資源簡介

(共33張PPT)
20.2 開發新能源
第二十章 能源與能量守恒定律
從身邊的問題出發
圖1 甲是80 年代我國農村做飯的情景，燃燒的是玉米秸稈，整個灶房充滿著煙味，屋子里到處都是灰塵；圖乙是現代我國農村做飯的情景，使用的是電，廚房內沒有一點煙塵。
造成這種差別的主要原因是使用能源(玉米秸稈、電能）的類型不同，可見能源的開發和利用極大地提高了人們的生活水平。
知識拓展
什么叫“新能源”？
答：1980年聯合國召開的“聯合國新能源和可再生能源會議”對新能源的定義為：以新技術和新材料為基礎，使傳統的可再生能源得到現代化的開發和利用，用取之不盡、周而復始的可再生能源取代資源有限、對環境有污染的化石能源，重點開發太陽能、風能、生物質能、潮汐能、地熱能、氫能和核能等。
知識點
太陽能——永恒的動力之源
知1－講
1
1. 太陽內部氫核聚變釋放的核能以光和熱的形式向四周輻射出去。
2. 太陽能的傳播：太陽是一個巨大的能源，它不斷地向四周輻射以光和熱為主要形式的能量，其中到達地球表面的太陽輻射功率達1.7×1014 kW。
太陽是一個巨大的“核能火爐”。
知1－講
3. 吸收和利用太陽能的四種主要途徑
(1)被植物、微生物吸收，通過植物的光合作用把太陽能轉化和儲存起來，再以草木、沼氣、煤、石油、天然氣等燃料的形式釋放出來；
(2)大氣、水循環：通過大氣和水分的升騰循環，再通過風、流水、波浪、海流等釋放出來；
(3)被海洋吸收：被海洋吸收，成為海洋的內能；
(4)直接利用：被人們直接利用，如太陽能熱水器、太陽灶等。
知1－講
4. 直接利用太陽能的方式
直接利用太
陽能的方式 能量轉化 舉例
光熱轉換 太陽能轉化為內能 太陽能熱水器、太陽灶等
光電轉換 太陽能轉化為電能 太陽能電池
光化轉換 太陽能轉化為化學能 用太陽能制氫，驅動小汽車
知1－講
5. 太陽能的優缺點
優點 能量十分巨大，供應時間長，分布廣闊，獲取方便，安全、清潔、無污染，是人類未來開發利用的理想的可再生能源
缺點 分布分散，太陽能功率變化大、不穩定，不易連續使用，光電轉換效率低，轉換系統成本高
知1－講
知識廣角
太陽能電池：
(1) 原理：光電效應；
(2)能量轉化：太陽能轉化為電能；
(3)優點：太陽能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優點。太陽能電池壽命長，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用。
知1－講
例 1
[濟南萊蕪區模擬] 人類利用太陽能的實質，是將太陽能轉化為其他形式的能量供人們使用，在現有技術下，太陽能不能直接轉化為( )
A. 內能 B. 電能
C. 機械能 D. 化學能
C
知1－講
思路導引：太陽能轉化為其他形式能量的方式有三種：一是光熱轉換，例如用太陽能集熱器把水加熱；二是光化轉換，把太陽能轉化為化學能；三是光電轉換，把太陽能轉化為電能，故只有C 項符合題意。
知1－講
①判斷太陽能與其他形式能相互轉化的方法
(1)太陽能和其他形式能的轉化
知1－講
(2)采用從一般到特殊的思維方法
可由分析一般實例中能量轉化的方法，來分析太陽能利用過程中的能量轉化。即看轉化前消耗了什么形式的能量，轉化后得到了什么形式的能量，最后得出結論。
知2－講
知識點
核能——造福人類的“神火”
2
1. 定義：原子核內部蘊藏的巨大能量，叫做原子核能，簡稱核能。
2. 釋放核能的方式：核裂變(鏈式反應)；核聚變(熱核反應)。
3. 核裂變——鏈式反應
(1)定義：較重的原子核裂變為較輕的原子核的一種核反應。
知2－講
(2)鏈式反應：科學家研究發現，如用中子作為“炮彈”去轟擊鈾核，不僅能使鈾核分裂，同時還會放出2~3 個中子及一定量的核能，這2~3 個中子又使2~3 個鈾核分裂，
放出更多的中子，使更多的
鈾核裂變，這種鈾核裂變的
引發過程，叫做鏈式反應。
知2－講
(3)應用：核爆炸——原子彈；可控核裂變——核反應堆。
(4)核電站：利用核能發電。
①原理：通過核反應堆控制鏈式反應的速度，緩慢、平穩地釋放核能。
②組成：核反應堆、熱交換器、汽輪機、發電機等。
③能量轉化：核能——水和水蒸氣的內能——發電機轉子的機械能——電能。
知2－講
知識拓展
核電站的優勢：
一是核電站只需消耗很少的核燃料，就可以產生大量的電能。
二是核電站不排放煙塵和二氧化碳、二氧化硫等有害氣體，對環境的污染比火力發電站小得多。
知2－講
三是從長遠看，核能發電成本低于火力發電，核能發電特別適合缺少煤、石油和水力資源的地方。核電站雖然有很多優點，但要防止放射性物質的核泄漏，避免放射性物質對環境的污染，確保安全。核能利用的優點和缺點
知2－講
優點 ①核能十分巨大，它能極大地補充人類能源的不足，使用核能可以節約常規能源
②核能能夠解決能源分布不平衡的問題
缺點 ①核能屬于一次能源，它不可再生
②核反應堆中會產生核廢料，存在核污染，產生核輻射，會對地球生物造成傷害
③治理核廢料過程中，代價較高
知2－講
4. 核聚變——熱核反應
(1)定義：在超高溫條件下，可將兩種質量較輕的原子核，聚合成一個較重的原子核，這種反應叫做核聚變。
(2)熱核反應：核聚變要求氘和氚具有很高的溫度，在反應過程中要把反應物質加熱到千萬攝氏度以上才能發生大規模的核聚變。因此，聚變反應又稱為熱核反應。
知2－講
(3)應用：目前，核聚變應用只限于核爆炸(氫彈)，人類正致力于探索控制核聚變的途徑，使熱核反應的能量緩慢地釋放出來。
知2－講
5. 核裂變和核聚變的比較
核裂變 核聚變
條件 用中子轟擊較大原子核 超高溫
釋放核能的大小 巨大 更加巨大
能否控制 可人為控制 目前不可控制
應用 原子彈、核電站 氫彈
知2－講
思想方法
類比法
把鈾的鏈式反應類
比成火柴棒的燃燒。
知2－講
例2
[廈門思明區校級二模] 下列關于核能開發的說法
中，你認為正確的是( )
A. 開發核能會帶來可怕的核泄漏，產生放射性污染，所以人類應停止開發核能
B. 核能是一種穩定、高效、清潔的可再生能源，是其他新能源不可能替代的
C. 福島第一核電站開發核能是利用可控核裂變過程中釋放的核能
D. 核反應堆是一種能夠控制的鏈式反應裝置，地震等自然災害不會對它造成影響
C
知2－講
思路導引：核泄漏造成的核輻射會使周邊環境嚴重污染，但合理開發核能能解決人類能源危機，A 錯誤；核能是一種相對較為清潔的能源，但屬于不可再生能源，B 錯誤；核電站是利用原子核裂變發生鏈式反應時釋放的大量能量來發電的，是可控制的，C 正確；核反應堆是可以進行鏈式反應的可控裝置，但地震等自然災害可能對核反應堆造成影響，甚至發生核泄漏，D 錯誤。
知2－講
②核能獲得的方式及其應用
知2－講
特別提示
自然界的事物都具有兩面性，例如核能的利用既有有利的一面，同時也存在不利之處。核能使用時存在的缺點有：
(1)核能存在核污染，產生核輻射，會對地球生物造成傷害。
(2)核反應堆中會產生核廢料，在處理核廢料過程中，代價較高。
知2－練
1. 人類對核能的開發和利用不斷取得新的進展。根據目前的科研水平，你認為下列關于原子彈和核電站的說法正確的是( )
A. 核電站能控制核裂變的反應速度
B. 原子彈對核聚變的鏈式反應不加控制
C. 原子彈利用核裂變，核電站利用核聚變
D. 原子彈利用核聚變，核電站利用核裂變
A
知3－講
知識點
其他新能源
3
1. 海洋能
海洋能指海洋中所蘊藏的各種可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、溫差能等。這些能源都具有可再生性和不污染環境等優點，是一種亟待開發利用的具有戰略意義的新能源。
知3－講
2. 風能
風能與其他能源相比，具有明顯的優勢，它蘊藏量大，是水能的10 倍，分布廣泛，對交通不便、遠離主干電網的島嶼及邊遠地區尤為重要。目前風能最常見的利用形式為風力發電。
知3－講
3. 地熱能
地球內部熱源可來自重力分異、潮汐摩擦、化學反應和放射性元素衰變釋放的能量等。放射性熱能是地球主要熱源。中國地熱資源豐富，聞名世界的西藏羊八井地熱電站的發電量已占拉薩電網發電總量的40% 以上。
4. 氫能：氫能具有高效、干凈、易貯存和可運輸等特點。
知3－講
知識拓展
潮汐發電：
將海水的動能通過發電機轉化為電能。
漲潮時，海水從導流孔流入水庫的同時推動水輪機帶動發電機發電；落潮時，水庫的水從導流孔流向大海的同時推動水輪機帶動發電機發電。
開發新能源
能源
太陽能
核能
新能源
開發新能源
1. 太陽能：目前人們利用太陽能的方式主要有兩種：
一種是用集熱器把水等物質加熱；另一種是用太陽
能電池將太陽能轉化為電能。
2. 核電站和原子彈是利用核裂變來工作的，核電站控
制核裂變的反應速度，原子彈不控制核裂變的反應
速度。氫彈是利用核聚變來工作的。
3. 核電站中發生的能量轉化：
核能→內能→機械能→電能。

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