开发新能源 能源与能良守恒定律教学PPT课件.ppt

第二十章 能源与能量守恒定律 课题2 开发新能源 【复习】能源是现代社会发展的基础，人类对能源的需求量逐年增长，目前国际上的能源结构主要以化石能源为主，占总能源利用量的90%以上。 导入新课 【思考】化石能源具有什么特点，什么样的能源结构才能符合可持续发展的要求？ 化石能源属于不可再生能源，而且在使用时常常伴随环境的污染，不符合可持续发展的要求。为了缓解能源危机，需要开发新型、可再生的清洁能源。 【复习】上节课学习的新能源有哪些？它们有什么特征？ 常见的新能源有太阳能、核能、风能、水能、地热能、海洋能等。其中除了核能外，其余都是可再生能源。 新课学习 太阳能-永恒的动力之源 太阳辐射的总功率为3.8×1023KW，辐射至地球的功率为1.7×1014KW。远远高于全球每年的发电量。 太阳辐射能量 【思考】太阳能作为清洁能源是取之不尽用之不竭的。太阳能的在地球上的利用途径是什么？ 太阳能在地球上一般经过四种途径利用。 1. 植物、微生物的吸收 光合作用是自然界进行能量转化的重要途径，植物吸收太阳能量，并将其转化为化学能。然后转化为薪柴和化石能源。 光合作用 2. 大气、水分升腾循环 大气和水分的升腾循环提供了风能、水能等能源。从而为风能和水能的利用提供可能。 水分升腾循环 3. 海洋吸收 海洋吸收太阳能，转化为海洋的内能。提供了波浪、海流和温差。 海洋产生的波浪 4. 人类直接利用 人类直接利用太阳能包括光热转换和光电转换，比如太阳能热水器和太阳能电池。 太阳能电池板 活动：怎样直接利用太阳能？ 太阳能的利用实质为将太阳能转化为其它能量。 太阳能电池将太阳能转化为电能 太阳能热水器将太阳能转化为内能（光热转换） 太阳能转化为氢能，为汽车提供动力 【思考】太阳能利用的优缺点是什么？ 优点：能量来源充足，取之不尽用之不竭；清洁无污染；能量获取方便。 缺点：受季节、地理环境、气候依赖性大；能量转换效率低。 【巩固练习】 例1 市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子，在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉意．该装置的能量转化情况是（　　） A．机械能→太阳能→电能 B．太阳能→机械能→电能 C．电能→太阳能→机械能 D．太阳能→电能→机械能 解析：帽子上的太阳能电池板将太阳能转化为电能，供小电扇工作．小电扇工作时消耗电能，将电能转化为扇叶的机械能．故选D． D 核能-造福人类的神火 【思考】原子核内蕴含着巨大的能量，怎样利用这些能量呢？ 原子核内的能量利用主要有核裂变和核聚变。 核裂变—链式反应 核裂变是一种链式反应，它将较重的原子核裂变为较轻的原子核。通过中子轰击铀235，使其发生裂变。1kg铀提供的能量相当于2700t煤炭的能量。 链式反应视频 【思考】核裂变的原理是什么？ 利用中子轰击铀核，可以将铀核分裂，同时释放出2-3个中子，释放的中子可以轰击另一个铀核，这样就组成了链式反应 核裂变的链式反应图解 【思考】核裂变的能量如何利用？ 链式反应产生的能量密度非常高，不加以控制就会产生爆炸，原子弹就是这样制造的。在实际利用时，控制中子的产生数量和速率，可以控制核裂变的速率，从而利用核能。 原子弹 核电站 核电站原理视频 核电站发电原理：铀235进行链式反应放出大量的热，冷却水吸收热量后产生大量水蒸气，水蒸气推动蒸汽轮机转动，蒸汽轮机又带动发电机发电。核电站发电过程是：核能→水和蒸汽的内能→发电机转子的机械能→电能。 核聚变—热核反应 质量较轻的氘原子核和氚原子核在吸收巨大能量的同时，变为质量较大的原子核，释放出更大的能量。这种巨大的能量来源于超高温，所以核聚变又称为热核反应。 核聚变方程 太阳本身就是核聚变 核聚变的能量密度更高，1L海水中具有0.03g氘原子，对应300L汽油的能量。受控核聚变是利用核聚变能量的关键，目前人类无法控制核聚变，对核聚变的利用主要为核爆炸。 氢弹爆炸 我国的核电站分布 国家能源局1月14日公布的数据显示：截至2012年底，全国发电装机容量达到11.44亿千瓦，其中核电1257万千瓦，占全国总装机容量的1.10 %。 【思考】核能在利用时有什么优劣呢？ 核能的优点在于能量密度高；不释放有毒气体；铀储量丰富；成本低等。 缺点在于核电厂容易产生放射性物质，对设备要求高；目前能量利用率较低。 【巩固练习】 例2 下列属于链式反应的是（　　） A．原子弹爆炸 B．氢弹爆炸 C．镁条的燃烧 D．太阳内部发生的核反应 解析： 链式反应是重核裂变时用中子轰击重核，产生多个中子，中子又会撞击重核，产生更多的中子，使裂变不断进行下去的反应过程，链式反应发生在核裂变时，故A正确；氢弹爆炸是利用核聚变；太阳内部是由于较轻的氢原子核在高温下发生聚变释放能量；镁条的燃烧是一