資源簡介

單元五 常用能源
單元概述
本單元是學生第一次接觸有關能源的題材。單元中不解釋能源的概念，而是通過展示常見的各種能源形式，使學生對能源有所感受。
本單元的設計目的是讓學生了解常見的能源形式，知道人的生活離不開能，并且初步樹立節約能源的意識。
本單元的設計思路是從了解大自然中的一些常見能源形式過渡到了解生活中常用的能源，最后通過感受我們的生活離不開能從而培養節約能源的意識。
單元教學目標
⒈了解生活中的常用能源形式（太陽的光熱、風、水、電、煤氣、天然氣），知道人的生活離不開能。
2．初步樹立節約能源的意識。
單元教學活動結構圖
教學活動準備一覽表
課時名稱
活動名稱
教具
學具
1．太陽、風和水
活動一 認識太陽帶來光和熱
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活動二 認識風和水提供動力
可拼裝的小水輪、盛水的容器
2．電和燃氣
活動一 電動玩具
電池、各種電動玩具、玩具電扇
活動二 討論電在生活中的應用
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活動三 認識主要的燃氣及應用
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3．節約能源
活動一 生活離不開能
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活動二 討論怎樣節約使用電和燃氣
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單元評價建議
本單元的評價活動通過讓學生為學校和家庭節約電和燃氣提建議，進一步鞏固學生節約能源的意識，使學生具有把節約能源落實在實際行動中的意識。
課程資源
參考資料
1．一次能源 指在自然界中現成存在的能源。一次能源按其能否循環使用和不斷得到補充還可以分為再生能源和非再生能源。再生能源指可以被重復利用的能源，包括風能、水能、太陽能等。非再生能源指那些一旦被消耗，在短時間內不可能再恢復的能源，如核能、石油、天然氣及煤炭等。
2．二次能源 指由一次能源經加工轉換成另一種形態的能源，如電力、蒸汽、焦炭、煤氣，生產過程中排出的余熱、余能，如高溫煙氣、可燃廢氣、廢蒸汽等也屬于二次能源。一次能源無論經過幾次轉換所得到的另一種能源都被稱為二次能源。二次能源不具有自然屬性，故不屬于自然資源。
3．太陽能 太陽向宇宙輻射的能量，每秒鐘大約有相當于1.3億億噸標準煤燃燒時放出的熱量，其中22億分之一傳到地球上來。太陽能的利用主要是兩種途徑，一是將太陽能轉化為內能（熱），二是將太陽能直接轉化為電能。利用太陽能轉化為內能的裝置有太陽能熱水器、太陽灶、太陽能發電站等。太陽能發電站是用太陽能把水加熱后產生蒸汽，以蒸汽為動力推動汽輪發電機發電。利用太陽能直接轉化為電能的裝置稱為太陽能電池。生活中使用太陽能電池的物品有計算器、手表、袖珍收音機等。
4.風能 地球表面風的能量，估計為1.3萬億千瓦/年，其中可利用的風能約有200億千瓦，中國可利用的風能約為1.6~2.53億千瓦。
5.風車 公元前3600年前后，古埃及就使用風車提水、灌溉，12世紀，在英國和法國出現了歐洲最早的風車，以后傳入德國、荷蘭和北歐國家。早期的風車呈柱子形狀，15世紀歐洲出現了塔式風車，這種風車至今仍可在歐洲許多地方看到。風車最早被用來抽水灌溉、研磨谷物，今天則主要用于風力發電。我國的風力發電廠主要分布在新疆的達坂城、內蒙古的古朱日、福建的平潭島、廣東的南澳島、浙江的嵊泗島、山東的長島等地。
6.水能 水流是一種流動的再生能源，流水具有大量的機械能。水流推動水輪機，大型水輪機可帶動發電機發電。為了加大水輪機的動力，在江河上游選擇適當的位置修筑攔河壩，提高水位，增大發電機功率。三峽工程自２００３年７月１０日第一臺機組投產以來，目前已有８臺７０萬千瓦大型機組并網發電，投產機組裝機容量達５６０萬千瓦，發電能力位居全國第一。水電開發比其他能源有更大優勢。在世界上，各國多是率先開發和利用水電資源，待水電開發到一定程度后，才轉向大規模地開發其他發電能源。結合江河治理和防洪，開發大水能資源，修建控制性水利樞紐工程，可以大大減緩中下游的洪澇災害，還可以發揮灌溉、供水、航運、跨流域調水、水土資源開發等多種效益；同時，水庫大面積蓄水還會改善局部氣候，有利于水土保持。
　　此外，加快水電開發還可以優化我國的能源結構。根據2001至2004年中國水力資源最新普查，我國可開發水電裝機容量為4.02億千瓦。截至目前，我國水電開發總裝機容量突破1億千瓦，躍居世界第一。但以可開發水電裝機容量為基數，我國目前水電資源開發程度不足25%，與世界水電開發先進水平相比存在巨大差距。我國目前是全球第一煤炭消費大國，是僅次于美國的全球第二石油、電力消費大國。能源問題始終是影響我國經濟社會發展的重大戰略問題。在我國目前的能源結構中，對化石能源的消耗占據了絕大比例。這種局面，需要靠加快水電開發實現能源結構優化。
7．電能 電能是二次能源，發電方式通常包括火力發電、水力發電和核能發電。
火力發電廠的燃料主要有煤、石油（主要是重油、天然氣），燃料燃燒產生的熱使水變成水蒸氣，水蒸氣推動汽輪發電機發電。我國的火電廠以燃煤為主，過去曾建過一批燃油電廠，目前的政策是盡量壓縮燒油電廠，新建電廠全部燒煤。
核能指原子核能，又稱原子能，是原子結構發生變化時放出的能量。目前，從實用來講，核能指的是一些重金屬元素鈾、钚的原子核發生分裂反應（又稱裂變）或者輕元素氘、氚的原子核發生聚合反應（又稱聚變）時所放出的巨大能量，前者稱為裂變能，后者稱為聚變能。通常所說的核能是指受控核裂變鏈式反應產生的能量。核能發電就是利用受控核裂變反應所釋放的熱能，將水加熱為蒸汽，用蒸汽帶動汽輪發電機發電。1954年，原蘇聯建成世界上第一座核電站。核電發展比較領先的地區是那些缺乏煤、石油和天然氣以及水力資源的地區，如法國、比利時、韓國、日本等。我國東南部沿海地區遠離煤炭生產基地，電力需求增長快，經濟發達，發展核電具有十分重要的現實意義。我國自行設計制造的第一座核電站——秦山核電站和引進設備的大亞灣核電站已分別于1993年和1994年投入運行，結束了我國無核電的歷史。
8．煤氣 指以煤為原料生產出來的一類可燃性氣體，包括發生爐煤氣、水煤氣、混合煤氣、煉焦煤氣和干餾煤氣等種類。
發生爐煤氣是煤與空氣在發生爐中進行不完全燃燒所產生的混合氣體。
水煤氣是將水蒸氣吹過灼熱的煤或焦炭,在約1000℃時反應所產生的混合氣體。主要的化學反應可以表示如下：
C + H2O CO + H2
為了維持煤層的灼熱狀態，需要間歇通入空氣。
混合煤氣是將空氣和水蒸氣同時吹過灼熱的煤層所產生的混合氣體。
煉焦煤氣是煙煤煉焦時的副產品。
干餾煤氣是煙煤在隔絕空氣下干餾時產生的混合氣體。
各個地方由于氣源不同，煤氣的成分也不完全相同。但是，它的可燃性成分不外乎是甲烷、氫氣和一氧化碳。此外，還含有氮氣、二氧化碳等不可燃的氣體?，F在有些城市的煤氣就是由發生爐煤氣、水煤氣、煉焦煤氣混合而成的。目前，上海使用的煤氣含氫氣48%、甲烷13%、一氧化碳20%以下。
煤氣中的一氧化碳是一種劇毒的氣體。人體血液中的血紅蛋白有輸送氧氣的作用。血紅蛋白跟氧氣結合，通過血液循環把氧氣輸送到人體的各個部分。一氧化碳與血紅蛋白結合的能力比氧氣大200倍。因此，人體如果吸入一氧化碳，血紅蛋白就跟一氧化碳結合，使血紅蛋白失去輸送氧氣的能力，時間久了人就會因缺氧而窒息死亡。
空氣中的一氧化碳含量超過千分之一，人就會感到頭痛惡心。由于一氧化碳是一種沒有顏色、沒有氣味的氣體，因而人們難于感覺到一氧化碳的存在，這就更增加了一氧化碳中毒的危險性。好在制取煤氣時，總會同時產生一些難聞的含硫化合物，一旦聞到這種異味氣體，就應該引起我們對煤氣泄漏的警覺。
煤氣一旦泄漏，在空氣中只要達到氫氣、或一氧化碳、或甲烷的爆炸極限，都容易引起爆炸，這是非常危險的。所以檢查煤氣泄漏切忌使用明火，一旦發現煤氣泄漏應立即關閉總開關，打開窗戶，使空氣流通，并通知有關部門處理。
9．液化氣 液化氣也是一種重要的家用燃料，它是在石油煉制過程中產生的。石油是一種黑褐色粘稠的液體，它是各種碳氫化合物的混合物。石油中各種碳氫化合物的沸點都不相同。因此用蒸餾的方法，可以把它們一一分離開來。在石油中，那些分子量較小的碳氫化合物，如丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）、丁烯（C4H8）等沸點較低，在蒸餾時，它們首先從石油中逸出。通過降溫和加壓，使它們變成液態，貯存在鋼瓶里，所以也叫做液化氣。液化氣是由多種低沸點氣體組成的混合物，沒有固定的組成。這些氣體都由碳、氫兩種元素組成，并且都能夠燃燒。液化氣的成分大致如下表：
液化氣的主要成分
名稱
丙烷
丙烯
丁烷
丁烯
體積百分含量（%）
7.0
27.7
22.8
42.8
液化氣通常裝在耐高壓的鋼罐中使用。打開閥門時，由于壓力減小，液化氣便由液態變成氣態，一經點火就燃燒起來。由于液化氣中沒有不燃燒的成分，而且丙烷、丁烷等燃燒的熱值都高于一氧化碳，1m3的液化氣完全燃燒放出的熱量約是煤氣的20倍。所以跟煤氣相比，液化氣具有高熱值、無毒性的優點。
液化氣一旦泄漏，會迅速氣化成氣體向外擴散。又由于丙烷、丁烷等都是沒有顏色、沒有氣味的氣體，密度比空氣大，不容易逸散，所以它的爆炸危險性就更大。因此，通常在液化氣中加入一些具有惡臭的硫醚或硫醇，以便及時發現泄漏。
10．天然氣 天然氣是一種天然生成的氣體，通常是由甲烷和乙烷組成的混合氣體，是理想的燃料和化工原料。天然氣的成因與石油的成因相似。目前大多數人主張有機生成說。古代的低等動植物（其中以繁殖量最大的浮游生物為主），同泥沙一起在低洼的淺海、海灣或湖泊中沉積下來，首先形成有機淤泥。這種有機淤泥被新的沉積物所覆蓋，造成與空氣隔絕的環境。隨著低洼地區的不斷沉降，沉積物不斷加厚，有機淤泥承受的壓力和溫度也不斷加大，在嫌氣細菌、溫度、壓力等因素的作用下，逐漸變成分散的油滴，這些油滴在壓力作用下逐漸移到多孔隙的儲油巖層（砂巖和礫巖）中，并聚集在一定的地質構造（如穹窿構造）之中，這就形成了油田。天然氣一般與石油共存，因為有利于石油存在的地層，一般也有利于天然氣的存在。由于天然氣比石油輕，所以常位于石油的上部。我國四川等省也有單獨成礦的天然氣礦藏。天然氣是目前世界上首推的無公害能源，它燃燒時產生的二氧化碳少，對保護環境有很大好處，其熱值相當于煤氣的2.3倍。所以，目前發達國家大部分正在逐步淘汰煤氣，改用天然氣。上海市從1998年開始，逐步推廣使用天然氣，上海市目前使用的天然氣一部分來自東海油氣田，一部分來自西氣東輸工程。
參考文獻及相關網址
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康娟等編著.身邊的化學，第1版，北京：中國林業出版社，2002.
中國大百科全書光盤化學卷，1.1版，北京：中國大百科全書出版社.
美國物理研究所等編著，謝亞南等譯.科學探究活動手冊·能量，第1版，長春：長春出版社，2003.
http://estar.rdfz.cn/Resource/Book/Edu/
http://www.pep.com.cn/


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