4.4《能源与可持续发展》ppt课件(沪科版必修2).pptx

4.4 能源和可持续发展 1、轿车能量流向 一、能量的转化的转化效率 用于做有用功的能量不到输入能量的13% 2、能量的转化效率 柴油2.0ⅹ105J 举起重物做功 5.0ⅹ104J 废热1.3ⅹ105J 废热1.5ⅹ104J 废热0.5ⅹ104J 发动机 液压泵 液压杆 打桩机的能量流向图 能量是守恒的，不可能消灭，为什么我们还要节约能源？ 1、能量耗散 燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，它就不会再次自动聚集起来供人类重新利用，电池中的化学能转化为电能，它又通过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他物质吸收后变为周围环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用．这种现象叫做能量的耗散． 二、能量转化和转移的方向性 能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明，在能源利用的过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并没有减少．但是可利用的品质上降低了，从便于利用变为不便于利用了。这是节约能源的根本原因． 2、对方向性的理解 内能总是自发地从高温物体向低温物体转移，而不会自发的由低温物体向高温物体转移 机械能可以全部转化为内能，而内能不可全部转化为机械能而不引起其他变化。热机的效率不可能1000/0 能量耗散与能量守恒并不矛盾。 例如：一辆行驶的小轿车，燃料燃烧产生的内能有370/0通过发动机散热系统排除，370/0直接由排气管排出，有260/0变为发动机输出的机械能 不可能将热从低温热源转移到高温热源而不产生其它影响。 2、相关规律——热力学第二定律 不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生 其他影响。 第二类永动机不可能实现。 能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性。 正是因为能量转化的方向性，能量的利用受这种方向性的制约，所以能量的利用是有条件的，也是有代价的． 2）按可否被广泛利用分为 1）按能否“再生”分为 可再生能源：水能、风能等 非再生能源：石油、煤等 新能源：核能、太阳能、风能、地热能、海洋能，潮汐能等 常规能源：煤、石油、天然气等 1、能源： 分类： 自然界中存在的并能够提供能量的资源。 三、能源与环境 太 阳 辐 射 能 大气升温不均匀 形成风（空气动能） 使水循环 形成水流（水流能） 被微生物、 绿色植物吸收 使用太阳灶 使大地变热 被海水吸收 太阳辐射 地球上各种能源 形成洋流（波浪能） 太阳能： （内能） （内能） 看下列三则材料，思考什么是能源危机？ （3）国际能源机构统计，地球上主要资源的可使用年限为： （2）我国的能源结构 （1）我国和世界的能源消耗 2、能源危机 石油→40年 天然气→50年 煤→240年 4、常规能源过度消耗带来的环境问题 太阳能 氢能 沼气 地热 潮汐 可燃冰 4、开发新能源 科学家通过计算和测定发现，每分钟射到垂直于阳光的１厘米2地球表面上的能量有8.16焦——太阳常数。请你计算一下，每分钟射到地球上的能量是多少？地球上接受太阳辐射的总功率为多少？ 四、太阳能和风能的计算 1、地球上接收的太阳能的计算 2、太阳辐射的总能量的计算 当太阳的辐射能传到地球表面时，这个球面的半径为R日地，地面接收太阳能的装置与阳光垂直时，它的受光面积s0认为是球面的一部分。设它接收的能量为E0，则太阳辐射的总能量为： 模型：将太阳辐射的能量看作是向四周等速传播，同一时刻的能量传播到以太阳为球心的球面上。 设风速为v，则在垂直于v的方向面积s上，在时间t内通过的空气的长度为vt，因此，这部分风的动能为： 3、风能的计算 作业 课本P76： 2、3题 补充作业 1、某地的平均风速为5m/s，已知空气密度是1.2kg/m3，有一风车，它的车叶转动时可形成半径为12m的圆面，如果这个风车能将此圆内10%的气流的动能转变为电能，则该风车带动的发电机功率是多大？ 2、取一个横截面积是3dm2的不高的圆筒，筒内装水0.6kg，用来测量射到地面的太阳能。在太阳光垂直照射2min后，水的温度升高了1 ℃。 (1)计算在阳光直射下，地球表面每平方厘米每分钟获得的能量。 (2)已知射到大气顶层的太阳能只有45%到达地面，另外55%被大气吸收和反射而未到达地面，你能由此估算出太阳辐射的功率吗？需要什么数据，自己去查找。 1解：首先可以求出在时间t内作用于风车的气流质量为 故风车带动发电机发电的功率为： 2解析：(1)圆筒内的水经过2分钟照射后，内能的增加为: ΔE＝Q＝cmΔt＝4.2×103×0.6×1 J＝2.5×103 J 每分钟获得的能量为： E＝ΔE/2=1.25×103 J/min每分钟每平方厘米获得的能量为： E0＝E/s=4.2J/(cm2·min)． (2)以太阳为球心，以日地距离r为半径作一个球面，则在此球