高中物理 能源和可持续发展(新人教版 选修3-3)

能源和可持续发展一、常规能源定义：那些能够提供可利用能量的物质和自然过程如：煤、石油、天然气、空气的流动、水的流动等近几百年，人类相继发明了蒸汽机、内燃机、电动机等动力机械，生产力飞速发展的同时，也加剧了能源的消耗剩余常规能源资源估计：石油――几十年，煤――两百多年一旦消耗殆尽，将导致汽车、飞机、轮船、内燃机车无法使用，火力发电厂将停止发电人类社会将会陷入瘫痪的局面能源消耗的现状及担忧：面对能源现状的思考节约能源WhatCanWedo?WaitingForYourSuggestion*二、开发新能源－－迫在眉睫你知道哪些新能源？1、太阳能：太阳能是一种可广泛利用的清洁能源。我们目前的利用方式主要是两种一是将阳光聚焦，将光能转化为热能。在日照充分的地方，人们在生产和生活中已大量使用太阳灶、干燥器和太阳能热水器。二是将太阳能转化为化学能，再用化学能发电。比较常见的光电池是硅电池（它能将13%-20%的日光能转化为电能）。许多电子计算器和其他小型电子仪器现在已经采用太阳能电池供电，人造卫星和宇宙飞船更是主要依靠太阳能电池来提供电力。遗憾：经过大气的反射、散射和吸收，能量损失较大，受阴天、昼夜变化和雨雪等降水过程的影响。二、开发新能源－－迫在眉睫2、水能：水作为能量的载体，被太阳能驱动地球上三栖（水、陆、空）循环。地表水的流动时，在落差大、流量大的地区，形成可利用的水能资源。目前世界上水力发电还处于起步阶段。我国建有葛洲坝、三峡水力发电站等设施利用水能遗憾：受地域、气候影响较大，干旱缺水地区无法应用二、开发新能源－－迫在眉睫3、海洋能：由于地球受月球和太阳引力的周期性不均衡，海水发生非气候性的涨潮和落潮现象，形成潮汐。潮汐蕴含着巨大能量，既可以用来推动机械装置，又可以用来发电。此外，由于海水表层和深层间的存在很大的温差，利用这种温差也可以发电。法国已经建成了世界上第一座温差发电站，发电容量为14,000kW。遗憾：受地域影响较大、内陆地区无法应用二、开发新能源－－迫在眉睫4、风能：利用风的机械能发电，风能是一种重要的自然能源。据有关专家估算，在全球边界层内的总能量为1.3×1015瓦，一年中约为1.4×1016千瓦时电力的能量，相当于目前全世界每年所燃烧能量的3000倍。其中1/10为可取用的极限量。风能的优点是：总能量巨大，利用简单、无污染、可再生。遗憾：能量密度低、稳定性、连续性、可靠性差，时空分布不均匀二、开发新能源－－迫在眉睫5、生物质能（沼气）：利用厌氧微生物在密闭条件下分解（废弃）有机物，产生沼气，沼气具有很高的热值，燃烧后生成二氧化碳和水，不污染空气，不危害农作物和人畜健康。生成沼气的原料本身就是各种废弃物，生产过程可以减少（有机物）垃圾的数量。在农村到处可以看到许多生物质的废弃物，如人畜粪便、秸秆、杂草和不能食用的果蔬，等等。将这些废弃物收集起来，经过细菌发酵可以产生沼气，用沼气做燃料和照明，也可以发电。遗憾：机械化程度低，规模化生产受限制，在城市难以普及应用二、开发新能源－－迫在眉睫6、地热能：用地热采暖、将地热用于农业、水产养殖业、工业生产等，在全世界范围内受到关注。（从直接利用地热的规模来说，最常用的是地热水淋浴，占总利用量的1/3以上，其次是地热水养殖和种植约占20%，地热采暖约占13%，地热能工业利用约占2%）。据美国地热资源委员会（GRC）1990年的调查，世界上18个国家有地热发电，总装机容量5827.55兆瓦，装机容量在100兆瓦以上的国家有美国、菲律宾、墨西哥、意大利、新西兰、日本和印尼。我国的地热资源也很丰富，但开发利用程度很低。主要分布在云南、西藏、河北等省区。除以上利用外，从热水中还可提取盐类、有益化学成分和硫磺等。遗憾：很大程度上受地域因素的制约二、开发新能源－－迫在眉睫7、核能：主要利用物是铀、钍、钚等发射性元素铀在自然界中有三种放射性同位素：U235、U238、U234，在衰变过程中放出热量。在军事上铀主要用来制造核武器和核动力燃料。铀的和平用途十分广泛，其中最主要的是用作核电反应堆的燃料。核电具有发电成本低、对环境污染小和安全等优点。我国已建成秦山、大亚湾核电站，目前还有多处正在筹建。遗憾：核反应过程中的射线辐射及产生的废料具有高度危害性投资成本太大较易引发政治纷争思考与讨论：我们生活的家乡－－四川，主要利用什么常规能源？有哪些新能源能够利用？四川省能源以水能、煤炭和天然气为主。其中水能资源最为丰富，技术可开发量、经济可开发量、开发利用规模均居全国首位。水能资源集中分布于川西南山地的大渡河、金沙江、雅砻江三大水系。水能资源是四川未来经济发展的重要支柱。煤炭资源保有储量97.33亿吨，探明储量约占全国总储量的0.9%。天然气累计探明地质储量为7590.56亿立方米。四川省属贫油省份，但生物能源比较丰富，每年产生沼气约10亿立方米。此外，太阳能、风能、地热资源也较为丰富，有望很好地开发利用。三、能源利用所带来的危害煤、石油等常规能源的利用带来：在新的能源中，环境问题是不是彻底解决了呢？从前面介绍的1～6种能源中，人们确实充分考虑了这个问题，理论上是不会有环境问题的。但是，它们都会受自然条件和资源条件的制约随着人们需求的增长，可以说，这前6能源的供应量必然不能满足要求，所以核能成为人们关注的焦点。在发达国家，核能的使用量日益增多…但是事实上，核能直接或潜藏的环境问题比煤或者石油的要严重得多…关于这一点，我们将在二十章进行详细的学习温室效应、酸雨、光化学烟雾、浮尘等危害人类要在以上问题中寻求一种协调与和谐，在调整需求意识、珍惜资源、科研开发等多个方面都有工作要做。无论今后同学们致力于哪一方面的工作，今天我们所形成的意识都会大有必要。透过现象看本质四、小结1、什么是能源，人类与能源的关系；2、常规能源与新能源的前景；3、人类不能打破与环境的和谐，如果破坏环境等于摧毁自己的生存家园。五、课后作业你周围使用能源中有哪些不安全因素？对环境有哪些影响？如何可以改进？太阳能光电太阳热能江厦潮汐试验电站－－中国规模最大的潮汐电站。位于浙江省温岭西部，乐清湾东北角。新疆达板城风力发电站兴望农牧沼气建设项目，是农业部2005年批准建设的种猪场大型沼气发电能源环保示范工程，该沼气工程年处理猪粪尿25000吨，年产沼气36.5万立方米，年发电69万度，沼站年收入55.95万元西藏羊八井地热发电站外貌大亚湾核电站秦山核电站这是2002年6月27日，桔红色的晚霞浮现在澳大利亚悉尼纳拉宾海滩的上空。由于空气污染严重，空气中的悬浮颗粒遭遇冷空气，透过阳光的照射便形成了如此灿烂的“晚霞”。2002年11月25日，在德国法兰克福附近的一个发电厂上空，一道彩虹划过被污染的厂区。酸雨进入河流对鱼类的危害酸雨对植物的危害酸雨对建筑物的危害漫画：酸雨下的生活上海出现浮尘天气,空气中可吸入颗粒物日均值达到去年日均值的7倍左右,空气属于重度污染,空气污染指数高达500,创下上海自2001年有空气污染指数史以来的最高值新疆南疆盆地、甘肃中西部、宁夏、内蒙古中西部和东南部、陕西北部、山西北部、河北中北部、辽宁西部和北部、吉林中西部、黑龙江西南部以及京津等地出现浮尘天气*