資源簡(jiǎn)介

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第十二章 電能 能量守恒定律
12.4能源與可持續(xù)發(fā)展
我們知道，內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化成電能，電能可以轉(zhuǎn)化成光能、內(nèi)能或機(jī)械能......既然能量是守恒的，不會(huì)憑空消失，為什么我們還要節(jié)約能源呢？
機(jī)械能守恒定律告訴我們，做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的物體具有動(dòng)能和勢(shì)能，相互之間可以轉(zhuǎn)化。
能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。
在電路中，電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，負(fù)載又將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、光能和機(jī)械能.....
把剛煮好的熱雞蛋放在冷水中，過一會(huì)，雞蛋的溫度降低，水的溫度升高，最后水和雞蛋的溫度相同。
是否可能發(fā)生這樣的現(xiàn)象：原來溫度相同的水和雞蛋，過一會(huì)兒水的溫度自發(fā)地降低，而雞蛋的溫度上升？——雞蛋自然熟？
一、能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性
①一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的。
熱量
×
②在自然界中，有些過程，能量一旦釋放出去，就不會(huì)再次自動(dòng)聚集起來，供人類重新利用，這種現(xiàn)象叫作能量的耗散。
能源危機(jī)的深層次的含義
便于利用的能源
不便于利用的能源
③能量的耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性。
1、能源：
凡是能夠提供可利用能量的物質(zhì)統(tǒng)稱為能源。它是現(xiàn)代社會(huì)生活的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。
二、能源的分類與應(yīng)用
2、能源的分類
可再生能源：
風(fēng)能
地?zé)崮?br/>潮汐能
特點(diǎn)：可循環(huán)使用、不斷補(bǔ)充
不可再生能源：
煤
石油
天然氣
特點(diǎn)：無法在短期內(nèi)再生
3、我國(guó)能源發(fā)展概況
太陽能發(fā)電
截止到2018年中國(guó)的裝機(jī)總量高達(dá)1.74 KW，而美國(guó)累計(jì)裝機(jī)量約為6.466 KW。這就說，中國(guó)太陽能光伏裝機(jī)量是美國(guó)的2.7倍，穩(wěn)坐全球第一把交椅。
水力發(fā)電
至2018年底，我國(guó)水電總裝機(jī)容量約3.5億千瓦、年發(fā)電量約1.2萬億千瓦時(shí)，雙雙繼續(xù)穩(wěn)居世界第一。
三峽水電站
葛洲壩水電站
風(fēng)能發(fā)電
連云港臨港產(chǎn)業(yè)區(qū)風(fēng)車田
新疆達(dá)坂城風(fēng)車田
截至2020年上半年，我國(guó)風(fēng)電占總發(fā)電量的比重達(dá)6.3%，但與歐洲仍有較大的差距，這意味著我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)空間巨大。
核能發(fā)電
大亞灣核電站
防城港核電站
秦山核電站
到2020年，中國(guó)核電機(jī)組數(shù)量將達(dá)到90余臺(tái)，從裝機(jī)容量上講，將超過法國(guó)，成為世界第二的核電大國(guó)，僅次于美國(guó)。
自工業(yè)革命以來，煤和石油成為人類的主要能源。到了20世紀(jì)50年代，世界石油和天然氣的消耗量超過了煤炭。
①能源是人類社會(huì)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)
柴薪時(shí)期
三、能源與社會(huì)發(fā)展
煤炭時(shí)期
石油時(shí)期
②煤炭和石油資源是有限的
以今天的開采和消耗速度，石油儲(chǔ)藏將在百年內(nèi)用盡，煤炭資源也不可能永續(xù)利用。
③環(huán)境問題
1、溫室效應(yīng)：
溫室效應(yīng)是由于大氣里溫室氣體（二氧化碳、甲烷等）含量增大而形成的，石油和煤炭燃燒時(shí)產(chǎn)生二氧化碳。
海水倒灌、耕地鹽堿化
兩級(jí)冰雪融化，海平面上升
2、酸雨：
大氣中酸性污染物質(zhì)，如二氧化硫、二氧化碳、氫氧化物等，在降水過程中溶入雨水，使其成為酸雨，煤炭中含有較多的硫，燃燒時(shí)產(chǎn)生二氧化硫等物質(zhì)。
被酸雨破壞的森林
工業(yè)排放的廢氣
3、光化學(xué)煙霧
氮氧化合物和碳?xì)浠衔镌诖髿庵惺艿疥柟庵袕?qiáng)烈的紫外線照射后產(chǎn)生的二次污染物質(zhì)―――光化學(xué)煙霧。
汽車排放尾氣
城市機(jī)動(dòng)車尾氣污染
1、(多選)下面關(guān)于能源的說法正確的是 (　　)
A.一切能源是取之不盡、用之不竭的
B.能源是有限的,特別是常規(guī)能源,如煤、石油、天然氣等
C.大量消耗常規(guī)能源會(huì)使環(huán)境惡化,故提倡開發(fā)利用新能源
D.核能的利用對(duì)環(huán)境的影響比燃燒石油、煤炭大
BC
2、(多選)下列關(guān)于能量耗散的說法正確的是 (　　 )
A.能量耗散使能的總量減少,違背了能量守恒定律
B.能量耗散是指耗散在環(huán)境中的內(nèi)能很難被人類利用
C.各種形式的能量向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化,是能夠自動(dòng)全額發(fā)生的
D.能量耗散導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低
B C D
3、下列哪些現(xiàn)象屬于能量的耗散（ ）
A.利用水流的機(jī)械能發(fā)電產(chǎn)生電能
B.電能在電動(dòng)機(jī)中變成機(jī)械能
C.電池的化學(xué)能變成電能
D.火爐把屋子烤暖
D
4、下列說法中正確的是(　　)
A．從甲物體自發(fā)傳遞熱量給乙物體，說明甲物體的內(nèi)能比乙物體多
B．熱機(jī)的效率從原理上講可達(dá)到100%
C．因?yàn)槟芰渴睾悖浴澳茉次C(jī)”是不可能的
D．以上說法均不正確
D
5、風(fēng)能是一種很好的可再生能源,而且對(duì)環(huán)境的污染較小。近年來我國(guó)在西北地區(qū),建立了許多風(fēng)力發(fā)電廠。如圖所示為風(fēng)力發(fā)電的情景。通過風(fēng)輪機(jī)個(gè)葉片旋轉(zhuǎn)一周掃過面積的最大風(fēng)能為可利用風(fēng)能。已知:空氣的密度為ρ,風(fēng)輪機(jī)葉片的長(zhǎng)度為r,若風(fēng)速為,每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出電功率為P,求此過程中：
(1)單位時(shí)間內(nèi)每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)獲得的風(fēng)能表示式;
(2)風(fēng)力發(fā)電機(jī)利用風(fēng)能的效率表示式。
解析:(1)由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律可知
而
把②代入①解得
①
②
(2)
6、某輛以蓄電池為驅(qū)動(dòng)能源的環(huán)保汽車,總質(zhì)量m=3×103kg。當(dāng)它在水平路面上以v=36km/h的速度勻速行駛時(shí),蓄電池的輸出電流I=50A,輸出電壓U=200V。在此行駛狀態(tài)下,該環(huán)保汽車能夠?qū)⑿铍姵剌敵龉β实?0%轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率P機(jī)(g取10m/s2)
(1)求汽車所受阻力。
(2)若該環(huán)保汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示,其
中R1=0.1Ω,R2=1950Ω,求電動(dòng)機(jī)M的熱功率。
解析:(1)蓄電池輸出功率P=UI=200×50W=104W,
90%P=Fv,解得:F=900N；
因汽車勻速行駛,汽車所受阻力f=900N。
(2)電動(dòng)機(jī)M兩端電壓U’=U-IR1=195V
R2中電流==0.1A,電動(dòng)機(jī)輸入電流I’=I-I2=49.9A,
電動(dòng)機(jī)輸入功率P’=U’I’=9730.5W,
輸出功率P出=90%P=9000W
電動(dòng)機(jī)M的熱功率P熱=P'-P出=730.5W。

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