（新高中）物理人教版必修第三册课件：第十二章　4.能源与可持续发展 .pptx

1、4.能源与可持续发展,必备知识,自我检测,一、能量守恒定律 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。 二、能量转移或转化的方向性 1.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。 2.热量能自发地从高温物体转移到低温物体,说明了热传递的方向性。 3.能量的耗散:其他形式的能转化为内能后不能再重复利用,这种现象叫作能量的耗散。 4.能量的耗散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。,必备知识,自我检测,三、能源的分类与应用,必备知识,自我检测,必备知识,自我检测,1.正误判断。 (1)

2、由能量守恒定律知,能量是取之不尽用之不竭的,不必要节约能源。 ( ) 答案: (2)热量可以自发地由高温物体传向低温物体,也可以自发地从低温物体传向高温物体。 ( ) 答案: (3)核能的利用对环境的影响比煤炭和石油大。 ( ) 答案: 2.除了常见的煤炭、石油外,可利用的能源还有哪些? 答案:水能、风能、潮汐能、太阳能、核能等。,探究,随堂检测,能源和可持续发展 情景导引 说明下列能源利用方式中的能量转化过程是怎样的? (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。 要点提示:(1)水力发电是将水的机械能转化为电能。(2)电动水泵抽水是将电能转化

3、为水的机械能。(3)柴油机牵引列车前进是将柴油的化学能先转化为内能,再转化为列车的机械能。(4)火箭发射人造卫星是将燃料的化学能转化为卫星的机械能。,探究,随堂检测,知识归纳 1.对“能量耗散和品质降低” 的理解 (1)各种形式的能最终都转化为内能,流散到周围的环境中,分散在环境中的内能不管数量多么巨大,它也不过只能使地球、大气稍稍变暖一点,却再也不能驱动机器做功了。 (2)从可被利用的价值来看,内能较之机械能、电能等,是一种低品质的能量。由此可知,能量耗散虽然不会导致能量的总量减少,却会导致能量品质的降低,实际上是将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式。 (3)能量耗散导致可利用能源减少

4、,所以要节约能源。,探究,随堂检测,2.能源的分类 按可否再生分为可再生能源与不可再生能源。 (1)不可再生能源:无法在短时间内再生,例如煤、石油、天然气。 (2)可再生能源:在自然界可以再生,例如水能、风能、潮汐能、生物能、地热能等。 3.能源的开发与利用关系图,探究,随堂检测,实例引导 例题(多选)下列关于能量耗散的说法正确的是 ( ) A.能量耗散使能的总量减少,违背了能量守恒定律 B.能量耗散是指耗散在环境中的内能很难被人类利用 C.各种形式的能量向内能的转化,是能够自动全额发生的 D.能量耗散导致能量品质的降低 解析:能量耗散是能量在转化的过程中有一部分以内能的形式被周围环境吸收,遵

5、守能量守恒定律,但使得能量品质降低,故选项A错误,选项D正确;耗散的内能很难再被利用,选项B正确;其他形式的能在一定的条件下可以全部转化为内能,但相反过程却不能够全额进行,选项C正确。故选B、C、D。 答案:BCD 规律方法 能量耗散不仅遵循能量守恒定律,而且从能量的角度反映出自然界与热现象有关的宏观过程具有方向性。,探究,随堂检测,变式训练(多选)下面关于能源的说法正确的是 ( ) A.一切能源是取之不尽、用之不竭的 B.能源是有限的,特别是常规能源,如煤、石油、天然气等 C.大量消耗常规能源会使环境恶化,故提倡开发利用新能源 D.核能的利用对环境的影响比燃烧石油、煤炭大 解析:尽管能量守恒

6、,但耗散的内能很难重新收集利用,所以能源是有限的,特别是常规能源,A错误,B正确;常规能源的利用比核能的利用对环境的影响大,C正确,D错误。 答案:BC,探究,随堂检测,1.(对能量耗散的理解)下列说法正确的是( ) A.能量耗散说明能量在不断减少 B.能量耗散从能量转化角度反映出自然界的宏观过程具有方向性 C.热量不可能从低温物体传给高温物体 D.根据热力学第二定律,在火力发电机中,燃气的内能可以全部转化为电能 解析:能量耗散是指能量的可利用率越来越低,由于能量守恒,故能量不会减少,选项A错误;根据热力学定律可知,与热现象有关的宏观自然过程有其方向性,能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性

7、,选项B正确;根据热力学第二定律可知,能量转化和转移具有方向性,热量不能自发地从低温物体传给高温物体,但可以借助其他办法实现,选项C错误;火力发电机发电时,能量转化的过程为化学能内能机械能电能,因为内能机械能的转化过程中会对外放出热量,故燃气的内能必然不能全部变为电能,选项D错误。 答案:B,探究,随堂检测,2.(多选)(对能源的认识)下列关于能源的说法正确的是 ( ) A.石油、天然气都属于新能源 B.能量耗散不遵循能量守恒定律 C.能量耗散会导致能量品质的降低 D.为了可持续发展,必须节约能源 解析:石油、天然气属于常规能源,A项错误;能量耗散同样遵循能量守恒定律,但能量耗散导致能量品质降

8、低,B项错误,C项正确;因可用能源正在减少,故为了可持续发展,必须节约能源,D项正确。 答案:CD,探究,随堂检测,3.(能量的计算和节能的意识)某市有20万台空调机,每台空调机在夏季平均使用60天,每天耗电8 kWh。为了节约能源,该市政府建议大家都把室内设定温度提高1 ,这样每台空调机每天可节省6%的电能。那么这样做能使该市在夏季节省多少电能?已知标准烧煤的热值是2.92107 J/kg。发电厂的发电效率是30%。请计算一下,这项节能建议的实现能为我们后辈留下多少吨标准煤? 解析:设可节省的电能为E,则E=86%6020104 kWh=5.76106 kWh2.11013 J,设可为后辈留

9、下标准煤质量为m,则由能量守恒定律有2.92107 J/kgm30%=E,解得m2.4106 kg=2.4103 t。 答案:2.11013 J 2.4103 t,探究,随堂检测,4.(多选)下列对能量耗散理解正确的是( ) A.能量耗散说明能量在不断减少 B.能量耗散遵守能量守恒定律 C.能量耗散说明能量不能凭空产生,但可以凭空消失 D.能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观自发过程具有方向性 解析:在发生能量转化的宏观过程中,其他形式的能量最终转化为流散到周围环境的内能,很难再回收利用,这种现象叫能量耗散。能量耗散并不违反能量守恒定律,宇宙中的能量既没有减少,也没有消失,它从能量角度反映出自

10、然界中与热现象有关的宏观自发过程具有方向性,故A、C错误,B、D正确。 答案:BD,探究,随堂检测,5.(多选)煤是重要的能源和化工原料,直接燃烧既浪费资源又污染环境。最近,某企业利用“煤粉加压气化制备合成气新技术”,让煤变成合成气(一氧化碳及氢气总含量90%),把煤“吃干榨尽”。下列有关说法正确的是( ) A.煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化 B.煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化 C.该技术实现了煤的清洁利用 D.该技术实现了煤的高效利用 解析:煤粉加压气化制备合成气中既有物理变化,又有化学变化,A正确,B错误;该技术使煤得以良好利用又环保,C、D正确。

11、答案:ACD,探究,随堂检测,6.下列供热方式最有利于环境保护的是( ) A.用煤做燃料供热 B.用石油做燃料供热 C.用天然气或煤气做燃料供热 D.用太阳灶供热 解析:煤、石油、天然气等燃料的利用,使人类获得大量的内能。但由于这些燃料中含有杂质以及燃烧的不充分,使得废气中含有粉尘、一氧化碳、二氧化硫等物质污染了大气。而太阳能是一种无污染的能源,应大力推广,故应选D。 答案:D,探究,随堂检测,7.CO2气体有个“怪脾气”,它几乎不吸收太阳的短波辐射,大气中CO2浓度增加,能使地表温度因受太阳辐射而上升;另外,它还有强烈吸收地面红外热辐射的作用,阻碍了地球周围的热量向外层空间的排放,使整个地球

12、就像一个大温室一样。因此,大气中CO2浓度的急剧增加已导致气温的逐步上升,使全球气候变暖。 (1)这种大气中以CO2为主的气体产生的效应称为( ) A.光热效应 B.光电效应 C.光气效应 D.温室效应 (2)导致大气中CO2浓度增加的主要原因是( ) A.大量植物和生物物种灭绝 B.大量燃料如石油、煤炭、天然气等的燃烧 C.人口剧增,呼出的二氧化碳增多 D.自然因素破坏了地球环境生态平衡,探究,随堂检测,(3)(多选)为了减缓大气中CO2浓度的增加,可以采取的措施有( ) A.禁止使用煤、石油和天然气 B.开发使用核能、太阳能 C.将汽车燃料由汽油改为液化石油气 D.植树造林 解析:(1)C

13、O2气体将导致气温上升,因而称为温室效应。(2)致使CO2浓度增加的主要原因是大量燃烧煤、石油、天然气等燃料。(3)为了减缓CO2气体的浓度可以进行植树造林,利用光合作用,减少大气中的CO2气体,同时开发新能源,减少石油、煤、天然气的使用,从而减少CO2气体的排放。 答案:(1)D (2)B (3)BD,探究,随堂检测,8.下面是晓阳同学在题为能源利用和节约能源的研究性学习中收集到的有关太阳能的资料:太阳能是人类最基本的能源,它无污染、无费用,这种能源的使用期和太阳本身寿命一样长,当太阳光照射地面时,在1 m2地面上1 s内平均得到的太阳辐射能约为1.0103 J。太阳能热水器就是直接利用太阳

14、能的装置,目前已经广泛地出现在我们的生活中。 晓阳同学在网上下载了某型号太阳能热水器的宣传广告:,容积(V) 100 L 集热管的采光面积(S) 1.5 m2 效率() 40% 使用年限(z) 15年,探究,随堂检测,(1)晓阳同学家每天大约需要100 kg热水,用这种热水器将这些水从25 加热到45 需要多长时间?水的比热容c=4.2103 J/(kg) (2)与效率为80%的电热水器相比,晓阳同学家每天节约多少电能?,解析:(1)设T为光照时间,k=1.0103 J/(sm2),Q吸=cm(t-t0)=4.210310020 J=8.4106 J,太阳能热水器传给水的热量Q放=kST,因为Q吸=Q放,所以:,答案:(1)3.9 h (2)2.9 kWh,