九级物理.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,.,*,能 源,第二十二章 第节,1,.,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,5 648,亿千瓦时，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？,2,.,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,3,.,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。,金属的冶炼、机器的运转、汽车和火车等交通工具的行驶需要能量，生活中烧饭、取暖、照明等也需要能量。,生产和生活中利用的这些能量，是通过不同的能源提供的。各种能源的广泛利用，极大地促进了人类文明的发展。,一、能源概念,4,.,地球上的能源是否是无尽的呢？,我们的生活中都用到哪些能源呢？,5,.,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,6,.,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,7,.,电能的利用,8,.,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,9,.,如果把全世界的能源消耗量折合成热值为,2.9310,7,J/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,10,.,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。,11,.,核反应堆外围包裹着厚厚的混凝土罩以吸收辐射,水在核反应堆中心循环流动，吸收在核反应中产生的热量，并将这部分内能传递给蒸汽发生器内的水,吸收了热量的水汽化变成蒸汽,蒸汽推动发电机运转，,将蒸汽的机械能转化为电能,核能发电的原理,12,.,二次能源 电能,不造成空气污染,不排放,CO,2,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,13,.,1,人们的生产和生活中利用能源提供能量。,2,人类历史上利用的能源逐步从太阳、柴薪等转变成煤、石油、天然气等化石能源。,课堂小结,14,.,核 能,第二十二章 第节,15,.,1,原子结构,H,2,O,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,16,.,H,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。,17,.,O,（,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。,18,.,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。,19,.,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。,1 kg,铀全部裂变，释放的能量超过,2 000 t,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,20,.,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,21,.,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,22,.,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。,23,.,将质量较小的原子核结合起来，也会释放出巨大的核能。,氘,氚,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,24,.,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，将有望彻底解决人类能源问题。,25,.,太阳能,第二十二章 第节,26,.,动植物的生长，人类的活动都无法离开太阳。这个发光发热的大火球已经存在了,50,亿年之久。你是否了解太阳？人类是否能够从距离地球,1.5,亿千米远处的太阳上，获取所需的能源？,27,.,太阳距地球,1.5,亿千米，直径大约是地球的,110,倍，体积是地球的,130,万倍，质量是地球的,33,万倍，核心温度高达,1 500,万摄氏度。,一、太阳,巨大的核能火炉,28,.,在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，太阳就像一个巨大的“核能火炉”。,太阳表面温度约,6 000,，太阳至今已经稳定地“燃烧”了近,50,亿年，而且还能继续“燃烧”,50,亿年。,29,.,太阳向外辐射的能量中，只有约二十亿分之一传递到地球。,二、太阳是人类能源的宝库,30,.,太阳光已经照耀我们的地球近,50,亿年，地球在这近,50,亿年中积累的太阳能是我们今天所用大部分能量的源泉。人类的日常生活，也无法离开阳光。,31,.,今天我们开采,化石燃料，,实际上是在开采上亿年前地球接收的,太阳能,。,远古时期的植物通过光合作用将太阳能转化为生物体内的化学能。,经过地壳的不断运动，死后的动植物躯体埋在地下和海底。,经过几百万年的复杂变化，变成了煤、石油、天然气。,化石能源的形成,32,.,直接利用太阳能的方式主要有两种。,太阳能,内能,用集热器收集阳光中的能量来加热水等物质。实现了把太阳能转化为内能。,1,光热转化,三、太阳能的利用,33,.,热水,冷水,水箱,集热器,太阳光,集热器的原理,34,.,太阳能,电能,太阳能电池可以将太阳能转变为电能；,在航空、航 天、交通、通信等领域中有较为广泛的应用。,2,光电转化,三、太阳能的利用,35,.,太阳能热发电电站,集热塔,加热水，通过水蒸气推动汽轮机发电,定日镜,追着太阳转，反射阳光,36,.,2010,年，上海世博会中国馆采用了大量先进的太阳能科技，整座世博园的太阳能发电装置每年预计节电约,420,万千瓦时，减排二氧化碳约,4 100,吨。,37,.,右图为世界上最大的太阳能发电厂之一的帕赛尔工厂。,坐落在美国加州的赛尔帕工厂有,52 000,块电池板，覆盖面积约为,36,万平方米,，这些电池板能容纳将近四百万块太阳能电池。,在一个阳光明媚日子的正午时分，它的产电能力可以达到,11,兆瓦，足以为,8 000,个家庭供电。每年减少二氧化碳的排放,1.3,万吨。,38,.,京郊居民光伏发电项目并入国家电网,39,.,能源易获取,不排放,CO,2,能源量大,可持续性强,能源分散,受自然条件限制,转化效率低,成本较高,太阳能技术的优缺点,40,.,能源与可持续发展,第二十二章 第节,41,.,既然能量是守恒的，那地球上的能量就不会减少了，为什么还需要节约能源？,想想议议,一、能量转移和能量转化的方向性,42,.,我们从石油中提炼出汽油，内燃机把能源中储备的化学能转化为汽车的机械能、内能。,这些机械能、内能无法再转化回可以被利用的能源。,例,1,化学能,内能,内能,机械能,43,.,例,2,火力发电厂把煤中贮存的化学能转化为电能，供生产和生活用。,用电器将电能转化为内能、光能、机械能多种形式的能后，这些能量无法再变回能源。,化学能,内能,内能,电能,44,.,在热传递的过程中，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反。如果要使热量从低温物体转移到高温物体，就需要消耗其他形式的能量。,例如电冰箱就需要消耗电能。,45,.,汽车制动时，由于摩擦，动能转化成轮胎、地面和空气的内能，这些消耗的能量不能再自动地被用来驱动汽车。,能量的转化和转移具有方向性，有些能量可以利用，有些则不能。,我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。,46,.,化石能源通过燃烧转化为内能，相当一部分内能没有被有效利用。,二、能源消耗对环境的影响,47,.,汽车尾气造成空气污染和城市热岛效应。,燃料燃烧产生的大量二氧化碳，加剧了地球的温室效应。,48,.,燃料燃烧还生成二氧化硫、氮氧化物、粉尘和一氧化碳等有害物质。,酸性气体形成酸雨造成危害,酸雨侵蚀后的汉白玉石柱,49,.,在下表中，用“”表示大量耗用该类能源对环境会有明显破坏，用“,”,表示对环境不会造成明显破坏。,在耗用各种能源时，对环境是否会造成破坏呢？,想想议议,50,.,1,提高能源的利用率，减少在能源使用中对环境的破坏。,自,2012,年,6,月,1,日起，北京的机动车燃油进行了最新一轮的升级，升级后的燃油更加环保，可以改善大气质量。,三、能源与可持续发展,51,.,可再生能源：,太阳能、风能、水能等可以在自然界里源源不断地得到,。,2,发展新的理想能源,不可再生能源：,化石能源、核能等能源会越用越少。,52,.,你认为风能、太阳能、核能以及你所想到的可能的能源，哪些有可能成为未来的理想能源，为什么？,能源家族中，有木柴、煤炭、石油、天然气、水能、风能、太阳能、核能等，哪 些属于不可再生能源？哪些属于可再生能源？,想想议议,53,.,