[理化生]化学与能源.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 化学与常规能源 * Ⅴ. 能源利用的化学本质 能源利用过程是能量的转化过程 如煤燃烧放热使蒸汽温度升高的过程就是化学能转化为热能的过程； 高温蒸汽推动发电机发电的过程是内能转化为电能的过程； 电能通过电动机可转化为机械能；电能通过白炽灯泡或荧光灯管可转化为光能；电能通过电解槽可转化为化学能等等。 柴草、煤炭、石油和天然气等常用能源所提供的能量都是随化学变化而产生的，多种新能源的利用也与化学变化有关。 * 化学与常规能源 * 能源利用的化学本质 ——绝大多数能源利用的第一步是化学能的释放 化学能转化的实质是化学键的改组 化学变化的实质是原子的重新排列组合，化学变化过程是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。 * * * * * * 一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源，它包括：原煤、原油、天然气、油页岩、核能、太阳能、水力、风力、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等等。由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品，称为二次能源，例如：电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等等 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 《联合国海洋法公约》第76条规定：“沿海国的大陆架包括领海以外，依其陆地领土的全部自然延伸，扩展到大陆边外缘的海底区域的海床和底土。” 《联合国海洋法公约》规定，各国的大陆架为沿海国专属经济区内的200海里。如果海底的地形、地质满足一定的条件，能够证明是沿海国陆地的自然延伸，沿海国就可以申请将大陆架的外侧界线最远延伸至350海里处。沿海国对陆地领土自然延伸的大陆架内的自然资源享有主权权利，对大陆架上的人工岛屿、设施和结构的建造和使用、对海洋科学的研究、海洋环境的保护与保全享有管辖权。 沼气发生原理： 以单糖（C6H12O6）为基质的发酵过程： 现代绿色能源——酒精和沼气 1.绿色能源是一种生物质能源于太阳能，太阳光经过植物的光合作用转变成体内的生物质能，生物质能实质上是有机物的化学能。 2.目前利用：主要燃烧，能源利用10%。 3.发展方向： 1）制取酒精或甲醇 2）制造沼气 2。太阳能 （1）燃料的循环 试用设想 ??????? 太阳上进行的 反应是核聚变反应， 每天质量变化4×106吨， 向空间辐射能量4×1023kJ·s-1，这些能量的万分之一足够人类消耗。地球每天接受的辐射能可达6×1018kJ。其利用可分： 1. 太阳能的直接利用 热能—如太阳能集热器； 电能—太阳能电池。 太阳能 图 太阳能电池 太阳能的能量密度低；昼、夜、阴、雨变化较大，所以太阳能的贮存是个问题。 2. 太阳能的间接利用 ??????? 风能、地热、海浪、水流等都来自太阳能。如：光合作用，潮汐发电，风力发电，水力发电等。 美国《科学美国人》杂志于1971年7月刊登了“地球的能量资源”一文中提供了如下数据： 请选用以上数据计算： 地球对太阳能的利用率约为_____________________。 通过光合作用，每年有________千焦的太阳能转化为化学能(每年按365天计)，每年由绿色植物通过光合作用( 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2 )为我们的生存环境除去二氧化碳的质量为A。试根据能量关系列出A的计算式。列式缺少的数据用符号表示 A = ___________千克。所缺数据的化学含义___________________。 化学能 反应热 热　能 热能Q＝cm?T 动能E＝1/2 mv2 电　能 电量Q＝It 光　能 E＝hν =hλ/c 生物能（ATP） ATP　　　ADP＋Pi+Q 例：人们在工作、学习和劳动时需要能量。食物在人体内经消化过程转化为葡萄糖，葡萄糖在体内氧化成CO2和H2O，同时产生能量，一个体重为70Kg的短跑运动员起跑时以1/6秒时间冲出1米，他在这一瞬间消耗掉体内储存的葡萄糖多少克？ S＝(V0＋Vt)/2 , V0=0,Vt=12m/s, E=1/2mVt2-1/2mv02=5040J n(葡萄糖）＝5040/2.803×106=1.80×10-3mol m (葡萄糖）=0.32g 例：在绿色植物光合作用中，每放出1个氧分子要吸收8个波长为6.88×10-7m的光量子。同时每放出1mol氧气，植物储存469Kj的能量。绿色植物能量的转换效率约为多少？（普朗克常数h=6.63×10-37Kj/s) 放出1mol吸收光量子的能量： E＝NA×8×hv=NA×