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C 能的转化的方向性能源开发


第七章 内能 能量守恒定律
C 能的转化的方向性能源开发
上海协和双语高级中学 理科综合组 2012年8月 Email: zsbgfy88@163.com

一、自然过程的方向性
? 1、现象:人死不能复生 ? 破镜不能重圆 ? 泼水难收

单向性

不可逆性

2、热

传递过程具有单向性——热水变冷 3、单摆因摩擦而停——摩擦生热 4、气体自由膨胀

一、自然过程的方向性
? 自然界中的一切实际变化过程都具有方
向性,朝某个方向的变化是可以自发发生

的,相反方向的变化却是受到限制的.这
时如果要使变化了的事物重新恢复到原

来的状态,一定会对外界产生无法消除的
影响,这就是自然界的不可逆性。

二. 能量耗散与退化
耗散:燃料燃烧时一旦把自己的热量释 放出去,它就不会自动聚集起来供人类 重新利用。 退化:能量耗散与退化:在自然界发生的种
种变化中,能量的总值虽然保持不变(守 恒),但是能量可被利用的价值却越来越小, 或者说能量的品质在逐步降级。

三、能源
1、能源:能够提供可利用能量的物质资源 2、人类利用能源大致经历了三个时期,即 柴薪时期,煤炭时期,石油时期。

四、能源的划分
常规能源:在技术上比较成熟、使用较普 遍的能源。煤炭、石油、天然气等 新能源:开始利用或正在研究开发的能源 太阳能、核能、地热能

四、能源的划分
?一次能源:直接来自自然界的能 源 煤炭、石油、天然气
可再生能源 不可再生能源

二次能源:从一次能源直接或间 接转化而来的能源 电能

五、能源的利用
?绿色能源: 一.在释放能量和能量转化过程中对环 境不造成污染的能源 风能、潮汐能(可再生能源) 太阳能、地热能(清洁能源)

氢能源、物质能

六、能源利用带来的环境问题
? 温室效应:
大量燃烧石油、煤炭、天然气等产生的二氧化碳气体 ,增大了大气中二氧化碳的含量,由于二氧化碳对长 波的辐射有强烈的吸收作用,且像暖房的玻璃一样, 只准太阳光的热辐射进来,不让室内长波热辐射出去 ,使地球气温上升,这种效应叫温室效应.温室效应使 两极的冰雪融化,海平面上升,淹没沿海城市,使海 水倒流入河流,从而使耕地盐碱化.

? 酸雨
酸雨是指pH小于5.5的雨、雪或其他形式的大气降水.形 成酸雨的主要原因是燃烧煤炭和石油,以及工业生产等释 放到大气中的二氧化硫和氮氧化物,通过化学反应分别转 化为硫酸和硝酸,混入雨水和雪水中,使其酸度增加.同 时,酸雨的形成还与大气中其他许多碱性物质如飞灰中的 氧化钙、土壤中的碳酸钙等与酸发生中和反应有关.酸雨 对人类是有害的,首先危害人体健康:由于酸雨可溶解空 气及土壤中的重金属粒子,人饮用了这种水就能诱发各种 疾病;其次使土壤酸度增加从而危害植物的正常生长,使 土壤沙化;河流湖泊酸化后就影响水生物及鱼类的生长等, 严重破坏生态环境;再者酸雨是强腐蚀剂,能腐蚀建筑材 料.

? 光化学烟雾、浮尘
内燃机工作时的高温使空气中和燃料中的多种物质 发生化学反应,产生氮氧化合物和碳氢化合物.这

些化合物在大气中受到紫外线的照射,产生二次污
染物质——光化学烟雾.这些物质有毒,能引起人

的多种疾病.

? 臭氧层受到破坏 ? 核污染 ? 生态平衡破坏

思考一下:
关于能源的开发和利用,下列观点正确的是( ) A.无节制地利用能源,是一种盲目的短期行为 B.根据能量守恒定律,能源是取之不尽、用之不竭的 C.能源的开发和利用,必须同时加强对环境的保护 D.不断开发新能源,是缓解能源危机的主要途径

? 解析: ?

? 答案: ACD

【跟踪发散】
? 下列供热方式最有利于环境保护的是( A.用煤做燃料供热 B.用石油做燃料供热 C.用天然气或煤气做燃料供热 D.用太阳能灶供热 )

? 解析: 煤、石油、天然气等燃料的利用,使 人类获得大量的内能.但由于这些燃料中含有 杂质以及燃烧的不充分,使得废气中含粉尘、 一氧化碳、二氧化硫等物质污染了大气.而太 阳能是一种无污染的能源,应大力推广,故答 案应选D. ? 答案: D

3.导致大气中CO2浓度增加的主要原因是( ) A.大量植物和生物物种灭绝 B.大量燃料如石油、煤炭、天然气等的燃烧 C.人口剧增,呼出的二氧化碳增多 D.自然因素破坏了地球环境生态平衡 ? 解析: 从生活实际出发,应该知道现代社会的 工业、生活等会消耗大量的煤、石油、天然气等 化石燃料,它们在燃烧过程中会产生大量的二氧 化碳,这些二氧化碳直接排入大气中,导致大气 二氧化碳浓度增加.

? 答案:

B

4.能源利用的过程实质上是(
A.能量的消失过程
B.能量的创造过程 C.能量的转化和转移过程 D.能量的转化、传递并且逐渐消失的过程

)

? 解析: 能源利用的过程是做功或热传 递的过程,前者是能量的转化,后者是 能量的转移. ? 答案: C

5.能源的开发和利用,下列观点不正确的(

)

A.能源是有限的,无节制的利用能源,是一种盲目 的短期行为 B.根据能量守恒定律,能源是取之不尽、用之不竭 的 C.能源的开发和利用,必须同时加强对环境保护 D.不断开发新能源,是缓解能源危机、加强环境保 护的主要途径 ? 解析: 化石能源的资源是有限的,因此要开发和 利用新能源,同时加强环境保护,故选B. ? 答案: B

课堂小结
能源分 类方法 能源分 类名称

一、能源的分类(1)
特点 举例

太阳能、风能、 自然形成, 一次能源 地热能、核能、 未经加工 按形成 潮汐能 或转换 由一次能源 焦炭、木炭、蒸 特点分 二次能源 经加工转换 汽、液化气、酒 而成 精、汽油、电能

一、能源的分类(2)
能源分 类方法 按利用 技术分 能源分 类名称

特点

举例

常规能源 已大规模正常使用

按可否 再生分

煤、石油、天然气、 水能 太阳能、核能、地热 正在开发,或有新 新能源 能、海洋能、沼气能、 的利用方式 风能 可再生 可循环使用、不断 水能、风能、生物质 能源 补充 能、地热能 不可再 短期内无法转换获 煤、石油、天然气、 生能源 得 核燃料

一、能源的分类(3)
能源分 类方法 按对环 境污染 情况分 能源分 类名称
清洁 能源 污染 能源

特点

举例

对环境基本 太阳能、海洋能、 上没有污染 风能、水能 会严重污染 化石燃料(煤、石 油、天然气) 环境

环境污染与防止
CO2气体有个“怪脾气”,它几乎不吸收太阳 的短波辐射,大气中CO2 浓度增加能使地表温度因 受太阳辐射而上升;另外,它还有强烈吸收地面红 外热辐射的作用,阻碍了地球周围的热量向外层空 间的排放,使整个地球就像一个大温室一样.因此, 大气中二氧化碳气体浓度的急剧增加已导致气温的 逐步上升,使全球气候变暖.

课内练习与课后作业
1.课内练习: 练习册:P8/1-5 2.课后作业: 练习册:P9/9、10、11

第七章 内能 能量守恒定律
D 学习包——太阳能的利用
上海协和双语高级中学 理科综合组 2012年8月 Email: zsbgfy88@163.com

D 学习包——太阳能的利用

太阳能
? 太阳能是太阳内部连续不断的核聚变 反应过程产生的能量 ? 狭义太阳能是指现代能用现代技术直 接利用转化的太阳辐射 ? 广义太阳能除包括狭义太阳能外,还 包括间接获得到太阳能量,如由于太 阳辐射引起的大气流动——风能、远 古植物形成煤等

太阳能资源
? 每年地球接受的太阳能至少有 5.5×1024J,约相当于燃烧 1.0×1014t标准煤所释放的能量。 ? 我国陆地表面每年接受的太阳能辐射 约为5.0×1018kJ,全国各地太阳年辐 射总量达335~837kJ/(cm2· a)中值 为586kJ / (cm2· 。 a)

太阳能的利用
? 家用

太阳能的利用
?工农业生产

太阳能的利用
?公用设施

问 题???
?太阳能是取之不尽的吗? ?为什么现在还不能普遍的用太阳能代 替其他能源? ?如何用人工方法获取并储存太阳能? ?如何提高太阳能转化为内能的效率?

第二课时

习题课

课前一题

? 空气压缩机在一次压缩中,活塞对空气做了2×105 J的功,同时空气的内能增加了1.5×105 J,这一过 程中空气向外界传递的热量是多少?

? 解析: ? 选择被压缩的空气为研究对象,根据热力学第一 定律 ? 有ΔU=W+Q. ? 由题意可知W=2×105 J,ΔU=1.5×105 J,代入 上式得 ? Q=ΔU-W=1.5×105 J-2×105 J=-5×104 J. ? 负号表示空气向外释放热量,即空气向外界传递 的热量为5×104 J. ? 答案: 5×104 J

?【反思总结】
? 应用热力学第一定律解题的一般步骤 ? (1)首先应明确研究对象是哪个物体或者是哪个 热力学系统. ? (2)分别列出物体或系统吸收或放出的热量;外 界对物体或系统所做的功或物体或系统对外所做 的功. ? (3)根据热力学第一定律ΔU=Q+W列出方程进 行求解. ? (4)特别应注意的就是物理量的正负号及其物理 意义.

? 【跟踪发散】 一定质量的气体,从状态A变化 到状态B的过程中,内能增加了160 J,下列是关 于内能变化的可能原因的说法,其中不可能的是 ( ) ? A.从A到B的绝热过程中,外界对气体做功160 J ? B.从A到B的单纯传热过程中,外界对气体传递 了160 J的热量 ? C.从A到B的过程中吸热280 J,并对外界做功 120 J ? D.从A到B的过程中放热280 J,外界对气体做功 120 J

? 解析: 由热力学第一定律ΔU=W+Q可知 ,A、B、C正确,D错误. ? 答案: D

我设计的一个“永动机”
我认为这个轮子会永 无休止地沿着箭头所指的 方向转动下去,并且带动 机器转动。你相信吗? 原因是:右边的球比 左边的球离转轴远些,因 此右边的球的重力与力臂 的乘积要比左边的球的重 力与力臂的乘积大。

一个重要的定律: 能量守恒定律
为了更好地学习“能量守恒定律”,下 面我们复习已经学过的各种形式的能量,并 分析常见的各种形式能量之间的转化。

1.能的形式
动能 重力势能 机械能 电能

化学能 光能 风能

2.能量守恒定律
(1)内容: 能量既不能创生,也不能消失,它只能从一 种形式转化为另一种形式,或者从一个物体 转移到另一个物体,在转化或转移的过程中 ,其总量不变。 (2)运用“能量守恒定律”解题的两种方法 : 阅读练习册P5相关内容。


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