第章物理学与能源关键技术.doc

第十一章 物理学与能源技术
第1节　能量守恒定律

一、形形色色能量
1、从八年级开始接触“能量”，你懂得能量形式有哪些？
答：有机械能、内能、光能、声能、磁能、化学能、核能等各种形式。
二、不同形式能量互相转化
2、准备4个小实验：①来回迅速摩擦双手，手会感到热。②黑袋内盛水，放在阳光下被照热。③将连在小电扇上太阳能电池对着阳光小电扇会转起来。④用钢笔杆在头发上摩擦后能吸引小物体。学生讨论指出上述四个小实验中能量转化。
答：①中机械能转化为内能；②中光能转化为内能；③中太阳能转化为电能，电能再转化为动能；④中机械能转化为电能。
三、能量守恒定律
3、能量互相转换时其量值不变，表白能量是不能被创造或消灭，因而各种形式能总量一定守恒，单一某一种形式能或几种能不一定守恒。
四、永动机是不也许实现

4、永动机是一类所谓不需外界输入能源、能量或在仅有一种热源条件下便可以不断运动并且对外做功机械。永动机失败，从反面证明了能量守恒定律对的性。

例题：
能量转换是自然界普遍现象。下列关于能量转换分析不对的是（　B　）

第2节　能量转化方向性和效率

一、能量转换方向性
观测下列图片，回答下列问题：

1、自然界中能量不但可以从一种物体转移到其她物体，并且在一定条件下，不同形式能量之间还可以互相转化。图中，属于发生能量转移是A，属于发生能量转化是B、C、D、E、F。
2、图A中，高温火炉散发热量供人取暖，炉火散失能量不能自动汇集起来再运用；同理，图C中，由于摩擦，动能转化成了轮胎、地面和空气内能，这些消耗能量不能再自动地汇集起来用来驱动汽车。事实表白，能量转化与转移具备方向性。

例题：
1、各种形式能量都不是孤立，它们可以在一定条件下发生转化，且能量转化是有方向，下面几幅图按能量转化顺序，排列对的是（　C　）

①树林 ②太阳 ③燃煤电 ④空调
A．①②③④　　　　B．②③④①　　　　C．②①③④　　　　D．①③④②

2、若在一定期间内，太阳光辐射到太阳能电池板能量为2.7×107J，这与完全燃烧多少公斤煤放出热量相称？这些能量经转化后，可供功率为35W路灯工作60h，那么该太阳能路灯能量转化效率是多少？（煤热值为3.0×107J/kg）
解：（1）∵由题知，Q放=mq=2.7×107 J，
∴需要完全燃烧煤质量：m===0.9 kg；
（2）使用太阳能路灯有用能量：W电=Pt=35 W×60×3 600 s=7.56×106 J，太阳光辐射到该太阳能电池板能量（总能量）W总=2.7×107 J，该太阳能路灯能量转化效率：η=×100%=×100%=28%。

第3节 能源

石油是世界上许多国家重要能源，盛产石油中东国家是发达国家重要石油供应国。1973年，爆发了第四次中东战争。由此引起了西方国家第一次石油危机。1980年，中东两个石油大国伊朗和伊拉克之间爆发战争，两伊战争剧烈冲击世界石油市场，引起了第二次石油危机。两次石油危机在全球范畴内引起了人们对能源问题思考。
一、能源分类
1、当今世界重要能源是什么？
答：煤、石油、天然气。
2、凡是可以提供能量物质资源叫能源，能源按产生方式可分为一次能源和二次能源。
化石能源是千百万年前埋藏在地下动植物，通过漫长地质年代形成，它普通涉及煤、石油、天然气三种详细燃料；人类生活中，还广泛运用食物等生命物质中存储化学能，此类由生命物质提供能量称为生物质能。
3、能源分类
类别
定义
示例
一次能源
可以直接从自然界获得能源
煤炭、石油、天然气（当今世界能源三大支柱）
二次能源
无法从自然界直接获取，必要通过消耗一次能源才干得到能源
电力、煤气、汽油、煤油、焦炭、干净煤、激光等
二、世界能源储量及需求
4、21世纪能源趋势有如下特点：①由于世界人口急剧增长和经济迅速发展，能源消耗持续、迅速增长；②人类重要能源仍是化石能源，它运用后短期内不能再生；③会浮现能源危机。

例题：
1、如图所示曲线，表达是从1750年以来世界能源消耗增长和发展趋势，请你结合此曲线写一条关于能源宣传广告。

答：能源危机正向咱们走来，咱们要节约能源（或请节约能源，保护地球；或积极开发新能源等）。
2、研究能源运用，实现可持续发展已成为21世纪世界各国共同任务。能源按不同分类方式可进行不同分类。下列四组能源中，能归入如图所示阴影某些一组是（　B　）
A． 煤炭、地热能、沼气
B． 太阳能、风能、海洋能
C．水能、木柴、天然气
D．石油、海洋能、核能

第4节　核能

1945年8月6日，美国在日本广岛上空投下了一枚原子弹，使这个20余万人口都市转眼间变成了废墟。三天后来，日本长崎遭到了同样命运。据关于资料记载，广岛24.5万人中死伤、失踪超过20万人，长崎23万人中死伤、失踪近15万人，两个都市毁坏限度达60%～80%。
一、原子能、核能
1、原子核式构造
→分子→
2、质子、中子依托强大核力紧密地结合在一起，一旦质量较大原子核发生分裂或者质量较小原子核互相结合，就有也许释放出惊人能量，这就是核能。
二、核裂变及其应用
3、用中子轰击质量较大原子核，原子核会分裂成两个质量中档大小原子核，同步释放出巨大能量过程，叫作裂变。

迅速裂变反映可以引起剧烈爆炸，原子弹就是运用迅速裂变制成。如果控制链式反映速度，就可以把核能用于和平建设事业，“核反映堆”就是控制裂变反映装置，已成功地应用到核潜艇、核电站等装置。
4、铀核裂变时所产生中子，又轰击其她铀核，导致一系列铀核持续裂变并释放出大量核能反映过程叫链式反映。

5、核裂变运用：（1）核电站核心装置——核反映堆中发生链式反映是可以控制。
（2）原子弹爆炸时发生链式反映不加控制，瞬间释放出大量能量。
三、核聚变

6、质量很小原子核在超高温下结合成新质量较大原子核，同步释放出巨大能量过程，叫作聚变，也叫热核反映；氢弹就是依照这一原理制成。到当前为止，人类还不能控制核聚变，使之和平地释放能量。

例题：
3月14日，日本福岛第一核电站因冷却系统故障，导致严重核泄漏事故，引起了全世界关注。
（1）核电站是运用原子核裂变（选填“裂变”或“聚变”）释放能量来发电。
（2）下面是核能发电中能量转化过程，请将其补充完整。
→　内能　→→
（3）“福岛核泄漏”事件引起了广泛争议。请你对发展核电简述自己观点。
只要从开发新能源、节约化石能源以及存在安全隐患、核废料解决等一方面阐明即可。

第5节　能源开发与可持续发展

同窗们，咱们懂得能源并不是取之不尽、用之不竭，有些能源会越用越少，直到最后消失。如何让咱们社会可以持续发展下去呢？这是一种世界性问题，咱们也来探究一下吧！
一、能源运用中问题和相应对策
1、老式能源煤、石油、天然气随着不断开采会逐渐枯竭，人们称其为“能源危机”。
2、能源运用中硫化物、碳氧化物和粉尘大量排放对生态环境导致破坏。
3、由于突发事件引起能源短缺或能量供应中断，这称为能源运用安全问题。
4、依照你周边使用能源中不安全因素及其对环境影响，提出几种可行改进办法。（答案开放）
答：合理运用能源、开发和运用好可再生能源、新能源是人类自身解决能源问题重要举措。
二、新能源开发与运用
近年来，曾支撑20世纪人类文明高速发展以石油、煤炭和天然气为主石化能源浮现了前所未有危机，除其储藏量不断减少外，更严重是科学研究发现，石化能源在使用后产生二氧化碳气体作为温室效应气体排放到大气中后，人为地导致了全球变暖，引起了人们对将来社会发展动力来源广泛关注和思考。
新能源是指老式能源之外各种能源形式。它各种形式大都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部深处所产生热能（潮汐能例外），涉及了太阳能、风能、生物质能、地热能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来生物燃料和氢所产生能量。相对于老式能源，新能源普遍具备污染少、储量大特点，对于解决当今世界严重环境污染问题和资源（特别是化石能源）枯竭问题具备重要意义。

例题：
1、核电站运用核能发电，它核心设备是核反映堆。下列说法错误是（　A　）
A．当前核电站都是通过聚变反映来运用核能
B．核反映堆中发生链式反映是可以控制
C．原子核分裂或聚合时释放出核能
D．核能是一种不可再生能源
2、为发展“低碳”经济，诸多地区开始采用太阳能发电，太阳能属于可再生（选填“可再生”或“不可再生”）能源，运用太阳能另一种方式是用集热器加热，它是通过热传递方式来增长水内能。
3、如图所示是核电站原理示意图。

对当前已建成并运转核电站来说：
（1）核电站核心是核反映堆，它是以铀为核燃料，是运用原子核裂变链式反映产生能量来发电。
（2）在核电站里，能量转化过程是：反映堆中放出核能转化为高温蒸汽内能，高温蒸汽内能转化为蒸汽轮机机械能，再通过发电机转化为电能。
（3）核电站使用过核燃料称为核废料，它具备放射性，会对人和其她生物导致伤害，普通深埋在人烟稀少地方。

练习题：
1、下列属于化石能源是 （ C ）
A．水能 B．电能 C．石油 D．氢能
2、下列属于不可再生能源是（ B ）
A．太阳能 B．核能 C．风能 D．水能
3、下列不属于可再生能源是（ A ）
A．化石能源 B．水能 C．生物质能 D．太阳能
4、下列不属于一次能源是（ B ）
A．风能 B．电能 C．太阳能 D．核能
5、木柴、食物等给咱们提供能源属于（ C ）
A．化石能源 B．太阳能 C．生物质能 D．核能
6、化石能源归根究竟来自 （ B ）
A．核能 B．太阳能 C．风能 D．生物质能
7、在下列能源中，属于化石能源是（ B ）
A．太阳能、地热能、风能
B．煤、石油、天然气
C．核能、生物质能、水能
D．电能、汽油、柴油
8、下列关于能源说法对的是（ AD ）
A．煤、石油是当今人类运用重要能源，它们是不可再生能源
B．天然气是一种清洁能源，人类可以无尽地开发运用
C．如果大量运用太阳能，也许使太阳能在短期内消耗殆尽
D．水能和风能可以从自然界里得到，是可再生能源
9、可以从自然界直接获取能源，统称为一次能源。
10、无法从自然界直接获取，必要通过一次能源消耗才干得到能源称为二次能源。
11、使用后不也许在短期内从自然界得到补充能源属于不可再生能源。
12、使用后可以从自然界中源源不断地得到能源属于可再生能源。
13、煤、石油、天然气等能源，是千百万年前埋在地下植物形成。
14、当前人类社会使用能源重要是煤、石油、天然气。
15、石油和煤会越来越少，不能在短时间内从自然界得到补充，太阳能则可以从自然界源源不断得到补充。
16、能源运用过程，实质上是能转化和转移过程。