高中物理 第十章 热力学定律 专题10.7 能源和可持续发展课件 新人教版选修3-3

1、能源和可持续发展能源和可持续发展 内容解析内容解析 能量耗散与品质降低能量耗散与品质降低 转化为转化为内能内能 机械能机械能 电能电能 化学能化学能 流散在环流散在环 境中境中 机械能机械能 电能电能 化学能化学能 机械能转化为内能机械能转化为内能 电能转化为内能和光能电能转化为内能和光能 能量耗散能量耗散：系统的内能流散到周：系统的内能流散到周 围环境中，没有办法把这些内能收集起围环境中，没有办法把这些内能收集起 来加以利用，这种现象叫做能量耗散。来加以利用，这种现象叫做能量耗散。 品质降低品质降低：能量从高度有用的形式：能量从高度有用的形式 降级为不大可用的形式叫品质降低。降级为不大可用的

2、形式叫品质降低。 能量在利用过程中，总是由高品质的能量能量在利用过程中，总是由高品质的能量 最终转化为低品质的内能。最终转化为低品质的内能。 熵与能量是具有同等重要地位的物熵与能量是具有同等重要地位的物 理量。能量代表着能的理量。能量代表着能的“量量”，而熵则，而熵则 代表着能的代表着能的“质质”。在利用能源的过程。在利用能源的过程 中，虽然能量总量在减少，但随着熵的中，虽然能量总量在减少，但随着熵的 增加，能量的品质在降低增加，能量的品质在降低。 能量的品质在降低，做功的本领在减少，能量的品质在降低，做功的本领在减少， 称之为能量退降。它从能量转化的角度称之为能量退降。它从能量转化的角度 反

3、映出自然界中宏观过程的方向性。反映出自然界中宏观过程的方向性。 能源与人类社会的发展能源与人类社会的发展 1.能源：凡是能够提供可利用能量的物质能源：凡是能够提供可利用能量的物质统统 称为能源。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。常规能源，人类消耗的能量主要是常规能源。 远古时期远古时期 人类以天人类以天 然的火作然的火作 为能源为能源 现在人类利用的风能，地热，核能等新能源现在人类利用的风能，地热，核能等新能源 能源危机与环境污染能源危机与环境污染 常规能源的大量消耗带来了环境问常规能源的大量消耗带

4、来了环境问 题题 （1）温室效应：温室效应是由于大气里）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大而形成的。石油和煤炭燃烧时产生二 氧化碳。氧化碳。 （2）酸雨：大气中酸性污染物质，）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，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，燃烧时产雨。煤炭中含有较多的硫，燃烧时产 生二氧化硫等物质。生二氧化硫等物质。 被酸雨毁坏的森林被酸雨毁坏的森林 （3）光化学烟雾：

5、氮氧化合物和碳氢光化学烟雾：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，主要成分是臭氧光化学烟雾，主要成分是臭氧 光化学烟雾下的城市光化学烟雾下的城市 （4）臭氧层的破坏：臭氧层的存在对）臭氧层的破坏：臭氧层的存在对 吸收紫外线方面起着举足轻重的作用，吸收紫外线方面起着举足轻重的作用， 一旦臭氧层遭到破坏，对生物有害的紫一旦臭氧层遭到破坏，对生物有害的紫 外线会毫无遮拦地照射到地面上，会提外线会毫无遮拦地照射到地面上，会提 高皮肤癌和白内障的发病率，也会影响高皮肤癌和白内障的发病率，也

6、会影响 我们的免疫系统。同时对不同生态系统我们的免疫系统。同时对不同生态系统 中生物的生长、发育、繁殖、分布和生中生物的生长、发育、繁殖、分布和生 物地球化学循环都会造成一系列危害。物地球化学循环都会造成一系列危害。 开发新能源开发新能源 .新能源新能源：指目前尚未被人类大规模利用而：指目前尚未被人类大规模利用而 有待进一步研究、开发和利用的能源，如有待进一步研究、开发和利用的能源，如 核能核能、太阳能太阳能、风能风能、地热能地热能、海洋能海洋能、 氢能氢能等。等。 1.无穷无尽的太阳能：太阳以其巨大的、无无穷无尽的太阳能：太阳以其巨大的、无 穷无尽的辐射能形式提供地球最清洁的能源穷无尽的辐射

7、能形式提供地球最清洁的能源 能。能。 数量巨大：太阳辐射功率为数量巨大：太阳辐射功率为3.91026瓦。瓦。 能到达地球表面的太阳能每年约为能到达地球表面的太阳能每年约为1.31010 吨标准煤，是目前全世界所消耗的各种能量吨标准煤，是目前全世界所消耗的各种能量 总和的总和的1104倍。倍。 清洁安全：太阳能素有清洁安全：太阳能素有“干净能源干净能源”和和 “安全能源安全能源”之称，它不仅毫无污染，也毫之称，它不仅毫无污染，也毫 无危险。无危险。 太阳能发现站太阳能发现站 2.永葆青春的风能：风能是由于太阳辐射永葆青春的风能：风能是由于太阳辐射 造成地球各部分受热不均匀，而引起的空造成地球各部

8、分受热不均匀，而引起的空 气流动所产生的能量。整个地球接受到的气流动所产生的能量。整个地球接受到的 太阳能辐射能约有太阳能辐射能约有0.2%被转换成风能，全被转换成风能，全 球的风能总量估计有球的风能总量估计有1.61022J。这是一个。这是一个 巨大的潜在的能源宝库，如果巨大的潜在的能源宝库，如果1%被利用，被利用， 即可满足人类对能量的全部需求即可满足人类对能量的全部需求。 风能发电站风能发电站 4.丰富干净的海洋能：包括潮汐能、波丰富干净的海洋能：包括潮汐能、波 浪能、海流能、温差能等，它们不仅可以浪能、海流能、温差能等，它们不仅可以 再生，还具有不污染环境的优点。据科学再生，还具有不污

9、染环境的优点。据科学 家估计，世界海洋能源总量为家估计，世界海洋能源总量为40多万亿千多万亿千 瓦，这些能量超过目前世界能源消费的一瓦，这些能量超过目前世界能源消费的一 万倍，如果开发出其中一小部分，即可满万倍，如果开发出其中一小部分，即可满 足人类对能源的全部需求。足人类对能源的全部需求。 潮汐发电站潮汐发电站 5.深藏不露的地热能：地球本身是一个巨大深藏不露的地热能：地球本身是一个巨大 的天然储热库。地热能指地球内部可释出来的的天然储热库。地热能指地球内部可释出来的 热量。据估计，从地球内部每年传到地球表面热量。据估计，从地球内部每年传到地球表面 的热量，相当于的热量，相当于370亿吨标准

10、煤燃烧时所放出亿吨标准煤燃烧时所放出 的热量。的热量。 地热发电站地热发电站 6.未来能源的希望未来能源的希望核能：在当前开发和核能：在当前开发和 利用的新能源中，核能尤其重要。核能包括利用的新能源中，核能尤其重要。核能包括 裂变能和聚变能，其中受控热核聚变的原料裂变能和聚变能，其中受控热核聚变的原料 氘和氚可取自海洋，足够人类使用几十亿年，氘和氚可取自海洋，足够人类使用几十亿年， 是取之不尽的能源。是取之不尽的能源。 秦山核电站秦山核电站 课堂小结课堂小结 1. 能量耗散能量耗散 2. 环境污染环境污染 3. 开发新能源开发新能源 课后答案课后答案 1.答答：A、D 2.解：设通过这个截面的风的发电解：设通过这个截面的风的发电 功率为功率为P 则在时间则在时