(选修3-3)0.6能源和可持续发展教案

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1、六、能源和可持续发展［要点导学］1．热力学的两大定律之一告诉我们，能量在数量上是守恒的，另一条定律则告诉我们，能量在转化过程中其品质　　　　　　　　　．2．能量的转化具有方向性，当其他形式的能转变成内能时，这些内能最终流散到周围的环境中，没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用，这种现象叫能量耗散．能量耗散现象从　　　　　　　的角度反映出自然界中的宏观过程　　　　　　　．mv010-6-1可以从下面的例子来理解能量耗散：如图10-6-1所示，一个质量为m的滑块在粗糙的水平地面上以v0的初速度滑行到静止．Ek＝的动能转化为热能，但这些热能无法收集

2、起来使滑块再具有Ek＝的动能．3．由热力学第二定律可知，内能不能全额转化为机械能，因此，从可被利用的价值来看，内能较之机械能、电能等，是一种　　　　　的能量．由此可知，能量耗散虽然不会使能的总量减少，却会导致能量品质的降低，它实际上将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式．能量虽然不会减少但能源会越来越少，所以要节约能源．4．化石能源的资源有限，而且对环境有很大的破坏．石油和煤炭的燃烧增加了大气中的二氧化碳的含量，由此产生了　　　　　　，燃烧时形成的二氧化硫等物质使雨水的酸度升高，形成　　　　　　，内燃机工作时的高温使空气中和燃料中的多种物质发生

3、化学反应，产生二次污染物质　　　　　　．可持续发展的核心是追求发展与资源、环境的平衡：既满足当代人的需求，又不损害子孙后代的需求．其中，最重要的两个方面就是资源和环境保护，而这都与能源的开发利用有关．5．当前，最具开发前景的新能源是　　　　　　．它是取之不尽、用之不竭的，同时，它也是一种清洁能源，不会导致环境污染．另一类新能源是　　　　　　　．水是可再生的，水电对环境的影响小，发电成本低．我国的三峡水利枢纽工程，于2010年左右完全建成后，每年将能提供8.47×1011kW·h的电能．同时，我国的新疆内蒙古等地，风力资源丰富，已经在大规模利用风力发

4、电．风力能也是可再生能源．［范例精析］例1　判断下列说法是否正确　　　　　　　　　A．能量就是能源B．电能是一种二次能源C．石油是一种常规能源解析　能源是提供能量的物质资源，能源的利用过程，实质上是能量的转化和转移过程，但不能说能源就是能量，说法A是不正确的．能源的分类方法很多，所谓一次能源和二次能源是按能源是否由自然界直接提供来分的，如煤、石油、草木燃料、风、流水等都属于一次能源；而电能是一种再造能源，是由自然界提供的能源转化而来的，属于二次能源，所以说法B是正确的。所谓常规能源和新能源是按人们发现和利用能源的进程来划分的，煤、石油、天然气是人类

5、已经利用多年的一种能源，属常规能源，因而说法C也是正确的．拓展　　煤、石油、天然气属常规能源，太阳能、生物质能、水流能、风力能、核能等都属于新能源．电能是二次能源.例2　关于能源的利用，下列说法中正确的是　　A．由于我国煤和石油的储量十分丰富，所以太阳能的开发在我国并不十分重要B．能源的利用过程，实质上是能的转化和传递过程C．现在人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气D．煤、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能解析　煤、石油和天然气是由古代的动植物在长期地质变迁中形成的。古代的动物食用植物，而植物是靠吸收太阳能生长的，所以可以说，煤、石油和天然

6、气的化学能来自太阳能。目前人类使用的能源主要的仍是煤和石油。燃料燃烧时，化学能转化为内能，内能又可转化成机械能和电能。人类在生产和生活中需要各种形式的能，我们可以根据需要把能源的能量转化成各种形式的能，以供利用。所以，能源的利用过程实质上是能的转化和传递的过程。我国的煤和石油尽管储量丰富，但终究有限，且利用后不能再生，终有用完的日子。所以开发和利用新能源，特别是核能和太阳能，是解决能源问题的出路。因此在四个说法中，错误的是Ａ。正确答案为ＢＣＤ例3试计算太阳每小时辐射到地球上的总能量是多少？这些能量相当于多少无烟煤完全燃烧所放出的能量？(可查有关数据

7、)解析　查出太阳辐射的平均功率p，即可算出每小时太阳辐射的总能量。查表知太阳能辐射到地球表面的平均功率为1.7×1017W，所以太阳每小时辐射到地球表面的能量E=p·t=1.7×1017W×3600s=6.1×1020J查表知无烟煤的燃烧值为3.4×107J/kg，因此要产生6.1×1020J热量需完全燃烧无烟煤的质量为kg＝1.8×1010t太阳能每小时辐射到地球表面的能量为6.1×1020J，它相当于1.8×1010t无烟煤完全燃烧所产生的热量．拓展　从本题答案可知，太阳能是最具开发前景的新能源．一方面，太阳辐射到地球的能量是巨大的，另一方面，

8、太阳能是取之不尽、用之不竭的，又不会导致环境污染．例４　瀑布从20cm高处以103m3/s的流量竖直落下，流进底部的水轮机