高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 能源与可持续发展精品ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 能源与可持续发展精品ppt课件，共24页。PPT课件主要包含了CONTENS，思考与讨论，太阳能的转化等内容，欢迎下载使用。

我们知道，内能可以转化成电能，电能可以转化成光能、内能或机械能……既然能量是守恒的，不会凭空消失，为什么我们还要节约能源呢？
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。这个规律叫作能量守恒定律（law f energy cnservatin）。
能量转移或转化的方向性
把刚煮好的热鸡蛋放在冷水中，过一会，鸡蛋的温度降低，水的温度升高，最后水和鸡蛋的温度相同。是否可能发生这样的现象：原来温度相同的水和鸡蛋，过一会儿水的温度自发地降低，而鸡蛋的温度上升？
科学家研究发现，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。虽然能量是守恒的，但是，在自然界中，能量的转化过程有些是可以自然发生的，有些则不能。
(1)机械能和内能的转化过程具有方向性：机械能可以全部转化为内能,但内能不能自发地全部转化为机械能而不引起其他变化。(2)热传导具有方向性：内能总是自发地从高温物体向低温物体传递,而不能自发地从低温物体向高温物体传递。(3)气体的扩散现象具有方向性：两种不同的气体可以自发地进入对方,最后成为均匀的混合气体,但这种均匀的混合气体决不会自发地分开,成为两种不同的气体。(4)气体向真空膨胀具有方向性：气体可自发地向真空容器内膨胀,但绝不可能出现气体自发地从容器中流出,使容器内变为真空。
在能量的转化过程中,一部分能量转化为内能流散到周围环境中,我们无法把这些内能收集起来重新利用这种现象叫作能量的耗散。
电池中的化学能转化为电能;电能又通过灯泡转化为内能和光能;热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能。
能量的耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性。能源的利用受这种方向性的制约，所以，能源的利用是有条件的，也是有代价的。
能量的耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的能源变成不便于利用的能源。这是能源危机的深层次的含义，也是自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源的根本原因。
(1)概念:能源指能够提供可利用能量的物质,它是人类社会生活的物质基础
化石能源无法在短时间内再生，所以这类能源被叫作不可再生能源。水能和风能等能源，这些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源。
太阳能发电 ：太阳能的利用对环境的影响很小。利用太阳能最有前途的领域是，通过太阳能电池将太阳能直接转化成电能。目前我国是最大的光伏①产品制造国。2015年年底，我国太阳能光伏发电累计并网容量达到4.158×107 kW。
风能发电 :为了增加风力发电的功率，通常把很多风车建在一起，成为“风车田”。我国风力资源丰富，尤其是西北、华北、华东、西南地区。随着新能源政策的引导及风力发电、并网等技术的发展，我国风力发电开发走在了世界前列，装机容量居全球第一。
核能发电 :一些质量较大的原子核在裂变成较轻的原子核时，会释放出惊人的能量。同样质量的化学燃料与核燃料相比，如果都进行了完全反应，核燃料释放出的能量要远远大于化学燃料释放出的能量。可控制的裂变反应所释放出的能量，可以很好地被人们所利用。核电站就是利用可控核裂变来发电的。
由于核电站一旦发生核泄漏事故，就可能发生严重的危害，同时核废料仍然具有放射性，因此科学家制定了严格的安全措施和安全标准。我国具有完全自主知识产权的三代百万千瓦级核电技术电站——华龙一号（图12.4-3），吸取日本福岛核事故教训，同时根据我国和全球最新安全要求，设置了完善的严重事故预防和缓解措施，其安全指标和技术性能已达到国际第三代核电技术水平。我国的核能发电技术已居于世界领先地位。
自工业革命以来，煤和石油成为人类的主要能源。到了20世纪50年代，世界石油和天然气的消耗量超过了煤炭。
能源是人类社会活动的物质基础。然而，煤炭和石油资源是有限的。大量煤炭和石油产品在燃烧时产生的气体改变了大气的成分，甚至加剧了气候的变化。
温室效应：石油和煤炭的燃烧增加了大气中二氧化碳的含量，由此加剧了温室效应，使得两极的冰雪融化，海平面上升……
酸雨：石油和煤炭中常常含有硫，燃烧时形成的二氧化硫等物使雨水的酸度升高，形成“酸雨”，腐蚀建筑物，酸化土壤
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外线照射后产生的二次污染物质——光化学烟雾。
1. 有人说：“既然能量不会凭空产生，也不会凭空消灭，能量在转化和转移的过程中，其总量是保持不变的，那么，我们为什么还要节约能源？”请你用能量转化和转移的方向性来论述节约能源的必要性。
2. 生活中的许多用品都可以看作能量转化器，它们把能量从一种形式转化为另一种形式。请观察你家中的各种生活用品，分别指出它们工作时进行了哪些能量转化。
3. 图12.4-6是某工程师的轻轨车站设计方案，与站台前后连接的轨道都有一个小坡度，列车进站时要上坡，出站时要下坡。假设站台高度比途中轨道高出2 m，列车在途中轨道进站前的速度为29.2 km/h。（1）此时切断电源，不考虑阻力，列车能否“冲”上站台？ 如果能，到达站台上的速度是多大？ g取10 m/s2。（2）你认为工程师这样设计的意图是什么？
4. 某地区的风速为14 m/s，空气的密度为1.3 kg/m3。若使风力发电机转动的风通过的截面积为400 m2 ，且风能的20% 可转化为电能，则发电功率是多少？
5. 图12.4-7是架在屋顶的太阳能热水器。已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量E0为7×103J/（m2·s）。一台热水器的聚热面积为2 m2，若每天相当于太阳直射热水器4 h，太阳能的20% 可转化为水的内能，那么这个热水器一天内最多能利用的太阳能为多少？