二十一世紀，誰掌握了新能源，誰就掌握了整個世界！ ——韓方明(中國首席能源專家）
電站有一個高塔，塔頂上裝有鍋爐，塔的周圍裝有平面反射鏡，它把陽光反射后集中在鍋爐上，把鍋爐內(nèi)的工作物質(zhì)水加熱成高溫高壓蒸汽。高溫高壓蒸汽通過管道輸送到汽輪發(fā)電機。
雷電是大氣中的一 種放電現(xiàn)象。雷雨云在 形成過程中，一部分積 聚起正電荷，另一部分 積聚起負電荷，當這些 電荷積聚到一定程度時， 就產(chǎn)生放電現(xiàn)象。
打雷放電時間極短，但電流異常強大。放電 時產(chǎn)生的強光，就是閃電。閃電時釋放出的大量 熱能，能使局部空氣溫度瞬間升高1萬—2萬攝氏 度。
我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過，在只有重力和彈力做功的情形下，系統(tǒng)內(nèi)的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，但其和保持不變，即服從機械能守恒定律。
那么，當其它形式的能量如電能、內(nèi)能、化學(xué)能、光能等參與轉(zhuǎn)化時，是否也服從類似的規(guī)律呢？
一 1（1）能量的轉(zhuǎn)化
一 1（1）能量的轉(zhuǎn)移
剛煮好的雞蛋放入涼水中
一 1（2）什么是永動機
據(jù)說很久很久以前，在印度有一個被地主壓迫 的可憐人，他每天被迫干好多活，終于有一天， 這個 可憐的年輕人厭倦了這種生活，他就想 ：有沒有一種 機器可以代替我干活呢? 它只干活不休息，也不需要 什么能量 ，要是有的話就太好了。據(jù)說這個就是最早的關(guān)于永動機的想法 。這個 思想的火 花在1200年前從印度出發(fā)， 傳到了伊斯蘭 教世界， 并傳到了西方。
一 1（2）永動機的夢想
上世紀20年代德國一個設(shè)計，這是一個能夠永遠運動下去的汽車，想想看這個永動機為什么不行？
大約在1570年，意大利有一位教授叫泰斯 尼爾斯，提出用磁石的吸力可以實現(xiàn)永動機。 他的設(shè)計如圖所示，A是一個磁石，鐵球C受磁 石吸引可沿斜面滾上去， 滾到上端的E處，從小 洞B落下，經(jīng)曲面BFE 返回，復(fù)又被磁石吸引， 鐵球就可以沿曲面軌道 連續(xù)運動下去。
一 1（2）永動機夢想的破滅
此外，人們還提出過利用輪子的慣性、 細管子的毛細作用、 電磁力、流水等獲得有 效動力的種種永動機設(shè)計方案，但都無一例 外地失敗了。層出不窮的永動機設(shè)計方案，都在科學(xué) 的嚴格審查和實踐的無情檢驗下一一失敗了。 1775年，法國科學(xué)院宣布“本科學(xué)院以后不 再審查有關(guān)永動機的一切設(shè)計”。
一 1（2）永動機的啟示
制造永動機的美好夢想雖然破滅了，但 是，反思這一失敗的探索過程，它從反面給 人類以啟迪：永動機不可能制成，是不是說 明自然界存在著一條法則，它使我們不可能 無中生有地獲得能量？也就是說自然界各種 能量之間存在著一定的轉(zhuǎn)化關(guān)系。
一 2. 能量守恒定律的建立過程邁爾
1840到1841年初，德國的邁爾在一艘海輪上當了幾個月的隨船醫(yī)生。 這段旅程成為了他在物理學(xué)上作出 成就、從醫(yī)學(xué)的途徑得出能量守恒 的結(jié)論的起點。邁爾認為， 熱能、化學(xué)能、機械能都是等價的，而且是可以相互轉(zhuǎn)化的。1842年邁爾從“無不生有，有不變無”和“原因等于結(jié)果”的觀念出發(fā)，表述了物理、化學(xué)過程中各種力(能)的轉(zhuǎn)化和守恒的 思想。邁爾是歷史上第一個提出能量守恒定律的人。
邁爾(1814－1878)
一 2. 能量守恒定律的建立過程焦耳
1840年，他發(fā)現(xiàn) 將通電的金屬絲放入 水中，水會發(fā)熱，通 過精密的測試，焦耳 發(fā)現(xiàn)了電熱之間的關(guān) 系——焦耳定律。 焦耳從1840—— 1878年近40年的時間里，研究了電流熱效應(yīng)， 研究了空氣壓縮時溫度的升高，以及化學(xué)，機 械作用之間的聯(lián)系，他做了400多次實驗，為 能量守恒定律的確立奠定了堅實的實驗基礎(chǔ)。
一 2. 能量守恒定律的建立過程亥姆霍茲
亥姆霍茲（1821—1894），德國物理學(xué)家和生 理學(xué)家。1821年10月31日生于柏林波茨坦的一個中學(xué) 教師家庭。中學(xué)畢業(yè)后在軍隊服役8年，取得公費進 入在柏林的皇家醫(yī)學(xué)科學(xué)院，并常在柏林大學(xué)旁聽。1842年獲醫(yī)學(xué)博士學(xué)位后，被任命為波 茨坦駐軍軍醫(yī)。 1847年他在新成立的德國物理 學(xué)會發(fā)表了著名的“關(guān)于能量的守 恒”的講演，第一次用數(shù)學(xué)方式系 統(tǒng)地闡述了能量守恒原理。
一 3. 能量守恒定律的內(nèi)容
能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失， 它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種的形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變 。某種形式的能減少，一定有其他形式的能 量增加，且減少量和增加量一定相等．某個物 體的能量減少，一定存在其他物體的能量增 加，且減少量和增加量一定相等。
一 4. 能量守恒定律的意義
能量守恒定律同生物進化論、細胞的發(fā)現(xiàn)被 恩格斯譽為19世紀的三個最偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。能量守恒定律是在無數(shù)實驗事實的基礎(chǔ)上建 立起來的，是哲學(xué)和自然科學(xué)長期發(fā)展和進步的結(jié)果，是，是大自然普遍和諧性的一種表現(xiàn)形式。機械能守恒定律只是能量守恒定律的特例。
二 能源和能量耗散 1. 能源分類
能源：凡是能夠提供可利用能量的物質(zhì)統(tǒng) 稱為能源。 能源可分為常規(guī)能源和新能源兩類。常規(guī)能源：煤、石油和天然氣等。新能源： 太陽能、風能、潮汐能、地熱能
我們?nèi)祟愂褂媚茉吹臍v史又是怎么樣的呢？
二 2. 人類對能源的利用經(jīng)過了三個時期
柴薪時期出現(xiàn)年代： 五六十萬年前
火的使用是人類在能源利用上的第一個 里程碑，它使人類脫離了茹毛飲血的時代。
蒸汽機的廣泛使用，帶動了工業(yè)革命和 資本主義社會的成長。
煤炭時期出現(xiàn)年代： 2000年前
石油時期出現(xiàn)年代：19世紀80年代
內(nèi)燃機的發(fā)展推動了19世紀末，20世紀 初開始的機械化和電氣化進程。
三 3 為什么要節(jié)約能源（1）能源短缺
2015年世界能源統(tǒng)計年鑒的最新數(shù)據(jù)顯 示，世界石油總儲量為1.15萬億桶，僅供開采 41年；全球天然氣儲量為186.9萬億立方米，僅 供開采52.8年。世界煤炭探明儲量只能滿足目前生產(chǎn)和生活水平114年的全球需要。
溫室效應(yīng)使全球氣候變暖
“我覺得，地球上60億人都應(yīng)該向我們說抱歉。” 圖瓦盧居民Mitiana Trevr在斐濟蘇瓦接受廣州日報記者采訪時說
50年之后，海水漲潮時圖瓦盧這個國家將不會有任何一塊土地能露在海面上。
20年之后威尼斯將從地圖上永遠消失35年之后馬爾代夫?qū)⒊了诖蠛Ｖ? 50年之后南北極冰川減少90% 70年之后冰風暴席卷地球 100年之后，地球毀容。 全球幾乎有一半的城市將會在50年內(nèi)被海水淹沒，而深圳，廣州，上海，天津，福州 東京，夏威夷，包括澳大利亞黃金海岸在內(nèi)的所有海岸線將會全面縮短！
二 3（2）環(huán)境惡化
化石燃料 (煤和燃油) 的燃燒
燃料的化學(xué) 能一部分轉(zhuǎn)化為 食物的內(nèi)能，最 終都轉(zhuǎn)化為周圍 環(huán)境的內(nèi)能而散失掉。
二 3（3）能量耗散
能量耗散表明，在能源的利用過程中， 即在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量在數(shù)量上并未 減少，但在可利用的品質(zhì)上卻降低了，從便 于利用變成不便于利用的了，這是能源危機 更深層次的含義，也是“自然界的能量雖然 守恒，但還是要節(jié)約能源”的根本原因。
這說明能量的耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性．
能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性
內(nèi)能總是自發(fā)地從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移 而不會自發(fā)的由低溫物體向高溫物體轉(zhuǎn)移
機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 而內(nèi)能不可全部轉(zhuǎn)化為機械能而不引起其他變化 意味著熱機的效率不可能達到1000/0
能量的耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性。 正是因為能量轉(zhuǎn)化的方向性，能量的利用受這種方向性的制約，所以能量的利用是有條件的，也是有代價的．
通過以上分析我們知道了：
太 陽 能
新 疆 達 坂 風 力 發(fā) 電 廠
深 圳 大 亞 灣 核 電 站
一、能量守恒定律 1. 能量守恒定律建立的依據(jù) （1）能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移 （2）永動機不可能制成2. 能量守恒定律的建立過程 邁爾 焦耳 亥姆霍茲3. 能量守恒定律的內(nèi)容4. 能量守恒定律的意義
二、能源和能量耗散 1. 能源的分類2. 能源與社會發(fā)展3. 為什么要節(jié)約能源 （1）能源短缺 （2）環(huán)境惡化 （3）能量耗散作業(yè)：創(chuàng)新設(shè)計
小結(jié)：能量守恒定律與能源
風的機械能轉(zhuǎn)移到帆船上
例1、指出下列現(xiàn)象中能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移情況：（1）人在跑步時，身體發(fā)熱 （ 　　?。?）風吹動帆船前進 （　　 ）（3）放在火爐旁的冷水變熱 （ 　 ）（4）電流通過燈泡，燈泡發(fā)光 （　　 ）（5）植物進行光合作用 （　 ?。?）用毛巾反復(fù)擦背，感覺后背熱了 （ ?。?br/>例2、下列對能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的認識正確的是 A.某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加 B.某個物體的能量減少．必然有其他物體的能量增加 C.不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機器——永動機是不可能制成的 D.石子從空中落下，最后靜止在地面上，說明機械能消失了
注意： 能量守恒定律是指能量的總量不變，但更重要的是指轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中的守恒。在不同形式的能量間發(fā)生轉(zhuǎn)化，在不同的物體間發(fā)生轉(zhuǎn)移。
既然能量是守恒的，不可能消滅，為什么我們還要節(jié)約能源？
例3、下列說法中正確的是 A.不同形式能量的轉(zhuǎn)化是通過做功來實現(xiàn)的 B.做功的過程總是伴隨著能量的轉(zhuǎn)化（或轉(zhuǎn)移） C.某種形式的能量增加10J，一定有其他形式的能量減少10J D.某個物體的能量減少10J，一定有其他物體的能量增加10J
例4、在一間隔熱很好的密閉房間中，把正在工作的電冰箱門打開，室內(nèi)空氣溫度將 A．升高． B．不變． C．降低 D．不可能升高．
例5、近年來，在公交車和出租車中推行用天然氣代替汽油作燃料的改革，取得了顯著的進展，走上街頭你會發(fā)現(xiàn)不少公交車和出租車上印有“CNG”的標記，代表它們是以天然氣作為燃料的汽車則推廣這一改革的主要目的是A．延長發(fā)動機的壽命 B．促進地方經(jīng)濟和西部發(fā)展C．減少大氣污染 D．節(jié)約能源
例6、一個物體沿粗糙斜面勻速滑下，則下列說法正確的是? ?A、物體機械能不變，內(nèi)能也不變? ?B、物體機械能減小，內(nèi)能不變? ?C、物體機械能減小，內(nèi)能增大，機械能與內(nèi)能總量減小? ?D、物體機械能減小，內(nèi)能增大，機械能與內(nèi)能總量不變

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10. 能量守恒定律與能源

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