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第20章
能源与能量守恒定律
宇宙的资源是有限的，而人口的过度膨胀，导致资源的匮乏，从而引发很多灾难性的问题。灭霸解决这一问题的思路是：让宇宙中一半的人口消失，从而使资源和人口取得平衡。宇宙又可以继续发展下去。
能源
能源问题至关重要
人类利用能源的历史
1、19世纪中叶以前，人类以薪柴为主要能源。
用途：做饭、取暖、照明。
2、19世纪中叶以后，世界进入煤炭时代。
用途：工厂、船舶、火车、火力发电。
3、20世纪60年代，进入石油时代。
用途：生产、汽车、航空航天。
煤炭、石油、天然气
是亿万年前的大量生物经过地壳变化，被埋藏在地下，受地层压力和温度的影响，缓慢地形成的可以燃烧的矿物质。称为化石能源。
短时间内，一旦被消耗，就不能再生，称为不可再生能源
本身就存在，可以直接利用的能源，称为一次能源
石油
加工转换
汽油、柴油、重油
一次能源
二次能源
从一次能源加工转换得到的能源，称为二次能源
能源危机
化石能源属于不可再生能源，经过长时间的大量使用，
已经日益枯竭
应对措施：发展新能源替换化石能源
新能源
①太阳能；②核能；③氢能；④电能；⑤风能；⑥海洋能；
⑦地热能
像太阳能、风能、海洋能这样的可以再生的，可以源源不断获得的能量称为可再生能源
太阳能
地球上所有的能量都来自于太阳
太阳能热水器
太阳能转化为 能
太阳能电池
太阳能转化为 能
太阳能制氢
太阳能转化为 能
一次、可再生、清洁能源
内
电
化学
核能
原子核内部的能量
核燃料，来自于矿石
核裂变
较重的原子核裂变为较轻的原子核
链式反应
中子轰击铀核，使铀核分裂，并产生新的中子，再次轰击铀核，然后产生连锁反应。
一次、不可再生、清洁能源
1kg铀-235全部裂变放出的能量相当于2700t标准煤燃烧放出的能量。原子弹中铀的质量约为15kg
原子弹——核裂变（不可控）
核电站——核裂变（可控制）
核能→内能
内能→机械能
机械能→电能
核潜艇——核裂变（可控制）
核潜艇是潜艇中的一种类型，指以核反应堆为动力来源设计的潜艇。由于这种潜艇的生产与操作成本，加上相关设备的体积与重量，只有军用潜艇采用这种动力来源。
核能
原子核内部的能量
核聚变（不可控）
太阳
氢弹
人造太阳
电能
光伏发电
特高压输电
二次、清洁能源
中国是在光伏发电领域的
世界第一
中国是拥有特高压输电线路最长、技术最为完备、专利数量最多的国家
风能、海洋能
一次、可再生、清洁能源
氢能
二次、清洁能源
能量的转移
从一个物体到另一个物体，从一个部分到另一个部分
特点：
能量的形式没有发生变化
能量的转化
能量的形式在发生变化
核
内
内
机械
机械
电
能量守恒定律
能量不能凭空产生，也不能凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从一种形式的能转化为另一种形式的能。在转移和转化过程中，能量的总量保持不变。
永动机是一种不需要外界输入能量或者只需要一个初始能量就可以永远做功（输出机械能）的机器。
不可能实现，因为违背了能量守恒定律
电动机工作时，
将电能转化为机械能
电动机线圈有电阻，会产生热量，所以还有一部分电能转化为内能
电能→机械能+内能
1000J
900J
100J
能量的转移和转化是有方向性的
①热量只能自发的从温度高的物体传递到温度低的物体
②摩擦生热：机械能转化为内能以后，这部分内能不可能再变回机械能

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