2023学年完整公开课版能源与环境

能源与环境引入：

能源和环境是两个全球所关注的问题，能源是现代社会生活的重要物质基础，而常规能源的有限储藏量与人类的需求存在矛盾，同时大量消耗常规能源带来了环境问题，正确地协调和解决这一矛盾和问题是生活在地球上每一个人的职责。一、21世纪的能源趋势1．能源：凡是能够提供可利用能量的物质统称为能源。2．常规能源：人们把煤、石油、天然气叫做常规能源，人类消耗的能量主要是常规能源。露天煤矿海上石油开采海上天然气开采主要国家能源消耗量21世纪的能源趋势

世界人口急剧增加，能源的消耗持续增长3.常规能源的储藏是有限的4．常规能源的大量消耗带来了环境问题（1）温室效应：温室效应是由于大气里温室气体（二氧化碳、甲烷等）含量增大而形成的。石油和煤炭燃烧时产生二氧化碳。（2）酸雨：大气中酸性污染物质，如二氧化硫、二氧化碳、氢氧化物等，在降水过程中溶入雨水，使其成为酸雨。煤炭中含有较多的硫，燃烧时产生二氧化硫等物质。（3）光化学烟雾：氮氧化合物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的紫外线照射后产生的二次污染物质——光化学烟雾，主要成分是臭氧。

人类社会的发展进步离不开能源的使用，每一次能源革命都给人类社会带来了重大的变革。煤、石油、天然气等化石能源的利用，使人类获得大量的内能，给人类文明带来进步，但同时给人类带来环境污染，造成危害。如这些燃料在燃烧过程中产生了大量的有害气体，造成了大气污染，不但直接有害人体健康，而且会影响动植物的正常生长。能源与环境二、能源的消耗对环境的影响：

大气污染物主要是含硫化合物、含氮化合物、碳的氧化物等，其中有些污染物有可以分为一次污染物和二次污染物。直接由污染源排出的物质称为一次污染物。SO3、H2SO4称为二次污染物，因为它们是SO2、H2S被氧化而生成的，如下表：大气中气体污染物分类污染物一次污染物二次污染物含硫化合物SO2、H2SSO3、H2SO4等碳的氧化物CO2、CO无含氮化合物NO、NH3NO2、HNO3

等碳氧化合物C1~C5化合物醛、酮、过氧化酰硝酸脂

以上四类污染物主要来自煤、石油等化石燃料及其炼制品的燃烧过程。1.温室效应

温室效应，又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。如果大气不存在这种效应，那么地表温度将会下降约3度或更多。反之，若温室效应不断加强，全球温度也必将逐年持续升高。自工业革命以来，人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加，大气的温室效应也随之增强，已引起全球气候变暖等一系列严重问题，引起了全世界各国的关注。

为减少大气中过多的二氧化碳，一方面需要人们尽量节约用电（因为发电烧煤），少开汽车；地球上可以吸收大量二氧化碳的是海洋中的浮游生物和陆地上的森林，尤其是热带雨林。所以，另一方面我们要保护好森林和海洋，比如不乱砍滥伐森林，不让海洋受到污染以保护浮游生物的生存。我们还可以通过植树造林，减少使用一次性方便木筷，节约纸张（造纸用木材），不践踏草坪等行动来保护绿色植物，使它们多吸收二氧化碳来帮助减缓温室效应。2.酸雨

被大气中存在的酸性气体污染，pH值小于5.65的降水叫酸雨。酸雨主要是人为地向大气中排放大量酸性物质造成的。我国的酸雨主要是因大量燃烧含硫量高的煤而形成的，此外，各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。近年来，我国一些地区已经成为酸雨多发区，酸雨污染的范围和程度已经引起人们的密切关注。

科学家发现酸味大小与水溶液中氢离子浓度有关；而碱味与水溶液中羟基离子浓度有关；然后建立了一个指标：氢离子浓度对数的负值，叫pH值。于是，纯水（蒸馏水）的pH值为7；酸性越大，pH值越低；碱性越大，pH值越高。（PH值一般为0-14之间)未被污染的雨雪是中性的，pH值近于7；当它为大气中二氧化碳饱和时，略呈酸性（水和二氧化碳结合为碳酸），pH值为5.65。pH值小于5.65的雨叫酸雨；pH值小于5.65的雪叫酸雪；在高空或高山(如峨眉山)上弥漫的雾，pH值小于5.65时叫酸雾。被酸雨毁坏的森林3.铅尘污染

空气中铅的含量增加，将导致儿童智商下降和成年人患高血压、心脏病、中风等恶性疾病。未来的理想能源必须满足的条件：

第一，必须足够丰富，可以保证长期使用；第二，必须足够便宜，可以保证多数人用得起；第三，相关的技术必须成熟，可以保证大规模使用；第四，必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。三、未来的理想能源绿色能源：在释放能量或能量转化过程中对环境不造成污染的能源叫绿色能源。

“绿色”能源有两层含义：一是利用现代技术开发干净、无污染新能源，如太阳能、风能、潮汐能等；二是化害为利，同改善环境相结合，充分利用城市垃圾淤泥等废物中所蕴藏的能源。与此同时，大量普及自动化控制技术和设备提高能源利用率。1987年以来，工业化国家利用太阳能、水力、风力和植物能源获得的电力相当于900万吨标准煤的能量，而且这种增幅在本世纪内将以平均每年15％～19％的速度增长。从1981～1991年工业化国家仅在风力和太阳能两种发电设备方面的成交额就达120亿美元，其中，美国、德国、日本、瑞典和荷兰等国家进展最快。人类可开发和利用的绿色能源主要有下列几种：

1．风能

2．水流（河流、潮汐）能。风能和水流能是“可再生能源