 太阳能的特点太阳能的特点l1、普遍、普遍 l2、清洁无污染、清洁无污染l3、可长期持续利用、可长期持续利用 l4、能量巨大、能量巨大l能源的分类能源的分类l1.1.与太阳有关的能源与太阳有关的能源l2.2.与地球内部热能有关的能源与地球内部热能有关的能源l3.3.与原子核反应有关的能源与原子核反应有关的能源l4.4.与地球与地球月亮月亮太阳相互联系有太阳相互联系有关的能源关的能源太阳地球上多种能源的主要源泉。正是太阳地球上多种能源的主要源泉。正是各种各种植物通过光合作用把太阳能转变植物通过光合作用把太阳能转变成化学能成化学能在植物体内贮存下来。在植物体内贮存下来。

5、煤炭、煤炭、石油、天然气、油页岩等化石燃料石油、天然气、油页岩等化石燃料也也是由古代埋在地下的动植物经过漫长是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。此外，的地质年代形成的。此外，水能、风水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。能转换来的。1.与太阳有关的能l2.与地球内部的热能有关的能源与地球内部的热能有关的能源。地球是一个大热库，从地面向下，地球是一个大热库，从地面向下，随着深度的增加，温度也不断增高。随着深度的增加，温度也不断增高。从地下喷出地面的温泉和火山爆发从地下喷出地面的温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。喷出的岩浆就是地热的

6、表现。l3.3.与原子核反应有关的能源。与原子核反应有关的能源。这是某这是某些物质在发生原子核反应时释放的能些物质在发生原子核反应时释放的能量。原子核反应主要有裂变反应和聚量。原子核反应主要有裂变反应和聚变反应变反应。l4.4.与地球一月球一太阳相互联系有关与地球一月球一太阳相互联系有关的能源。的能源。地球、月亮、太阳之间有规地球、月亮、太阳之间有规律的运动，造成相对位置周期性的变律的运动，造成相对位置周期性的变化，它们之间产生的引力使海水涨落化，它们之间产生的引力使海水涨落而形成潮汐能而形成潮汐能。滴水实验滴水实验第一个能有水滴下来第一个能有水滴下来,第二个不会有水滴第二个不会有水滴下来下来

7、.不依靠抽水机是不可能把水从低处不依靠抽水机是不可能把水从低处运到高处的运到高处的.历史上曾有人设想制造一种历史上曾有人设想制造一种不需要消耗任何能源就可不需要消耗任何能源就可以不断做功的机器，即永以不断做功的机器，即永动机，这样的机器能不能动机，这样的机器能不能制成？为什么？制成？为什么？永动机设想的破灭永动机设想的破灭能量守恒定律l能量既不可会消灭，能量既不可会消灭，也不会创生，它只也不会创生，它只会从一种形式转化会从一种形式转化为其他形式，或者为其他形式，或者从一个物体转移到从一个物体转移到另一个物体，而在另一个物体，而在转化和转移过程中，转化和转移过程中，能量的总量保持不能量的总量保持

8、不变变 能的转化和转移的方向性能的转化和转移的方向性l能的转化过程有一定的方向性有些能能的转化过程有一定的方向性有些能量一旦转化就不可能自动再转化回来量一旦转化就不可能自动再转化回来.l热和光被其它物质吸收之后变成环境的热和光被其它物质吸收之后变成环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用。这种现象叫做能量耗散。新利用。这种现象叫做能量耗散。 l能量耗散与能量守恒是否矛盾？能量耗散与能量守恒是否矛盾？ 能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上即在能量的转化过程中，能量在数量上并没有减少，但在可利

9、用的品质上降低。并没有减少，但在可利用的品质上降低。 能量转化与效率能量转化与效率l效率效率=输出的有用能量输出的有用能量/输入的总能量输入的总能量100%100%能源与可持续发展能源与可持续发展大气污染大气污染温室效应温室效应4.4.展望未来展望未来l海泥海泥 美国马萨诸塞州大学微生物学家用盛满海水的鱼缸制美国马萨诸塞州大学微生物学家用盛满海水的鱼缸制造海泥电池，他们称，从理论上讲，海泥可提供电池取之造海泥电池，他们称，从理论上讲，海泥可提供电池取之不尽的能源。不尽的能源。l可燃冰可燃冰l 可燃冰的学名为可燃冰的学名为“天然气水合物天然气水合物”，西方学者称其为，西方学者称其为“2121世纪

10、能源世纪能源”或或“未来能源未来能源”。 海底可燃冰的储量够海底可燃冰的储量够人类使用人类使用10001000年。年。l植物油变柴油植物油变柴油l在实验中利用没使用过的在实验中利用没使用过的100100克食物油，两个小时后生成克食物油，两个小时后生成了了9090克柴油。利用家庭使用过的植物油生成柴油。就可变克柴油。利用家庭使用过的植物油生成柴油。就可变废为宝。废为宝。 l干热岩干热岩l干热岩是一种特殊地热资源干热岩地热资源是专指埋深较干热岩是一种特殊地热资源干热岩地热资源是专指埋深较浅、温度较高、有开发经济价值的热岩体。浅、温度较高、有开发经济价值的热岩体。l波能波能：l即海洋波浪能。近年来，

11、在各国新能源开发计划中，波能已占有一席之地。尽管波能发电成本较高，需要进一步完善，但已建成了几十座波能发电站。l煤成气煤成气：l在煤形成过程中由于温度及压力增加，在产生变质作用的同时释放出的可燃性气体，称为煤成气。地球上煤成气储量达2000万亿立方米。l微生物微生物：l世界上有不少地区盛产甘蔗、甜菜、木薯等，利用微生物发酵，可将它们制成乙醇，即酒精。酒精具有燃烧完全、效率高、无污染等特点，用它配制的“乙醇汽油”功效比普通汽油提高15左右。l绿藻绿藻：l氢是一种理想的燃料，问题在于要找到一种廉价的生产氢的方法。一种新方法是用一种普通池塘里的绿藻来生产氢气，1升绿藻培养液每小时可以生产出3毫升氢气

12、。研究人员认为，绿藻生产氢气的效率至少还可以提高100倍。 5.我国目前的能源状况l中国是一个能源十分紧缺的国家，积极中国是一个能源十分紧缺的国家，积极开发利用可再生能开发利用可再生能源源是中国未来发展的迫切要求和必然选择。是中国未来发展的迫切要求和必然选择。l近年来，我国能源供需矛盾日益突出，传统化石燃料已不近年来，我国能源供需矛盾日益突出，传统化石燃料已不能满足我国经济发展、环境保护的需要，仅能满足我国经济发展、环境保护的需要，仅20022002年进口原年进口原油和成品油就近亿吨，油和成品油就近亿吨，20102010年石油缺口预计为年石油缺口预计为1.21.2亿吨。亿吨。我国今后对能源的需求将随着经济的快速发展而急剧增加，我国今后对能源的需求将随着经济的快速发展而急剧增加，对国外石油、天然气资源的依赖程度不断加大，如何保