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能源和可持續發展

編輯: 路逍遙 關鍵詞: 高二 來源: 記憶方法網
能源和可持續發展
知識目標
1、了解什么是能源,了解什么是常規能源,了解常規能源的儲備與人類需求間的矛盾
2、了解常規能源的使用與環境污染的關系。了解哪些能源是清潔能源,哪些能源可再生。
能力目標
培養學生通過分析日常生活現象提高概括物理規律的能力
情感目標
通過第二類永動機無法制成的講解,使學生進一步認識到人類改造自然時必須遵從自然規律,違反自然規律將一事無成
  通過介紹開發新能源的重要性,激勵學生認真學習,提高為人類美好未來努力學習的覺悟
新課
師:在日常生活和各種產業中我們都要消耗能量。另外,自然界中進行的涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性,而產生的能量耗散問題,使得能源問題成為當今世界的一個重要的問題。本節課我們就來學習能源。
一、能源:凡是能提供可利用能量的物質和自然過程。
1、常規能源:煤、石油、天然氣等。常規能源的儲藏是有限的。
問:常規的能源使用帶來了那些負面影響呢?(①溫室效應②酸雨③化學煙霧④放射性污染)(1)溫室效應:溫室效應是由于大氣里溫室氣體(二氧化碳)含量增大而形成的。石油和煤炭燃燒時產生二氧化碳。
(2)酸雨:大氣中酸性污染物質,如二氧化硫等物質會使雨水中的酸度升高,形成“酸雨”。煤炭中含有較多的硫,燃燒時產生二氧化硫等物質。
(3)光化學煙霧:氮氧化合物和碳氫化合物在大氣中受到陽光中強烈紫外線照射后產生的二次污染物質。主要成分是臭氧。
另外常規能源燃燒時產生的浮塵也是一種污染。
常規能源的大量消耗所帶來的環境污染即損害人體健康,又影響動植物的生長,破壞經濟資源,損壞建筑物及文物古跡,嚴重時可改變大氣的性質,使生態受到破壞。
四、開發新能源:綠色能源的開發與利用
綠色能源:在釋放能量或能量轉化過程中對環境不造成污染的能源叫綠色能源。
問:可以開發那些清潔相對無污染的能源呢?(①太陽能②風能③生物質能④核能⑤水能)
世界上石油儲量最大的中東地區一直是發達國家關注的焦點,外交、軍事莫不圍繞著這片從地表上看毫無魅力的區域打轉。世界警察(美國)和他的隨從們最愿意去管中東的事情:兩次海灣戰爭、伊拉克戰爭等等…說明能量消耗巨大的富國們對石油的心痛程度。
令以一方面,“替代品”??新能源的研發、形式層出不窮。
1、水能:水作為能量的載體,被太陽能驅動地球上三棲(水、陸、空)循環。地表水的流動時,在落差大、流量大的地區,形成可利用的水能資源。目前世界上水力發電還處于起步階段。
2、海洋能:由于地球受月球和太陽引力的周期性不均衡,海水發生非氣候性的漲潮和落潮現象,形成潮汐。潮汐蘊含著巨大能量,既可以用來推動機械裝置,又可以用來發電。
此外,由于海水表層和深層間的存在很大的溫差,利用這種溫差也可以發電(*因為水的沸點與氣壓有關,如果建造一個裝置,用抽真空的方法使表層的海水在20攝氏度時汽化,并推動汽輪機,再將深層的冷水提上來使蒸汽冷卻,如此周而復始,就可以發電了。除這種方法外,還可以用低沸點的流體如丙烷和氨來作為熱機的工作介質)。法國已經建成了世界上第一座溫差發電站,發電容量為14,000kW。
3、風能:利用風的機械能發電,風能是一種重要的自然能源。據有關專家估算,在全球邊界層內的總能量為1.3×1015瓦,一年中約為1.4×1016千瓦時電力的能量,相當于目前全世界 每年所燃燒能量的3000倍。其中1/10為可取用的極限量。
風能的優點是:總能量巨大,利用簡單、無污染、可再生。缺點是:能量密度低(當流速同為3米/秒時,風力的能量密度僅為水力的1/1000)、不穩定性大,連續性、可靠性差,時空分布不均勻。
4、沼氣:利用厭氧微生物在密閉條件下分解(廢棄)有機物,產生沼氣,沼氣具有很高的熱值,燃燒后生成二氧化碳和水,不污染空氣,不危害農作物和人畜健康。生成沼氣的原料本身就是各種廢棄物,生產過程可以減少(有機物)垃圾的數量。
在農村到處可以看到許多生物質的廢棄物,如人畜糞便、秸稈、雜草和不能食用的果蔬,等等。將這些廢棄物收集起來,經過細菌發酵可以產生沼氣,用沼氣做燃料和照明,也可以發電。
5、太陽能:太陽能是一種可廣泛利用的清潔能源。我們目前的利用方式主要是兩種??
一是將陽光聚焦,將光能轉化為熱能(傳說阿基米德就曾經利用聚光鏡反射陽光,燒毀了來犯的敵艦)。在日照充分的地方,人們在生產和生活中已大量使用太陽灶、干燥器和太陽能熱水器(太陽能熱水器的構造要簡單的多。因為不需要它產生太高的溫度。在大多數情況下,可以將太陽能熱水器的集熱器制成箱式、蛇型管式、直管式、平板式或枕式,通過管道與水源和儲水箱相連。太陽能熱水器在我國北方比較常見)。
二是將太陽能轉化為化學能,再用化學能發電。比較常見的光電池是硅電池(它能將13%-20%的日光能轉化為電能)。許多電子計算器和其他小型電子儀器現在已經采用太陽能電池供電,人造衛星和宇宙飛船更是主要依靠太陽能電池來提供電力。
但是陽光在達到地面以前要經過大氣的反射、散射和吸收,能量損失較大,加上陰天、晝夜變化和雨雪等降水過程的影響,目前地面上利用日光發電受到一定限制。
無論是生物質能、風能,還是水力、溫差和潮汐能,歸根結底都是太陽能的轉化形式。即使礦物燃料,也是通過生物的化石形式保存下來的億萬年以前的太陽能。
6、地熱能:用地熱采暖、將地熱用于農業、水產養殖業、工業生產等,在全世界范圍內受到關注。(從直接利用地熱的規模來說,最常用的是地熱水淋浴,占總利用量的1/3以上,其次是地熱水養殖和種植約占20%,地熱采暖約占13%,地熱能工業利用約占2%)。
利用地熱能,占地很少,無廢渣、粉塵污染,用后的棄(尾)水既可綜合利用,又可回注到地下儲層,達到增加壓力、保護儲層、保護地熱資源的雙重目的。*據美國地熱資源委員會(GRC) 1990年的調查,世界上18個國家有地熱發電,總裝機容量5827.55兆瓦,裝機容量在100兆瓦以上的國家有美國、菲律賓、墨西哥、意大利、新西蘭、日本和印尼。我國的地熱資 源也很豐富,但開發利用程度很低。主要分布在云南、西藏、河北等省區。除以上利用外,從熱水中還可提取鹽類、有益化學組分和硫磺等。
7、核能:鈾在自然界中有三種放射性同位素:U235、U238、U234 ,在衰變過程中放出熱量。在軍事上鈾主要用來制造核武器和核動力燃料。鈾的和平用途十分廣泛,其中最主要的是用作核電反應堆的燃料。
由于核電具有發電成本低、對環境污染小和安全等優點,世界各國,尤其是工業發達的國家和地區都大力發展核電,估計到2000年核電將達到世界總發電量的25%左右。我國已建成秦山、大亞灣核電站,目前還有多處正在籌建。
大自然賜給人類的綠色能源儲量豐富,只要我們科學開發,合理利用,必將對人類做出前所未有的貢獻。

二、能源利用

本文來自:逍遙右腦記憶 /gaoer/77145.html

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