第2222講講能源與可持續(xù)發(fā)展知識梳理自主測試一二三一、能源的分類1.化石能源動、植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代形成的,如煤、石油、天然氣等。2.一次能源可以從自然界直接獲取。如風(fēng)能、水能、地?zé)崮?、核能、太陽能等?.二次能源不可以從自然界直接獲取。如電能等。知識梳理自主測試一二三二、核能和太陽能1.原子和原子核(1)原子的組成:由帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子組成。(2)原子核的組成:由帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子組成。2.核能(1)概念:質(zhì)量較大的原子核在發(fā)生分裂或者質(zhì)量較小的原子核相互結(jié)合時釋放出的巨大能量。(2)獲得途徑:核裂變和核聚變。(3)核電站:利用核能發(fā)電,核心設(shè)備是核反應(yīng)堆。3.太陽能(1)本質(zhì):太陽內(nèi)部氫原子核在超高溫下發(fā)生聚變,釋放出的巨大核能。(2)利用:用集熱器把物質(zhì)加熱;利用太陽能電池把太陽能轉(zhuǎn)化為電能。知識梳理自主測試一二三三、能源與可持續(xù)發(fā)展1.能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程是有方向性、不可逆的。2.能源的可持續(xù)發(fā)展(1)提高能源的利用率,減少能源使用對環(huán)境的破壞。(2)發(fā)展新的理想能源。3.不可再生能源消耗后不能在短期內(nèi)從自然界得到補(bǔ)充的能源。如化石能源、核能等。4.可再生能源可以從自然界源源不斷地得到的能源。如水能、風(fēng)能、太陽能等。知識梳理自主測試一二三知識梳理自主測試12341.可以直接從自然界獲得的能源叫一次能源,必須通過消耗一次能源才能獲得的能源叫二次能源。下列能源屬于二次能源的是()A.煤B.石油C.天然氣D.電能答案:D解析:像煤、石油、天然氣、風(fēng)能、地?zé)崮艿饶茉?可以從自然界直接獲取的統(tǒng)稱為一次能源。電能是必須通過一次能源的消耗才能獲得的,所以稱為二次能源。故選D。知識梳理自主測試12342.下列關(guān)于核能的說法,正確的是()A.核能和煤、石油一樣都是常規(guī)能源,而不是新能源B.核能和太陽能、風(fēng)能、水能一樣都是可再生能源C.原子核發(fā)生裂變和聚變都會釋放巨大的能量,這就是核能D.氫彈的爆炸就是核裂變發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的結(jié)果答案:C解析:核能是通過核反應(yīng)過程來獲得的,核反應(yīng)分為裂變和聚變。原子彈中發(fā)生的是不可控的裂變反應(yīng),氫彈中發(fā)生的是不可控的聚變反應(yīng),而核電站利用的是可控的裂變反應(yīng)來獲得能量。目前的核技術(shù)中,核聚變尚未達(dá)到可控的水平。知識梳理自主測試12343.如圖是獲取電能的幾種途徑,其中消耗不可再生能源又不會對大氣造成污染的是()答案:D解析:煤是不可再生能源,在燃燒過程中會對大氣造成污染,所以A不符合要求;太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,太陽能是可再生能源,所以B不符合要求;風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能,風(fēng)能是可再生能源,所以C不符合要求;核能發(fā)電是通過核燃料發(fā)生核裂變的方式,將核能轉(zhuǎn)化為電能,由于核燃料是有限的,所以核能屬于不可再生能源,且核能發(fā)電不會對大氣造成污染。故選D。知識梳理自主測試12344.開發(fā)和利用新能源是現(xiàn)代社會發(fā)展面臨的重要課題。以下列出的幾種能源中,屬于不可再生能源的是,屬于清潔能源的是。(均填序號)煤風(fēng)能太陽能石油答案:解析:風(fēng)能、太陽能取之不盡,用之不竭,是可再生清潔能源。煤和石油等化石燃料全球的貯量有限,開采后在短時間內(nèi)無法再生,屬于不可再生能源。121.關(guān)于能源的分類問題對于能源問題,一般考查能源的分類問題。能源的分類方法很多:按產(chǎn)生方式分為一次能源和二次能源;按時間和開發(fā)情況可分為常規(guī)能源和新能源。煤、石油、天然氣這些化石能源以及核能使用后很難得到補(bǔ)充,屬于不可再生能源;風(fēng)能、水能、太陽能使用后可以得到補(bǔ)充,屬于可再生能源。解答此類問題的關(guān)鍵在于牢記定義,正確認(rèn)識常見能源的分類。12【例1】 能源問題是現(xiàn)代社會發(fā)展的三大基本問題之一。能源家族中:煤炭、核能、石油、天然氣、水能、風(fēng)能、地?zé)崮艿?屬于不可再生能源的是;不是直接或間接來自太陽的是。(填序號)解析:煤、石油、天然氣和核能屬于不可再生能源,風(fēng)能和地?zé)崮軐儆诳稍偕茉?核能和地?zé)崮懿皇侵苯踊蜷g接來自太陽。答案:1212下列能源屬于可再生能源的是()A.太陽能B.石油C.天然氣D.煤炭答案:A解析:石油、天然氣和煤炭是埋藏在地下動植物遺體經(jīng)千百萬年地質(zhì)變化而形成的,不可能在短期內(nèi)得到補(bǔ)充,屬于不可再生能源,而太陽能是可再生能源,A選項正確。122.能源的綜合計算問題解法探究以能源為切入點的綜合計算問題主要涉及以下幾個方面:能源的分類、能量的轉(zhuǎn)化、能源問題、環(huán)境污染問題等。以太陽能的利用為載體的綜合:一是以太陽能熱水器為載體的太陽能的轉(zhuǎn)化、熱量公式和電能的綜合;二是以太陽能電池應(yīng)用為載體的光電轉(zhuǎn)換。電學(xué)和力學(xué)的綜合,主要運(yùn)用熱量公式Q=cmt,功的公式W=Pt、12【例2】 同學(xué)們學(xué)習(xí)了“能源與可持續(xù)發(fā)展”的內(nèi)容后,知道火電站既能發(fā)電,又能供熱,隨著火電站技術(shù)不斷更新,煤的燃燒程度比傳統(tǒng)火電站更充分。為深入了解,他們對某火電站進(jìn)行調(diào)查,獲取信息如下:(1)4 000 t煤完全燃燒放出多少熱量?20 h發(fā)電多少千瓦時?(q煤=3107 J/kg)(2)該火電站的能量利用率是多少?(3)請你結(jié)合以上信息,寫出提高火電站能量利用率的方法。12解析:(1)4 000 t煤完全燃燒放出的熱量Q放=mq煤=4 0001033107 J=1.21014 J。20小時發(fā)電W電=Pt=510520 kWh=1107 kWh。(2)火電站的能量利用率(3)使燃料燃燒更充分(或“充分燃燒燃料”“充分燃燒煤”)。改進(jìn)轉(zhuǎn)化裝置,提高發(fā)電效率。減少各環(huán)節(jié)熱量散失,提高能量利用率。答案:(1)1.21014 J1107 kWh(2)58.3%(3)使燃料燃燒更充分(或“充分燃燒燃料”“充分燃燒煤”)改進(jìn)轉(zhuǎn)化裝置,提高發(fā)電效率減少各環(huán)節(jié)熱量散失,提高能量利用率(以上任選兩條即可)1212眾所周知,煤炭是不可再生能源,地球上儲量有限,節(jié)約能源關(guān)系到子孫后代的生存,火力發(fā)電是利用煤炭燃燒來發(fā)電的,煤炭在燃燒時會釋放大量二氧化碳、二氧化硫等有害氣體,能形成酸雨和大氣污染,會造成全球氣候災(zāi)難性的變化,節(jié)約1 kWh電約少消耗0.4 kg煤,約少排放0.5 m3二氧化碳和30 g二氧化硫,因此,節(jié)約用電具有重要的現(xiàn)實意義。(1)現(xiàn)居住在蘇州的人口大約有1 000萬,約有350萬個家庭,假設(shè)每個家庭原來用三盞60 W的普通燈泡照明,每天每盞燈正常工作4 h,現(xiàn)將60 W的普通燈泡都換成亮度相當(dāng)?shù)?1 W節(jié)能燈。請你估算:蘇州市每天能節(jié)約多少千瓦時電?這些電若由火力發(fā)電廠提供,則需消耗多少千克煤?產(chǎn)生多少千克二氧化碳?(二氧化碳的密度為1.98 kg/m3,估算時可取2 kg/m3)(2)為增強(qiáng)節(jié)能環(huán)保意識,倡導(dǎo)低碳生活,請你從節(jié)約用電的角度提出一條合理化建議: 。 12答案:(1)約2106 kWh約8105 kg約2106 kg(2)夏天開空調(diào)時將溫度提高1 (只要建議合理均可)解析:(1)節(jié)約的電能是W=Pt=(0.06 kW-0.011 kW)343.5106 h2106 kWh按每節(jié)約1 kWh電能少消耗0.4 kg煤計算,總共少消耗的煤為m=2106 kWh0.4 kg/(kWh)=8105 kg產(chǎn)生的二氧化碳為m=2106 kWh0.5 m3/(kWh)2 kg/m3=2106 kg。(2)通過計算可看出,節(jié)約能源是多么重要,因此在日常生活中應(yīng)該做到人走燈滅、盡量不使用電器處于待機(jī)狀態(tài)、使用節(jié)能燈具、夏天將空調(diào)的溫度適當(dāng)調(diào)高等。