物理选修3-3学案第十章6能源和可持续发展含解析

学必求其心得，业必贵于专精能源和可连续发展1．能量耗散和质量降低1)能量耗散集中度较高且有序度较高的能量如机械能、电能、化学能等，当它们变成环境的内能后，就成为更加分别且无序度更大的能量,内能作为能量发展的最后形式,没有方法把这些流散的内能重新收集起来加以利用。这样的转变过程叫做能量耗散。2)质量降低:能量从高度适用的形式降级为不大可用的形式叫质量降低.能量在利用过程中，总是由高质量的能量最后转变成低质量的内能。说明：①能量耗散诚然不会使能的总量减少，却会以致能量质量的降低，它实质大将能量从高度适用的形式降级为不大可用的形式。煤、石油、天然气等能源储蓄着高质量的能量，在利用它们的时候，高质量的能量释放出来并最后转变成低质量的内能.又如流动的水带动水磨做功，由于磨盘之间的摩擦，磨盘和粮食之间的摩擦和挤压,使磨盘和粮食的温度高升，水流的一部分机械能转变成了内能,这些内能最后流散到周围的环境中,我们没有方法把这些流散的内能重新收集起来加以利用，可见，内能与机械能对照，是一种低质量的能量。②能量诚然不会减少但能源会越来越少，因此要节约能源。【例1】热现象过程中不可以防备地出现能量耗散的现象.所谓能量耗散是指在能量转变的过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用。以下关于能量耗散的说法中正确的选项是（)A．能量耗散说明能量不守恒B．能量耗散不吻合热力学第二定律C．能量耗散过程中能量仍守恒．能量耗散是从能量转变的角度反响出自然界中的宏观过程学必求其心得，业必贵于专精拥有的方向性解析：能量耗散过程能量仍守恒，但可利用的能源越来越少，这说明自然界中的宏观过程拥有方向性,恰巧说明吻合热力学第二定律。答案：CD2．能源与人类社会(1)能源的定义：能源是指可以供应可利用能量的物质,它是现代社会生活的重要物质基础。(2）老例能源：指已被宽泛应用的能源，如煤、石油、天然气、水能、风能等.3)能源的供需现状：石油将在几十年内采完,煤也将在二百多年内采完，故需加强新能源的开发和利用，如水能、风能等。(4)能源的分类：①不可以再生能源：如前面提到的煤、石油、天然气等老例能源；②可再生能源:如风能、水能等.(5)新能源的开发：开发的新能源主要有以下几种：太阳能、生物质能、风能、水能等。①太阳能：是取之不尽、用之不停的.同时太阳能是一种干净能源，不会污染环境.②生物质能:生物质能指绿色植物经过光合作用储蓄在生物体内的太阳能，储蓄形式是生物分子的化学能。③风能：为了增加风力发电的功率,平时把很多风车建在一起，成为“风车田"。我国的新疆、内蒙古等地已经开始大规模利用风力发电。④水能：水是可再生的.水电对环境的影响小，发电成本低。谈重点：人类的生活离不开能源若是没有能源，人就得吃生米、生菜、生肉，这对原始人来说，可以，对现代人来说,那不可以想象。要把饭菜烧熟，就需要能源。照明需要能源,坐汽车、火车、轮学必求其心得，业必贵于专精船、飞机也需要能源,炼钢炼铁、开动机器都得有能源。人类能源的总本源是太阳。这就是说，不但风能、水力能、海浪能、生物能、太阳能等自然能源来自太阳，就是矿物燃料煤、石油、天然气也来自太阳。以上这些属于一次能源，由一次能源生产的电力属于二次能源。由于分类标准不相同，同一种能源既可能作为老例能源，又可能属于可再生能源.【例2】以下说法正确的选项是(）A．煤、石油、天然气等燃料的最初本源可追想到太阳能B．汽油是一种干净能源C．水能是可再生能源．煤、石油等老例能源是取之不尽、用之不停的解析：煤、石油、天然气等是动植物转变成的,其本源可追想到太阳能，A对;汽油燃烧会引起一些化合物的产生，以致有毒气体的生成，B错；水能是可再生能源,C对;煤、石油等储藏量是有限的，是不可以再生能源，D错.答案:AC3．能源与环境(1)老例能源对环境污染严重。(2)新能源：指目前还没有被人类大规模利用而有待进一步研究、开发和利用的能源，如核能、太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能等。谈重点：环境污染的种类大气污染、水污染、噪声污染，详尽有温室效应、酸雨、光化学污染。①温室效应：化石燃料燃烧放出的大量二氧化碳，使大气中二氧化碳的含量大量增高，以致“温室效应”,造成地面温度上升、极的冰雪融化、海平面上升、淹没沿海地区等不良影响。学必求其心得，业必贵于专精②酸雨污染：排放到大气中的大量二氧化硫和氮氧化物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。同时腐化建筑结构、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：臭氧层的存在对吸取紫外线方面起着举足轻重的作用，一旦臭氧层遇到破坏，对生物有害的紫外线会毫无遮拦地照射到地面上，会提升皮肤癌和白内障的发病率，也会影响我们的免疫系统。同时对不相同生态系统中生物的生长、发育、生殖、分布和生物地球化学循环都会造成一系列危害。【例3】二氧化碳对长波辐射有强烈的吸取作用,行星表面发出的长波辐射到大气今后被二氧化碳截获，最后使大气升温，大气中的二氧化碳像暖房的玻璃相同，只准太阳的热辐射进来，却不让室内的长波热辐射出去，大气中的二氧化碳的这种效应叫温室效应。这是目前科学界对地球天气变暖进行解析的一种见解，依照这种观点，以下说法成立的是( )A．在地球形成的早期,火山活动频频,排出大量的二氧化碳，当时地球的气温很高B．经过漫长的年代,地壳的岩石平和体二氧化碳发生化学反响，以致二氧化碳减少，地球上出现了生命C．由于工业的发展和人类的活动，以致二氧化碳在空气中的含量增大,地球上的气温正在高升．现在地球正在变暖的主要原因是工业用电和生活用电的急剧增加，使电能和其他形式的能转变成内能解析：地球形成的早期，地壳不如现在牢固，地球不如现在牢固,火山活动频频，吻合地质的发展规律.由于火山的喷发，排出大量的二氧化碳,进而以致当时地球的气温很高.地球上的岩石由于多种原因，其中包括岩石中的矿物质成分与水、氧气、二氧化碳发生化学反响，使岩石进一步分化，最后形成土壤，二氧化碳减少，形成学必求其心得，业必贵于专精了适合生物生计的条件。由于工业的发展和人类的活动,大量地使用老例能源，以致二氧化碳在空气中的含量增大，地球上的气温正在高升.生活用电和工业用电是电能和其他形式的能的转变，会产生热，但它们其实不是地球正在变暖的主要原因,因此A、B、C项是正确的.答案：ABC议论：明确二氧化碳对长波辐射有强烈的吸取作用，使星球表面发出的长波辐射到大气层后被二氧化碳吸取产生温室效应，最后使大气温度高升这一特点是解题的重点。4．能量守恒定律解题思路与方法能量守恒定律是自然界宽泛适用的规律，不相同形式的能量可以相互转变，这需要做功来实现，而能的转移是经过某种形式的能传递来完成。无论是能的转移还是转变，其能的总量保持不变.运用能量守恒定律解题重点是弄理解哪些能量参加转变和转移，在其过程中依照怎样的规律转变和转移,尔后依照能量守恒定律列等式求解。太阳能的特点：①数量巨大：太阳辐射功率为26瓦。能到达地球表面3。9×1010的太阳能每年约为1。3×10吨标准煤,是目前全世界所耗资的各种4能量总和的1×10倍。②时间长久：依照天文学的研究结果，可知太阳系已存在大体9年左右，估计尚可连续保持大体10年之久.5×1010③干净安全：太阳能素有“干净能源”和“安全能源”之称，它不但毫无污染，也毫无危险。水利发电的能流图：风能发电原理图：学必求其心得，业必贵于专精风力发电的原理：利用风力带动风车叶片旋转，再经过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依照目前的风车技术，大体是每秒三千米的细风速度(细风的程度)，便可以开始发电。【例4－1】瀑布从20m高处以103m3/s的流量竖直落下，流进底部的水轮机后再以2m/s的速度流出，水轮机再带动发电机发电。若是水的机械能转变成电能的效率是80％，那么发电机发出的电功率有多大？（瀑布在山顶的速度可忽略不计，g取10m/s2）解析：设t时间内流下的水的质量为m，以m为研究对象，竖直下落后减少的机械能为mgh－错误!mv2转变成电能的功率为P＝错误!＝错误!＝错误!（gh－错误!)×0.83328＝＝10×10×（10×20－错误!×2)×0.8W≈1.58×10W51.58×10kW。5答案：1.58×10kW【例4－2】说明以下能源利用方式中的能量转变过程：（1）水力发电：_____________________________________________________________；（2）电动水泵抽水：；（3)柴油机牵引列车前进：；（4)火箭发射人造卫星：。学必求其心得，业必贵于专精解析：水力发电是将水的机械能转变成电能。电动水泵抽水是将电能转变成水的机械能。柴油机牵引列车前进是将柴油的化学能先转变成内能，再转变成列车的机械能。火箭发射人造卫星是将燃料的化学能转变成卫星的机械能。答案:见解析议论：自然界中的能量可以相互转变，且转变过程中能量是守恒的。【例4－3】某地的平均风速为5m/s，已知空气密度是1.