能源的开发和利用

第4节能源与可持续发展第十二章电能能量守恒定律地球上可供使用的传统能源是有限的，是不可再生的．煤和石油是地球在几十亿年中积攒下来的不可再生能源，它们是有限的．按20世纪末的消费量估算，已经探明的可供开采的石油和天然气，也许只能维持几十年，即使是储量最多的煤炭，也不过维持开采200多年．自从煤炭和石油成为人类社会的主要能源以后，人类便开始大量消耗自然界用几十亿年积累起来的(财富)资源．随着生产的发展和生活水平的提高，迅速增长的能量消耗与日益耗竭的能源之间矛盾加剧，如果没有新的能源供应，世界将面临能源短缺的危机．新知探究知识点

能量守恒定律

1新知探究知识点

能量守恒定律例：在高h＝0.8m的光滑水平桌面上放着一个质量M＝2kg的木块，一颗质量m＝10g的铅弹从水平方向射中木块，把木块打落在地面上，落地点与桌边的水平距离s＝0.4m．铅弹射中木块后留在木块内，铅的比热容c＝1.3×102J/(kg·℃)，g取10m/s2.设增加的内能有η＝60%使铅弹温度升高，铅弹的温度升高多少摄氏度？1新知探究知识点

能量守恒定律解析：答案：93℃1新知探究知识点

能量转移或转化的方向性(1)一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，即一切与热现象有关的宏观过程都有方向性。①能量的转移具有方向性:如热量可以自发地从高温物体传给低温物体，但不能自发地从低温物体传给高温物体。②能量的转化具有方向性:如机械能可以自发地完全转化为内能，但内能不能自发地且不能完全转化为机械能。2新知探究名师指点能量转移的方向性在热传递过程中，热量职能自发地从高温物体转移到低温物体。如果要使热量从低温物体向高温物体转移，就需要消耗其他形式地能量，例如电冰箱就需要消耗电能。知识点

能量转移或转化的方向性(2)能量耗散

反映了能量转化的方向性。①定义:在能量转化过程中，散失到环境中的内能很难收集起来重新利用，这种现象叫能量的耗散。②为什么要节约能源:能量耗散表明，在能源的利用过程中,能量的总量守恒,但在可利用的品质上降低了，从便于利用的能源变成不便于利用的能源。这是自然界的能量虽然守恒,但需要节约能源的根本原因。2新知探究名师指点能量耗散刹车时，由于摩擦，动能转化为内能散失掉了，我们不能再利用这些内能驱动汽车。知识点

能源的分类与应用(1)能源的分类3新知探究分类标准类别定义举例能否从自然界直接获取

一次能源可以从自然界中直接获取的能源风能、石油、天然气、煤、太阳能、潮汐能、地热能、核能等二次能源无法从自然界中直接获取的能源电能、汽油、柴油、煤油等知识点

能源的分类与应用(1)能源的分类3新知探究能源是否可以再生

可再生能源在自然界可以再生的能源太阳能、风能、地热能、水能、生物质能等不可再生能源短时间内无法再生的能源煤、石油、天然气、核能等知识点

能源的分类与应用(1)能源的分类3新知探究对环境的影响

清洁能源不排放污染物的能源太阳能、电能、水能、地热能等污染能源利用过程中会污染环境的能源煤、石油、天然气等知识点

能源的分类与应用(1)能源的分类3新知探究人类开发早晚和使用情况

规能源已大规模开发和使用的能源煤、石油、天然气、水能等新能源现在刚开始开发或正在积极研究、有待推广的能源核能、太阳能、潮汐能、风能、地热能等知识点

能源的分类与应用(2)能源的利用①太阳能发电:太阳能是清洁能源,通过太阳能电池可将太阳能直接转化成电能。我国是最大的光伏产品制造国。目前太阳能发电还处于起步阶段，太阳能电池板地转化效率还有待于进一步提高。3新知探究知识点

能源的分类与应用(2)能源的利用②水力发电:水能是可再生能源，水的机械能一+水轮机的机械能一+带动发电机转子转动+电能。水力发电成本低，但受到地理条件的限制。我国水电装机总量居世界第一。3新知探究知识点

能源的分类与应用(2)能源的利用③风能发电:为增加风力发电的功率，凤车需成群工作，成为“风车田”。风力发电也受地理条件的限制。我国风电装机容量居世界第一。风能是一种情节无污染地可再生资源，风力发电把风的动能转化为电能。3新知探究知识点

能源的分类与应用(2)能源的利用④核能发电:核电站是利用可控制的核裂变来发电的由于核电站一旦发生核泄漏事故,就可能发生严重的危害，且核废料仍具有放射性，所以要严格遵中安全措施和安全标准。核电站的建设能极大地解决能源分布不均的问题，但由于核泄漏事故的危害大，其安全性应高度重视。核电站的核心设备使核反应堆。3新知探究知识点

能源的分类与应用核电站的安全性要高度重视。我国具有完全自主知识产权的三代百万千瓦级核电技术电站——华龙一号，其安全指标和技术性能达到国际最先进的三代水平。3新知探究知识点

能源的分类与应用例1：太阳能是天然的洁净能源，目前对太阳能的研究和议论已经相当多，但今天对太阳能的利用还是非常有限的．其主要原因是(

)A．难以将阳光有效地聚集B．核能更为有效C．尚未开发出有效的收集和储存太阳能的系统D．太阳能系统尚不安全3新知探究知识点

能源的分类与应用解析：目前阳光聚集的问题已解决；核能的利用与开发太阳能的技术不存在因果关系；目前尚未开发出有效的收集和储存太阳能的系统．故应选C.答案：C3新知探究知识点

能源的分类与应用例2：某地区的平均风速是6m/s，已知空气密度为1.3kg/m3，此地有一风车，其叶片转动而形成一个半径为20m的圆面，假如这个风车能将此圆内10%的气流动能转化为电能，求这个风车发电的功率．3新知探究知识点

能源的分类与应用解析：答案：1.76×104W3新知探究知识点

能源与社会发展(1)人类对能源的利用柴薪时期

煤炭时期

石油时期

多能源结构时期随着核能的和平利用以及其他新能源技术的发展，人类对能源的利用正从第三个时期(石油时期)向多能源结构时期过渡。4新知探究知识点

能源与社会发展(2)能源问题①能源危机:能源是人类社会活动的物质基础，随着人口迅速增长、经济快速发展、工业化程度提高,造成能源短缺。②能源消耗对环境的影响:化石能源的大量消耗，一方面造成了环境污染，另一方面改变了大气的成分，甚至加剧了气候变化，例如加剧了温室效应，引发了雾霾等。4新知探究知识点

能源与社会发展(3)可持续发展的核心是追求发展与资源、环境的平衡:既满足当代人的需求，又不损害子孙后代的需求，主要体现在两个方面:一方面要大力提倡节能，另一方面要发展可再生能源和清洁能源。4新知探究1．为了节能减排，我国大力发展新能源汽车。如图所示电源正在给电动汽车中的锂电池充电，下列说法正确的是（）A．充电时电能全部转化为汽车的机械能B．充电时电能全部转化为锂电池的化学能C．汽车加速运动时锂电池减少的化学能部分转化为汽车动能D．汽车匀速运动时锂电池减少的化学能全部转化为汽车动能课堂训练解析：AB．充电时电能转化为锂电池的化学能，但不是全部转化，选项AB错误；C．汽车加速运动时锂电池减少的化学能部分转化为汽车动能，部分转化为其他形式的能，选项C正确；D．汽车匀速运动时动能不变，锂电池减少的化学能全部转化为其他形式的能，选项D错误。故选C。答案：C课堂训练2.关于家用电器工作时发生能量转化的描述，下列说法正确的是()A．电饭煲将内能转化为电能B．电熨斗将机械能转化为电能C．手摇发电机将机械能转化为电能D．电吹风将机械能转化为电能课堂训练解析：A、电饭煲、电熨斗都是将电能转化为内能，故选项AB错误；C、手摇发电机是将机械能转化为电能，故选项C正确；D、电吹风是将电能转化为风能，故选项D错误．答案：C课堂训练3.市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示)．在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉爽．该装置的能量转化情况是()A．太阳能→电能→机械能B．太阳能→机械能→电能C．电能→太阳能→机械能D．机械能→太阳能→电能课堂训练解析：帽子上的太阳能电池板将太阳能转化为电能，供小电扇工作．小电扇工作时消耗电能，将电能转化为扇叶的机械能．故选A．答案：A课堂训练4．能源短缺和环境恶化指的是()①煤炭和石油的开采与技术有关，在当前技术条件下，煤炭和石油的开采是有限度的，这叫能源短缺②煤炭和石油资源是有限的，以今天的开采和消耗速度，石油储藏将在百年内用尽，煤炭资源也不可能永续，这叫能源短缺③煤炭和石油具有大量的气味，在开采、存放和使用过程中这些气味会聚存在空气中污染空气，使环境恶化④大量煤炭和石油产品在燃烧时排出的有害气体污染了空气