全球能源问题概况.ppt

第一章 能量与能源 第一节 能量 第二节 能源的分类与评价 第三节 能源与人类文明 第四节 能源资源生产与消费 第五节 能源与环境 第六节 能源的可持续发展 物质和能量是构成客观世界的基础。 科学史观认为，世界是由物质构成的，没有物质，世界便虚无飘渺；运动是物质存在的方式，是物质固有的属性，能量则是物质运动的度量。 宇宙间一切运动着的物体，都具有能量，人类的一切活动都与能量及其使用紧密相关。 所谓能量，也就是“产生某种效果（变 化）的能力”。反过来说，产生某种效果（变化），必然伴随能量的消耗和转换。 第一节 能 量 人类所认识的六种能量形式 机械能 热 能 电 能 辐射能 化学能 核 能 机械能 机械能是与物体宏观机械运动或空间状态相关的能量，前者称为动能，后者称为势能。 机械能 如果质量为m的物体的运动速度为v则该物体的动能Ek可以用下式计算： 重力势能Ep可以用下式计算： 机械能 弹性势能 的计算式为： 表面能 可用下式计算： 热能 构成物质的微观分子运动的动能和势能总和称为热能。这种能量的宏观表现是温度的高低，它反映了分子运动的激烈程度。通常热能Eq可表述成如下的形式： 电能 电能是和电子流动与积累有关的一种能量，通常由电池中的化学能转换而来，或是通过发电机由机械能转换得到；反之，电能也可以通过电动机转换为机械能，从而显示出电做功的本领。 辐射能 辐射能是物体以电磁波形式发射的能量。 物体的辐射能Er可由下式计算： 化学能 化学能是物质结构能的一种，即原子核外进行化学变化时放出的能量。 按化学热力学定义，物质或物系在化学反应过程中以热能形式释放的内能称为化学能。 核能 核能是蕴藏在原子核内部的物质结构能。 轻质量的原子核（氘、氚等）和重质量的原子核（铀等）核子之间的结合力比中等质量原子核的结合力小，这两类原子核在一定的条件下可以通过核聚变和核裂变转变为在自然界更稳定的中等质量原子核，同时释放出巨大的结合能。这种结合能就是核能。 能量的性质 状态性 可加性 传递性 转换性 做功性 贬值性 能量的转换 能量在空间上的转移，即能量的传输。 能量在时间上的转移，即能量的储存。 能量的传递 能量传递过程的特点 能量传递是有条件的，即在有能量密度差的条件下，能量总是从能量密度大的物质或能量集中的地方，向能量密度小的物质或地方传递；总是从集中到分散并逐步达到平衡。 能量传递过程的特点 能量传递遵循一定的规律，即能量传递的速率正比于传递的动力而反比于传递的阻力。 能量传递过程的特点 能量的传递包括转移与转换两种形式。转移是某种形态的能量从一地转移到另一地，从一物转移到另一物；转换则是能量由一种形态变为另一形态。 能量传递过程的特点 能量传递的途径主要有两条：由物质交换和质量输运而携带的能量称为携带能；在体系边界面上的能量交换称为交换能。 能量传递过程的特点 在体系边界面上的能量交换通常以两种方法进行：传热——由温差引起的能量交换，这是能量传递的微观形式；做功——由非温差引起的能量交换，这是能量传递的宏观形式。 能量传递过程的特点 通过能量交换而实现的能量传递，即传热和做功，其具体方式为：传热的三种基本方式是热传导、热对流和热辐射；做功（这里指机械功）的三种基本方式是容积功、转动轴功和流动功（推动功）。 能量传递过程的特点 能量传递的结果主要体现在两方面，即能量使用过程中所起的作用以及能量传递的最终去向。 能量传递的最终去向通常只有两条：或转移到产品，或散失于环境，包括直接损失和用于过程后再进入环境这两种情况。 能量传递过程的特点 能量传递的实质实际上就是能量利用的实质。如果把产品的使用也包括在内，能量的最终去向只能是唯一的，即最终进入环境。 第二节 能源的分类与评价 能源的分类 所谓能源，是指能够直接或经过转换而获取某种能量的自然资源。 自然资源包括煤、石油、天然气、太阳能、风能、水能、地热能、核能等。 为了便于运输和使用，上述资源经加工可得到一些更符合使用要求的能量来源，如煤气、电力、焦炭、蒸汽、沼气、氢能等。 能源的分类 由于可被人类利用的能源多种多样，因此有以下六种不同的分类方法： （1）按地球上的能量来源分； （2）按被利用的程度分； （3）按获得的方法分； （4）按能否再生分； （5）按能源本身的性质分； （6）按对环境的污染情况分。 按地球上的能量来源分 来自于地球本身，如核能、地热能等； 来自于地球外天体，如宇宙射线及太阳能，以及由太阳引起的水能、风能、波浪能、海洋温差能、生物质能、光合作用等； 来自于地球和其他星体的相互作用，如潮汐能。 按被利用的程度分 常规能源，如煤炭、石油、天然气、薪柴燃料、水能等；