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(共42张PPT)
能源与可持续发展
4
第
十
二
章
1.掌握能量守恒定律的内容，知道其重要意义。
2.了解什么是能量耗散和能源品质降低，认识自然界中能量转移或转化的方向性(重点)。
3.认识当前环境问题，增强环境保护和可持续发展的意识。
学习目标
内容索引
课时对点练
一、能量守恒定律　能量转移或转化的方向性
二、能源的分类与应用　能源与社会发展
< 一 >
能量守恒定律　能量转移或转化的方向性
1.能量守恒定律
(1)能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式 为其他形式，或者从一个物体 到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量 。
(2)能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是在各种自然现象中普遍适用的一条规律。
(3)能量守恒定律的表达式
①E初＝E末，初状态各种能量的总和等于 状态各种能量的总和。
②ΔE增＝ΔE减，某些能量的增加量等于其他能量的 。
转化
转移
保持不变
末
减少量
2.能量转移或转化的方向性
(1)一切与热现象有关的宏观自然过程都是 的，即一切与热现象有关的宏观过程具有方向性。
①能量的转移具有 ：如热量可以自发地从高温物体传给低温物体，但不能自发地从低温物体传给高温物体。
②能量的转化具有 ：如电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化为内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们很难把这些内能收集起来重新利用。
不可逆
方向性
方向性
(2)能量耗散
在能量转化过程中，散失到环境中的内能很难收集起来重新利用，这种现象叫能量的耗散。能量的耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有 。
(3)能量的耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的 降低了，从便于利用的能源变成 的能源。这是能源危机的深层次的含义，也是自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源的根本原因。
方向性
品质上
不便于利用
思考与讨论
能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解？
答案　能量耗散和能量守恒并不矛盾。能量耗散表明，在能源利用的过程中，在可利用的品质上降低了，从便于利用变为不便于利用了，但是在能量的转化过程中，能量在数量上并没有减少。
　(多选)下列关于能量转化的说法中，正确的是
A.能量在转化过程中，有一部分能量转化为周围环境中的内能，我们无
法把这些内能收集起来重新利用
B.各种形式的能量在转化时，总能量是不变的
C.在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但在可利用的品质上降
低了，从便于利用的变成了不便于利用的
D.各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的
例1
√
√
√
根据能量守恒定律可知，无论在能量的转化还是在能量的转移过程中，能量的总量都是不变的；由能量的耗散知，在能量转化的过程中，有一部分能量转化为周围环境中的内能，而我们无法把这些内能收集起来重新利用，这表明，在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但是在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的，而自然界的总能量仍是守恒的，故选项A、B、C正确，D错误。
　(多选)把刚煮好的热鸡蛋放在冷水中，过一会，鸡蛋的温度降低，水的温度升高，最后水和鸡蛋的温度相同。但是相反的过程，即原来温度相同的水和鸡蛋，过一会儿水的温度自发地降低，而鸡蛋的温度上升，这样的现象我们从来没看到过。燃料燃烧时一旦把热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用。电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化为内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们很难把这些内能收集起来重新利用。这些现象说明
A.在能源的利用过程中，能量会减少，能量守恒定律不成立
B.我们在利用能源时，能量会耗散，自然界可利用的能源会越来越少
C.与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，能量转化具有方向性
D.自然界中发生的能量转化都是不可逆的，各种能量最终都会转化为内能
例2
√
√
在能源的利用过程中，能量在数量上不会减少，能量守恒定律依然成立，但是能量会发生耗散，在可利用的品质上会降低，从便于利用的能源变成不便于利用的能源，自然界可利用的能源会越来越少，故A错误，B正确；
与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，能量转化具有方向性，故C正确；
自然界中发生的能量转化在自发情况下都是不可逆的，但在其他外在条件介入的情况下可以发生逆过程，能量的转移和转化具有方向性，各种能量最终都会转化为内能，故D错误。
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< 二 >
能源的分类与应用　能源与社会发展
1.能源的分类
(1)不可再生能源：像煤炭、石油和天然气这类无法在短时间内再生的_____能源。
(2)可再生能源：像水能、风能这类在自然界可以 的能源。
2.能源的开发与应用
近年来，我国在能源开发方面取得了很大成就，如太阳能发电、水力发电、风能发电、 发电等。
3.能源与社会发展
(1)能源利用的三个时期：柴薪时期、 时期、 时期。
(2)能源是人类社会活动的 。
化石
再生
核能
煤炭
石油
物质基础
4.煤炭和石油的燃烧对环境的危害
(1)燃烧时增加了大气中 的含量，加剧了温室效应。
(2)因为煤炭和石油中常常含有硫，燃烧时形成的二氧化硫等物质使雨水的酸度升高，形成“ ”。
(3)内燃机工作时的高温使空气和燃料中的多种物质发生化学反应，产生氮的氧化物和碳氢化合物。这些化合物在大气中受到紫外线的照射，产生二次污染物质—— 。
二氧化碳
酸雨
光化学烟雾
5.能源的开发与环境的关系
(1)人类的生存与发展需要 ，能源的开发与使用又会对环境______
______。
(2)一方面要大力提倡 ，另一方面要发展 能源以及天然气、清洁煤和核能等在生产及消费过程中对生态环境的污染程度低的______能源。
能源
造成
影响
可再生
节能
清洁
　下列关于能源的说法中，正确的是
A.煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能
B.由于能量不会凭空消失，也不会凭空产生，总是守恒的，所以节约能
源的意义不大
C.节约能源只要提高节能意识就行，与科技进步无关
D.水能是不可再生能源
例3
√
煤、石油、天然气等属于化石能源，最初来源可追溯到太阳能，故A正确；
能量是守恒的，但能量的品质降低了，由便于利用的变成不便于利用的，所以需要节约能源，B错误；
科技进步能提高能源的利用率，能更充分地利用有限的能源，故C错误；
水能在自然界可以再生，是可再生能源，D错误。
　(来自教材改编)如图是架在屋顶的太阳能热水器。已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量E0为7×103 J/(m2·s)。 一台热水器的聚热面积为2 m2，若每天相当于太阳直射热水器4 h，太阳能的20%可转化为水的内能，那么这个热水器一天内最多能利用的太阳能为多少？
例4
答案　4.032×107 J
根据题意可知，这个热水器一天内最多能利用的太阳能为Q＝ηE0St＝20%×7×103×2×4×3 600 J＝4.032×107 J。
　(来自教材)某地区的风速为14 m/s，空气的密度为1.3 kg/m3。若使风力发电机转动的风通过的截面积为400 m2，且风能的20%可转化为电能，则发电功率是多少(结果保留三位有效数字)？
例5
答案　1.43×105 W
经过时间t，通过截面的空气的质量为m＝ρSvt
风能E风＝mv2＝
转化为的电能E电＝20%E风＝
发电功率P＝ W≈1.43×105 W。
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< 三 >
课时对点练
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 D D D B D C A BCD
题号 9 10 答案 B 1 575 936 J
对一对
答案
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考点一　能量守恒定律　能量转移或转化的方向性
1.在能源消耗的过程中，我们无法把一些能源消耗产生的内能收集起来重新利用，这种现象叫作能量的耗散。对于能量耗散理解正确的是
A.能量耗散说明能量在不断地减少
B.能量耗散不遵循能量守恒定律
C.能量耗散说明能量不能凭空产生，但能量却可以凭空消失
D.能量耗散从能量的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
基础对点练
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答案
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答案
能量耗散是能量变成了无法收集利用的内能，能量不会减少，故A错误；
能量守恒定律适用于整个自然界，物质能量变化遵循能量守恒定律，故能量耗散遵循能量守恒定律，故B错误；
能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，故C错误；
能量耗散是一个宏观过程，代表着能量向不可收集利用的方向转化，反映出自然界中的宏观过程具有方向性，故D正确。
2.(2024·厦门市高二期中)关于能量的转化，下列说法中不正确的是
A.水力发电机把机械能转化为电能
B.燃气热水器把化学能转化为水的内能
C.洗衣机把电能转化为机械能
D.太阳能电池把太阳能转化为内能
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答案
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答案
水力发电机把机械能转化为电能，选项A正确，不符合题意；
燃气热水器把化学能转化为水的内能，选项B正确，不符合题意；
洗衣机把电能转化为机械能，选项C正确，不符合题意；
太阳能电池把太阳能转化为电能，选项D错误，符合题意。
3.低碳生活是一种绿色而又环保的新型生活方式，日常生活注意节电、节油、节气、节水，从点滴做起，保护环境，保护地球。下列关于能源与能量的理解正确的是
A.能量是守恒的，没有必要提倡节约能源
B.能量的耗散表明自然界的能量在利用过程中正在不断地消失
C.自然界中石油、煤炭等能源取之不尽，用之不竭，只需不断开发
D.人类应积极开发与利用风能、太阳能、水能等可再生的新能源
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答案
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答案
在能源的利用过程中，虽然能量在数量上并未减少，但可利用率越来越小，故仍需节约能源，故A错误；
能量的耗散表明自然界的能量在转化的过程中可利用率越来越小，但总量不会减小，故B错误；
自然界中石油、煤炭是亿万年前的大量生物的遗体在地层中经过一系列生物化学变化而生成的，在短时间内不能再生，是不可再生能源，故C错误；
风能、太阳能、水能是可再生能源，人类应多开发与利用，故D正确。
4.(2024·佛山市联考)有关能量守恒定律，下列说法正确的是
A.从广州开往深圳的动车停了下来，说明能量会凭空消失
B.按照能量守恒定律，能量总和不会增减
C.一块石头从罗浮山上滚下，其机械能没有变化
D.珠江的水能是用之不竭的
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答案
√
从广州开往深圳的动车停了下来，只是能量从一种形式的能转化为另一种形式的能，并不是能量会凭空消失，故A错误；
按照能量守恒定律，能量总和不会增减，故B正确；
一块石头从罗浮山上滚下，由于受到各种阻力的影响，其机械能会减小，故C错误；
受各种自然和社会因素的影响，水能并不是用之不竭的，故D错误。
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答案
考点二　能源的分类与利用　能源与社会发展
5.自然界存在多种能为人类提供生活、生产所需能量的能源，在下列几组能源中，属于可再生能源的一组是
A.水能、石油、核燃料 B.风能、煤炭、天然气
C.煤炭、石油、天然气 D.风能、水能、太阳能
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答案
√
煤炭、石油、天然气属于不可再生能源，风能、水能、太阳能属于可再生能源，故选D。
6.为了节能减排，我国大力发展新能源汽车。如图所示电源正在给电动汽车中的锂电池充电，下列说法正确的是
A.充电时电能全部转化为汽车的机械能
B.充电时电能全部转化为锂电池的化学能
C.汽车加速运动时锂电池减少的化学能部
分转化为汽车动能
D.汽车匀速运动时锂电池减少的化学能全部转化为汽车动能
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答案
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答案
充电时电能部分转化为锂电池的化学能，不是全部，选项A、B错误；
汽车加速运动时锂电池减少的化学能部分转化为汽车动能，部分转化为其他形式的能，选项C正确；
汽车匀速运动时动能不变，锂电池减少的化学能全部转化为其他形式的能，选项D错误。
7.下列有关风能的说法正确的是
①风能其实是太阳能的一种转换形式
②风能和水能、太阳能等都是清洁能源
③风力发电由风能转换为机械能，再转化为电能
④推广可利用太阳能、风能的城市照明系统，发展低碳经济和循环经济，有利于改善环境质量
A.①②③④ B.②③④
C.①②③ D.①②④
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答案
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答案
地球表面大量空气流动所产生的动能叫风能，而空气流动主要是由两地受阳光照射的强度不同而导致的温度差异引起的，故风能是太阳能的一种转换形式，故①正确；
风能和水能、太阳能等是可再生的绿色能源，故②正确；
风力发电的原理是风力带动风车叶片旋转，发电机在风车叶片转轴的带动下发电，实现能量从风能转换成机械能，再转化为电能，故③正确；
发展低碳经济和循环经济，推广利用太阳能、风能的城市照明系统，降低发电用的能耗，符合低碳环保理念，故④正确，综上所述，故选A。
8.(多选)关于能源的利用，下列说法中正确的是
A.由于我国煤和石油的储量十分丰富，所以太阳能和核能的开发并不十
分重要
B.能源的利用过程，实质上是能的转化和转移过程
C.现在人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气
D.煤、石油、天然气的化学能归根结底来自太阳能
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答案
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煤、石油和天然气是由千百万年前的动植物在长期的地质变迁中形成的。千百万年前的动物食用植物，而植物是靠吸收太阳的能量成长的，可以说煤、石油、天然气的化学能来自太阳能。目前人类使用的能源主要是煤、石油和天然气。能源燃烧时，将化学能转化为内能，内能又可转化为机械能和电能，人类在生产和生活中需要各种形式的能，我们可以根据需要把能源的能量转化成多种形式的能量，以供利用，所以能源的利用过程，实质上是能的转化和转移过程，我们的煤和石油尽管储量丰富，但终究有限，且利用后不能再生，所以开发和利用新能源，特别是核能和太阳能是解决能源问题的出路，故B、C、D正确。
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答案
9.(2024·江西卷)“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”是李白对庐山瀑布的浪漫主义描写。设瀑布的水流量约为10 m3/s，水位落差约为150 m。若利用瀑布水位落差发电，发电效率为70%，则发电功率大致为
A.109 W B.107 W
C.105 W D.103 W
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答案
能力综合练
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答案
由题知，Δt时间内流出的水量为m＝ρQΔt＝1.0×104Δt(kg)，发电过程中水的重力势能转化为电能，则有P＝×70%≈1.0×107 W，故选B。
10.(来自教科教材)地球大气上界垂直于太阳光线的单位面积在单位时间内所受到的太阳辐射的总能量，称为太阳常数。因观测方法和技术不同，得到的太阳常数不同。世界气象组织1981年公布的太阳常数是1 368 W/m2。太阳辐射在穿过大气层的过程中，由于大气对太阳辐射的吸收、反射和散射等作用，到达地面时的辐射强度会大大降低。此外如果有云层，其阻碍作用会更加强烈，因此各地地面接收到的太阳辐射相差较大。如果某地某段时间内到达地面的太阳辐射只有太阳常数的40%，在该地面处垂直于太阳光线放置一块面积为1 m2的太阳能电池板，如果该电池板接收太阳辐射把光能转化为电能的效率为80%，请你计算一下，1小时内它能产生多少电能？
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答案
答案　1 575 936 J
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答案
已知太阳常数为1 368 W/m2，到达地面的太阳辐射为太阳常数的40%，
太阳能电池板1小时接受的光能为W1＝40%×S0·S·t＝40%×1 368×1×
3 600 J＝1 969 920 J
太阳能电池板1小时转化的电能为W2＝W1×80%＝1 575 936 J。
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本课结束
第
十
二
章4　能源与可持续发展
分值：50分
[1~8题，每题4分]
考点一　能量守恒定律　能量转移或转化的方向性
1.在能源消耗的过程中，我们无法把一些能源消耗产生的内能收集起来重新利用，这种现象叫作能量的耗散。对于能量耗散理解正确的是
A.能量耗散说明能量在不断地减少
B.能量耗散不遵循能量守恒定律
C.能量耗散说明能量不能凭空产生，但能量却可以凭空消失
D.能量耗散从能量的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
2.(2024·厦门市高二期中)关于能量的转化，下列说法中不正确的是
A.水力发电机把机械能转化为电能
B.燃气热水器把化学能转化为水的内能
C.洗衣机把电能转化为机械能
D.太阳能电池把太阳能转化为内能
3.低碳生活是一种绿色而又环保的新型生活方式，日常生活注意节电、节油、节气、节水，从点滴做起，保护环境，保护地球。下列关于能源与能量的理解正确的是
A.能量是守恒的，没有必要提倡节约能源
B.能量的耗散表明自然界的能量在利用过程中正在不断地消失
C.自然界中石油、煤炭等能源取之不尽，用之不竭，只需不断开发
D.人类应积极开发与利用风能、太阳能、水能等可再生的新能源
4.(2024·佛山市联考)有关能量守恒定律，下列说法正确的是
A.从广州开往深圳的动车停了下来，说明能量会凭空消失
B.按照能量守恒定律，能量总和不会增减
C.一块石头从罗浮山上滚下，其机械能没有变化
D.珠江的水能是用之不竭的
考点二　能源的分类与利用　能源与社会发展
5.自然界存在多种能为人类提供生活、生产所需能量的能源，在下列几组能源中，属于可再生能源的一组是
A.水能、石油、核燃料
B.风能、煤炭、天然气
C.煤炭、石油、天然气
D.风能、水能、太阳能
6.为了节能减排，我国大力发展新能源汽车。如图所示电源正在给电动汽车中的锂电池充电，下列说法正确的是
A.充电时电能全部转化为汽车的机械能
B.充电时电能全部转化为锂电池的化学能
C.汽车加速运动时锂电池减少的化学能部分转化为汽车动能
D.汽车匀速运动时锂电池减少的化学能全部转化为汽车动能
7.下列有关风能的说法正确的是
①风能其实是太阳能的一种转换形式
②风能和水能、太阳能等都是清洁能源
③风力发电由风能转换为机械能，再转化为电能
④推广可利用太阳能、风能的城市照明系统，发展低碳经济和循环经济，有利于改善环境质量
A.①②③④ B.②③④
C.①②③ D.①②④
8.(多选)关于能源的利用，下列说法中正确的是
A.由于我国煤和石油的储量十分丰富，所以太阳能和核能的开发并不十分重要
B.能源的利用过程，实质上是能的转化和转移过程
C.现在人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气
D.煤、石油、天然气的化学能归根结底来自太阳能
[9题6分]
9.(2024·江西卷)“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”是李白对庐山瀑布的浪漫主义描写。设瀑布的水流量约为10 m3/s，水位落差约为150 m。若利用瀑布水位落差发电，发电效率为70%，则发电功率大致为
A.109 W B.107 W C.105 W D.103 W
10.(12分)地球大气上界垂直于太阳光线的单位面积在单位时间内所受到的太阳辐射的总能量，称为太阳常数。因观测方法和技术不同，得到的太阳常数不同。世界气象组织1981年公布的太阳常数是1 368 W/m2。太阳辐射在穿过大气层的过程中，由于大气对太阳辐射的吸收、反射和散射等作用，到达地面时的辐射强度会大大降低。此外如果有云层，其阻碍作用会更加强烈，因此各地地面接收到的太阳辐射相差较大。如果某地某段时间内到达地面的太阳辐射只有太阳常数的40%，在该地面处垂直于太阳光线放置一块面积为1 m2的太阳能电池板，如果该电池板接收太阳辐射把光能转化为电能的效率为80%，请你计算一下，1小时内它能产生多少电能？
答案精析
1.D　[能量耗散是能量变成了无法收集利用的内能，能量不会减少，故A错误；能量守恒定律适用于整个自然界，物质能量变化遵循能量守恒定律，故能量耗散遵循能量守恒定律，故B错误；能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，故C错误；能量耗散是一个宏观过程，代表着能量向不可收集利用的方向转化，反映出自然界中的宏观过程具有方向性，故D正确。]
2.D　[水力发电机把机械能转化为电能，选项A正确，不符合题意；燃气热水器把化学能转化为水的内能，选项B正确，不符合题意；洗衣机把电能转化为机械能，选项C正确，不符合题意；太阳能电池把太阳能转化为电能，选项D错误，符合题意。]
3.D　[在能源的利用过程中，虽然能量在数量上并未减少，但可利用率越来越小，故仍需节约能源，故A错误；能量的耗散表明自然界的能量在转化的过程中可利用率越来越小，但总量不会减小，故B错误；自然界中石油、煤炭是亿万年前的大量生物的遗体在地层中经过一系列生物化学变化而生成的，在短时间内不能再生，是不可再生能源，故C错误；风能、太阳能、水能是可再生能源，人类应多开发与利用，故D正确。]
4.B　[从广州开往深圳的动车停了下来，只是能量从一种形式的能转化为另一种形式的能，并不是能量会凭空消失，故A错误；按照能量守恒定律，能量总和不会增减，故B正确；一块石头从罗浮山上滚下，由于受到各种阻力的影响，其机械能会减小，故C错误；受各种自然和社会因素的影响，水能并不是用之不竭的，故D错误。]
5.D　[煤炭、石油、天然气属于不可再生能源，风能、水能、太阳能属于可再生能源，故选D。]
6.C　[充电时电能部分转化为锂电池的化学能，不是全部，选项A、B错误；汽车加速运动时锂电池减少的化学能部分转化为汽车动能，部分转化为其他形式的能，选项C正确；汽车匀速运动时动能不变，锂电池减少的化学能全部转化为其他形式的能，选项D错误。]
7.A　[地球表面大量空气流动所产生的动能叫风能，而空气流动主要是由两地受阳光照射的强度不同而导致的温度差异引起的，故风能是太阳能的一种转换形式，故①正确；风能和水能、太阳能等是可再生的绿色能源，故②正确；风力发电的原理是风力带动风车叶片旋转，发电机在风车叶片转轴的带动下发电，实现能量从风能转换成机械能，再转化为电能，故③正确；发展低碳经济和循环经济，推广利用太阳能、风能的城市照明系统，降低发电用的能耗，符合低碳环保理念，故④正确，综上所述，故选A。]
8.BCD　[煤、石油和天然气是由千百万年前的动植物在长期的地质变迁中形成的。千百万年前的动物食用植物，而植物是靠吸收太阳的能量成长的，可以说煤、石油、天然气的化学能来自太阳能。目前人类使用的能源主要是煤、石油和天然气。能源燃烧时，将化学能转化为内能，内能又可转化为机械能和电能，人类在生产和生活中需要各种形式的能，我们可以根据需要把能源的能量转化成多种形式的能量，以供利用，所以能源的利用过程，实质上是能的转化和转移过程，我们的煤和石油尽管储量丰富，但终究有限，且利用后不能再生，所以开发和利用新能源，特别是核能和太阳能是解决能源问题的出路，故B、C、D正确。]
9.B　[由题知，Δt时间内流出的水量为m=ρQΔt=1.0×104Δt(kg)，发电过程中水的重力势能转化为电能，则有P=×70%≈1.0×107 W，故选B。]
10.1 575 936 J
解析　已知太阳常数为1 368 W/m2，到达地面的太阳辐射为太阳常数的40%，
太阳能电池板1小时接受的光能为
W1=40%×S0·S·t=40%×1 368×1×3 600 J
=1 969 920 J
太阳能电池板1小时转化的电能为
W2=W1×80%=1 575 936 J。4　能源与可持续发展
［学习目标］　1.掌握能量守恒定律的内容，知道其重要意义。2.了解什么是能量耗散和能源品质降低，认识自然界中能量转移或转化的方向性(重点)。3.认识当前环境问题，增强环境保护和可持续发展的意识。
一、能量守恒定律　能量转移或转化的方向性
1.能量守恒定律
(1)能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式　　　　为其他形式，或者从一个物体　　　　到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量　　　　　。
(2)能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是在各种自然现象中普遍适用的一条规律。
(3)能量守恒定律的表达式
①E初=E末，初状态各种能量的总和等于　　　　状态各种能量的总和。
②ΔE增=ΔE减，某些能量的增加量等于其他能量的　　　　。
2.能量转移或转化的方向性
(1)一切与热现象有关的宏观自然过程都是　　　　的，即一切与热现象有关的宏观过程具有方向性。
①能量的转移具有　　　　：如热量可以自发地从高温物体传给低温物体，但不能自发地从低温物体传给高温物体。
②能量的转化具有　　　　：如电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化为内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们很难把这些内能收集起来重新利用。
(2)能量耗散
在能量转化过程中，散失到环境中的内能很难收集起来重新利用，这种现象叫能量的耗散。能量的耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有　　　　。
(3)能量的耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的　　　　降低了，从便于利用的能源变成　　　　　　　　的能源。这是能源危机的深层次的含义，也是自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源的根本原因。
能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解？
例1　(多选)下列关于能量转化的说法中，正确的是(　　)
A.能量在转化过程中，有一部分能量转化为周围环境中的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用
B.各种形式的能量在转化时，总能量是不变的
C.在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成了不便于利用的
D.各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的
例2　(多选)把刚煮好的热鸡蛋放在冷水中，过一会，鸡蛋的温度降低，水的温度升高，最后水和鸡蛋的温度相同。但是相反的过程，即原来温度相同的水和鸡蛋，过一会儿水的温度自发地降低，而鸡蛋的温度上升，这样的现象我们从来没看到过。燃料燃烧时一旦把热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用。电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化为内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们很难把这些内能收集起来重新利用。这些现象说明(　　)
A.在能源的利用过程中，能量会减少，能量守恒定律不成立
B.我们在利用能源时，能量会耗散，自然界可利用的能源会越来越少
C.与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，能量转化具有方向性
D.自然界中发生的能量转化都是不可逆的，各种能量最终都会转化为内能
二、能源的分类与应用　能源与社会发展
1.能源的分类
(1)不可再生能源：像煤炭、石油和天然气这类无法在短时间内再生的　　　　能源。
(2)可再生能源：像水能、风能这类在自然界可以　　　　的能源。
2.能源的开发与应用
近年来，我国在能源开发方面取得了很大成就，如太阳能发电、水力发电、风能发电、　　　　发电等。
3.能源与社会发展
(1)能源利用的三个时期：柴薪时期、　　　时期、　　　时期。
(2)能源是人类社会活动的　　　　　　。
4.煤炭和石油的燃烧对环境的危害
(1)燃烧时增加了大气中　　　　　　　　的含量，加剧了温室效应。
(2)因为煤炭和石油中常常含有硫，燃烧时形成的二氧化硫等物质使雨水的酸度升高，形成“　　　　”。
(3)内燃机工作时的高温使空气和燃料中的多种物质发生化学反应，产生氮的氧化物和碳氢化合物。这些化合物在大气中受到紫外线的照射，产生二次污染物质——　　　　　　。
5.能源的开发与环境的关系
(1)人类的生存与发展需要　　　　，能源的开发与使用又会对环境　　　　　　　。
(2)一方面要大力提倡　　　　，另一方面要发展　　　　能源以及天然气、清洁煤和核能等在生产及消费过程中对生态环境的污染程度低的　　　　能源。
例3　下列关于能源的说法中，正确的是(　　)
A.煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能
B.由于能量不会凭空消失，也不会凭空产生，总是守恒的，所以节约能源的意义不大
C.节约能源只要提高节能意识就行，与科技进步无关
D.水能是不可再生能源
例4　(来自教材改编)如图是架在屋顶的太阳能热水器。已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量E0为7×103 J/(m2·s)。 一台热水器的聚热面积为2 m2，若每天相当于太阳直射热水器4 h，太阳能的20%可转化为水的内能，那么这个热水器一天内最多能利用的太阳能为多少？
例5　(来自教材)某地区的风速为14 m/s，空气的密度为1.3 kg/m3。若使风力发电机转动的风通过的截面积为400 m2，且风能的20%可转化为电能，则发电功率是多少(结果保留三位有效数字)？
答案精析
一、
1.(1)转化　转移　保持不变　
(3)①末　②减少量
2.(1)不可逆　①方向性　②方向性　(2)方向性　(3)品质上　
不便于利用
思考与讨论
能量耗散和能量守恒并不矛盾。能量耗散表明，在能源利用的过程中，在可利用的品质上降低了，从便于利用变为不便于利用了，但是在能量的转化过程中，能量在数量上并没有减少。
例1　ABC　[根据能量守恒定律可知，无论在能量的转化还是在能量的转移过程中，能量的总量都是不变的；由能量的耗散知，在能量转化的过程中，有一部分能量转化为周围环境中的内能，而我们无法把这些内能收集起来重新利用，这表明，在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但是在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的，而自然界的总能量仍是守恒的，故选项A、B、C正确，D错误。]
例2　BC　[在能源的利用过程中，能量在数量上不会减少，能量守恒定律依然成立，但是能量会发生耗散，在可利用的品质上会降低，从便于利用的能源变成不便于利用的能源，自然界可利用的能源会越来越少，故A错误，B正确；与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，能量转化具有方向性，故C正确；自然界中发生的能量转化在自发情况下都是不可逆的，但在其他外在条件介入的情况下可以发生逆过程，能量的转移和转化具有方向性，各种能量最终都会转化为内能，故D错误。]
二、
1.(1)化石　(2)再生
2.核能
3.(1)煤炭　石油　(2)物质基础
4.(1)二氧化碳　(2)酸雨　
(3)光化学烟雾
5.(1)能源　造成影响　(2)节能　可再生　清洁
例3　A　[煤、石油、天然气等属于化石能源，最初来源可追溯到太阳能，故A正确；能量是守恒的，但能量的品质降低了，由便于利用的变成不便于利用的，所以需要节约能源，B错误；科技进步能提高能源的利用率，能更充分地利用有限的能源，故C错误；水能在自然界可以再生，是可再生能源，D错误。]
例4　4.032×107 J
解析　根据题意可知，这个热水器一天内最多能利用的太阳能为Q=ηE0St=20%×7×103×2×4×3 600 J
=4.032×107 J。
例5　1.43×105 W
解析　经过时间t，通过截面的空气的质量为 m=ρSvt
风能E风=mv2=
转化为的电能E电=20%E风=
发电功率P=== W
≈1.43×105 W。

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