高考物理必考知识点：能量守恒定律与能源

高考物理必考知识点：能量守恒定律与能源

一、能量的转化与守恒

1.化学能：由于化学反响，物质的分子结构变化而产生的能量。

2.核能：由于核反响，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C

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、牡等存

在于地球自然界）；第三类那么是由月球、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根本形

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2T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。而水电那么属于再生能源，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。煤和石油天然气那么

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】指以新技术为根底，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外表的能量是目前全世界能量

消费的1.3万倍。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，假设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异，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根本的定律（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，未能做有用功的局

部称为“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

其中是体系内能的变化，Q是体系从外界吸收的热量事是外界对

体系所做的功。这就是著名的热力学第一定律的数学表达式，也就是能量

守恒定律的数学表达式。应用上述公式时，要注意各种物理量的正、负号，

即：

△E——（十）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1.00g乙醇在78.3。(2时气化，需吸收854J的热，这些乙醇由液

态变成气态，在101kPa压力下所做的体积膨胀功为63.2J,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=[854+(-

63.2)]J=+791J,Z\E为正值，即体系内能增加了791Jo

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