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第5节 能源开发与可持续发展
第十一章 物理学与能源技术
课程讲授
新课导入
本课小结
我来闯关
1.认识能源消耗对环境的影响。
2.了解世界和我国的能源状况，对于能源的开发利用有可持续发展的意识。
3.收集资料，讨论能源的利用带来的环境影响，如大气污染、酸雨、温室效应等，探讨应该采取的对策。
素养目标
现在人们利用的主要能源是什么？
煤
石油
天然气
在利用这些能源的过程中，有哪些问题
新课导入
一、能源利用中的问题及其相应对策
1.能源危机
传统能源煤、石油、天然气随着不断开采而面临枯竭。
目前，世界能源消耗中90%以上是不可再生能源，不可再生能源到本世纪末,除煤炭外都将开采殆尽,“能源危机” 之说绝不是危言耸听！
可开采量
2.环境污染
温室效应：过量的二氧化碳、氟氯烃（又称氟利昂）等气体排放到大气中后,会集聚成一个温室气体层,使地球表面的辐射热不易向空间散发出去,导致全球的平均温度升高,形成了温室效应.
温室效应会造成,海平面上升,出现极端高温、生物圈的平衡遭破坏.
一、能源利用中的问题及其相应对策
热岛效应：化石能源通过燃烧转化为内能，相当一部分内能没有被有效利用，从而造成了热污染。汽车尾气造成空气污染和城市热岛效应。
城市里，大量烟尘和废气阻碍了地表热量向外辐射。另外，城市中的建筑物、混凝土和沥青路面，改变了地表的反射率和蓄热能力，使得城市气温比周围农村的高。
一、能源利用中的问题及其相应对策
酸雨：燃料燃烧还生成二氧化硫、氮氧化物、粉尘和一氧化碳等有害物质。产生的酸性物质最终会形成酸雨。
被酸雨严重腐蚀的汉白玉石柱
酸雨对森林的破坏
酸雨的形成过程
一、能源利用中的问题及其相应对策
3.能源利用中的安全问题
由于突发事件引起能源短缺或能量供应中断——能源安全问题。
2003年发生在美国和加拿大的“大停电”
2008年我国南方地区出现的“冰灾”
一、能源利用中的问题及其相应对策
4.解决能源问题的方法
(1)一方面必须形成全民节能意识，注重技术创新，提高能源利用效率，减少废气、废物排放；
(2)另一方面依靠科学技术创新开发核能、太阳能、风能、地热能等清洁型能源，加强能源利用中的防护措施，提高能源使用的安全性。
理想的新能源须满足的条件
安全清洁、足够丰富、技术成熟、足够便宜。
一、能源利用中的问题及其相应对策
二、新能源的开发与利用
重核裂变释放能量，少量的核原料在核反应堆中持续释放巨大的能量。只要做好技术保护，核能是没有污染的。
1.核能的开发与利用
(1)核裂变发电
现在核（裂变）发电技术已经成熟，秦山核电站是中国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦压水堆核电站。
田湾核电站
秦山核电站
大亚湾核电站
中国已是全球第四大核电国家， 2020年将跃居世界第二
二、新能源的开发与利用
(2)可控核聚变发电
要从根本上满足人类对能源的需求，还期待物理学在可控核聚变研究中实现质的突破。 核聚变的原料（氘）在海水中的含量约为4.0×1013t,可满足人类数十亿年。
我国的核聚变实验装置
二、新能源的开发与利用
2.太阳能的开发与利用
光电转化：太阳能电池可以将太阳能转变为电能；在航空、航天、交通、通信等领域中有较为广泛的应用。
太阳能
电能
二、新能源的开发与利用
太阳能热发电站
集热塔 加热水，通过水蒸气推动汽轮机发电
定日镜 追着太阳转，反射阳光
二、新能源的开发与利用
　　2010年上海世博会中国馆采用了大量先进的太阳能科技，整座世博园的太阳能发电装置每年预计节电约420 万千瓦时，减排二氧化碳约4 100 吨。
二、新能源的开发与利用
　　右图为世界上最大的太阳能发电厂之一的帕赛尔工厂。坐落在美国加州的赛尔帕工厂有52 000 块电池板，这些电池板能容纳将近四百万块太阳能电池。在一个阳光明媚日子，它的产电力可以达到11 兆瓦，足以为8 000个家庭供电。每年减少二氧化碳的排放1.3 万吨。
二、新能源的开发与利用
光热转化：用集热器收集阳光中的能量来加热水等物质。实现了把太阳能转化为内能。
太阳能
内能
二、新能源的开发与利用
集热器的原理
二、新能源的开发与利用
太阳能汽车
绿色建筑
二、新能源的开发与利用
3.地热能的开发与利用
地热资源：是指地球陆地表面以下10 km深度以内，温度为15～400 oC的地热能量。
水热型
地压型
热干岩型
岩浆型
地热类型：
二、新能源的开发与利用
地热发电站
二、新能源的开发与利用
4.其他新能源的开发与利用
风能
海洋能
生物能
氢能
其他新能源：
二、新能源的开发与利用
课堂小结
1.如图所示是一种利用新能源的路灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。这种设计最合理的应用是（ ）
A.小风扇是一个美化城市的时尚装饰
B.小风扇是用来给太阳能电池散热的
C.太阳能电池同时向小风扇和路灯供电
D.小风扇是小型风力发电机，它和太阳能电池共同向路灯供电
D
我们一起来闯关
2.在核电站的发电过程中，核能的获取途径及能量转化顺序正确的是(　　)
A.聚变：核能→内能→化学能→电能
B.聚变：核能→内能→机械能→电能
C.裂变：核能→内能→机械能→电能
D.裂变：核能→内能→化学能→电能
C
我们一起来闯关
3.开发新能源是本世纪人类关注的热点之一，除了开发新能源，我们还应该从节约身边的能源做起，下列符合节约能源且安全的做法是(　　)
A.冰箱开门后不及时关门
B.白天尽量采用自然光
C.用燃气炉取暖
D.用洗衣机每次洗一件衣服
B
我们一起来闯关
4.“低碳环保”是当今世界的主题，在煤、石油、太阳能中，有可能成为今后理想能源的是　 　；目前核电站一般利用的是　 　（选填“核聚变”或“核裂变”）时产生的能量。
核裂变
太阳能
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