3能源和可持续发展学案

第十章热力学定律气体§能源和可持续发展学案一．学习目标1、了解什么是能源，了解什么是常规能源，了解常规能源的储备与人类需求间的矛盾2.理解能量耗散和品质降低的概念。3.理解能源的利用实际上是能量的转化和转移过程。4.了解常规能源的使用带来的环境污染。5.了解开发新能源的方法和意义。二．重点难点1.重点：常规能源与新能源，能源与环境2.难点：开发新能源的方法和意义三．学法指导本节课主要介绍各种能源及防治污染的重要意义，世界各国在“能源危机”面前，正以巨大的投资，千方百计地研究、寻找、探索新的能源。除了煤的气化、液化已得到重视外，各国科学家又高瞻远瞩地探索着本世纪末的能源，他们预计到二十一世纪时，太阳能、风能、海洋能、潮汐能、地热能以及氢能、生物能、光化学能、磁流能等等一系列新型的能源将闯入人类的生产和生活中间，以它们无与伦比的优点，方便廉价的优点，无穷无尽的特点获得人类的欣赏和称赞，并将渐渐地取代传统燃料，改变传统的生活方式，以更现代化的面目跨进新世纪。首先把本节课的内容认真的看一遍。看好以后可以查阅一下资料，最后完成本学案。四．自主学习1.能量耗散：叫做能量耗散。2.品质降低：叫品质降低。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。3.能源：能源是指能够提供可利用能量的物质，它是现代社会生活的重要物质基础。常规能源：指已被广泛应用的能源，如、、、等。4.能源危机与环境污染(1).近一百年，地球人口由16亿增加到目前的50亿，净增了2倍多，而能源消耗据统计却增加了16倍。按目前的消耗量，专家预测最多只能维持半个世纪，尚可维持一二百年。(2).能源利用的过程也直接①温室效应：化石燃料燃烧放出的大量，使大气中的含量大量增高，导致“温室效应”，造成地面温度上升，两极的冰雪融化，海平面上升，淹没沿海地区等不良影响。②酸雨污染：排放到大气中的大量和等在降水过程中溶入雨水，使其形成酸雨，酸雨进入地表、江河，破坏土壤，影响农作物生长，使生物死亡，破坏生态平衡。同时腐蚀建筑结构、工业装备、动力和通讯设备等，还直接危害人类健康。③臭氧层的破坏：臭氧层的存在对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、分布和生物地球化学循环都会造成一系列危害。5.新能源的开发（1）.新能源：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，如能、能、能、能、能、能等。（2）.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能。①数量巨大：太阳辐射功率为×1026瓦。能到达地球表面的太阳能每年约为×1010吨标准煤，是目前全世界所消耗的各种能量总和的1×104倍。②时间长久：根据天文学的研究结果，可知太阳系已存在大约5×109年左右，估计尚可继续维持大约1010年之久。③清洁安全：能素有“干净能源”和“安全能源”之称，它不仅毫无污染，也毫无危险。6.永葆青春的能：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%被转换成风能，全球的风能总量估计有×1022J。这是一个巨大的潜在的能源宝库，如果1%被利用，即可满足人类对能量的全部需求。7.丰富干净的能：包括潮汐能、波浪能、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。据科学家估计，世界海洋能源总量为40多万亿千瓦，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，即可满足人类对能源的全部需求。8.深藏不露的能：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热量。据估计，从地球内部每年传到地球表面的热量，相当于370亿吨标准煤燃烧时所放出的热量。9.未来能源的希望——能：在当前开发和利用的新能源中，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。五．典型例题例1某地的平均风速为14m/s，已知空气密度是1.3kg/m3，若通过截面积为400解析：设通过这个截面的风的发电功率为P则在时间t内通过这个截面的风的质量m=ρ·S·vt①由能量守恒定律有：②①②联立并代入数值得：P=×105W例2某地的平均风速为5m/s，已知空气密度是1.2kg/m3，有一风车，它的车叶转动时可形成半径为12m的圆面，如果这个风车能将此圆内10%的气流的动能转变为电能，则该风车带动的发电机功率是多大？解析：首先可以求出在时间t内作用于风车的气流质量为m=лr2t，这些气流的动能为mυ2；转变的电能为，故风车带动发电机发电的功率为代入数据以后得P=六．课堂练习1．煤、石油、天然气等燃料的能，通过燃烧转化为能；这种能可以直接供给生产、生活的需要，也可以通过内燃机、汽轮机转化为能．还可以进一步转化为 能，然后被利用．2．下列不属于新能源的是()a.太阳能b.核能c.风能d.石油3．下列属于可再生能源的是()a.电能b.水流能、风能c.煤炭d.核能、太阳能4．下列说法中正确的应是（）A.热力学第一定律和热力学第二定律是相辅相成缺一不可的．B.热力学第二定律的两种表述是等效的c.能量耗散说明能量是不守恒的d.热量不能自发地从低温物体传到高温物体5．消耗石油和煤炭给环境带来的主要问题是（）a.运输过程中的泄漏b.机械运动过程中的噪音c.燃烧时消耗的氧气d.燃烧时产生的二氧化碳6．太阳辐射到地球的能量是巨大的，每年可达4×1024Ｊ，假设学校每月要用电能1010J，如果把太阳一天幅射到地球上的能量全部转化为电能，可供学校使用多长时间？人类有可能把辐射到地球上的能量全部转化为电能吗？请注意观察你的周围，说说人们在太阳能的利用方面取得的进展．7．到达地球表面的太阳辐射功率在与太阳光线垂直的表面上每平方米大约为Ｐ＝1400W,如果用面积为Ｓ＝2㎡的太阳能热水器，热水器内装有100㎏水，水的初温为20℃，若热水器的效率为80%，则需多长时间才能使水的温度达到100℃？［Ｃ＝4200J/㎏8．太阳总辐射功率为×1026W,太阳与地球之间的平均距离为×1011m，试估算地面上9．某地强风速为14m/s，空气密度为ρ＝1.3kg/m3．若通过截面为40010．太阳热水器是利用太阳能来加热水的设备，在我国城乡许多屋顶上都可以看到．太阳单位时间直射到地