內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化成電能,電能可以轉(zhuǎn)化成光能、內(nèi)能或機械能……既然能量是守恒的,不會憑空消失,為什么我們還要節(jié)約能源呢?
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)化為其他形式,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,能量的總量保持不變。 這個規(guī)律叫作能量守恒定律(law f energy cnservatin)。
在電路中,電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,負載又將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、光能和機械能
思考:把剛煮好的熱雞蛋放到冷水中,過一會,雞蛋的溫度降低,水的溫度升高,最后二者溫度相同。是否可以發(fā)生這樣的現(xiàn)象:原來溫度相同的雞蛋和水,過一會水的溫度自發(fā)地降低,而雞蛋的溫度上升?
能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性
一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的,即一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都有方向性。
2.能量的轉(zhuǎn)化具有方向性:如機械能可以自發(fā)地完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,但內(nèi)能不能自發(fā)地且不能完全轉(zhuǎn)化為機械能。
1.能量的轉(zhuǎn)移具有方向性:如熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體,但不能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體。
在能量轉(zhuǎn)化過程中,散失到環(huán)境中的內(nèi)能很難收集起來重新利用,這種現(xiàn)象叫能量的耗散。
能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性。
電池中的化學能轉(zhuǎn)化為電能,電能又通過燈泡轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能,熱和光被其他物質(zhì)吸收之后變成周圍環(huán)境的內(nèi)能。
耗散的能量損失了嗎?那為什么還要節(jié)約能源呢?
能量耗散表明,在能源的利用過程中,能量的總量守恒,但在可利用的品質(zhì)上降低了,從便于利用的能源變成不便于利用的能源。這是自然界的能量雖然守恒,但需要節(jié)約能源的根本原因。
1.能源:凡是能夠提供可利用能量的物質(zhì)統(tǒng)稱為能源。
2.不可再生能源: 煤炭、石油和天然氣是目前人類生產(chǎn)、生活中使用的主要能源,這類能源又叫作化石能源?;茉礋o法在短時間內(nèi)再生,所以這類能源被叫作不可再生能源。
水能、風能、潮汐能等能源,歸根結(jié)底來源于太陽能。這些能源在自然界可以再生,叫作可再生能源。
截至2022年9月底,我國光伏發(fā)電裝機3.58億千瓦。穩(wěn)坐全球第一把交椅。
至2018年底,我國水電總裝機容量約3.5億千瓦、年發(fā)電量約1.2萬億千瓦時,雙雙繼續(xù)穩(wěn)居世界第一。
截至2020年上半年,我國風電占總發(fā)電量的比重達6.3%,但與歐洲仍有較大的差距,這意味著我國風電產(chǎn)業(yè)成長空間巨大。
到2020年,中國核電機組數(shù)量將達到90余臺,從裝機容量上講,將超過法國,成為世界第二的核電大國,僅次于美國。
一些質(zhì)量較大的原子核在裂變成較輕的原子核時,會釋放出驚人的能量。同樣質(zhì)量的化學燃料與核燃料相比,如果都進行了完全反應,核燃料釋放出的能量要遠遠大于化學燃料釋放出的能量??煽刂频牧炎兎磻尫懦龅哪芰?,可以很好地被人們所利用。核電站就是利用可控核裂變來發(fā)電的。我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的三代百萬千瓦級核電技術(shù)電站——華龍一號,其安全指標和技術(shù)性能已達到國際最先進的三代水平。我國的核能發(fā)電技術(shù)已居于世界領先地位。
能源是人類社會活動的物質(zhì)基礎
自工業(yè)革命以來,煤和石油成為人類的主要能源。到了20世紀50年代,世界石油和天然氣的消耗量超過了煤炭。
煤炭和石油資源是有限的
1.溫室效應:溫室效應是由于大氣里溫室氣體(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的,石油和煤炭燃燒時產(chǎn)生二氧化碳。
2.酸雨:大氣中酸性污染物質(zhì),如二氧化硫、二氧化碳、氫氧化物等,在降水過程中溶入雨水,使其成為酸雨,煤炭中含有較多的硫,燃燒時產(chǎn)生二氧化硫等物質(zhì)。
3.光化學煙霧:氮氧化合物和碳氫化合物在大氣中受到陽光中強烈的紫外線照射后產(chǎn)生的二次污染物質(zhì)——光化學煙霧。
【練習1】(2022·廣西·高二學業(yè)考試)能源可劃分為一次能源和二次能源。自然界以現(xiàn)成形式提供的能源稱為一次能源;需要依靠其他能源的能量間接制取的能源稱為二次能源。下列敘述正確的是( ?。〢.水能是二次能源B.電能是二次能源C.天然氣是二次能源D.焦爐氣是一次能源
【練習2】關(guān)于能量和能源,下列說法中正確的是( ?。〢.化石能源是清潔能源;水能是可再生能源B.能量耗散說明能量在轉(zhuǎn)化過程中沒有方向性C.在能源的利用過程中,由于能量在數(shù)量上并未減少,所以不需要節(jié)約能源D.能量耗散現(xiàn)象說明:在能量轉(zhuǎn)化的過程中,雖然能的總量并不減小,但能量品質(zhì)降低了
【練習3】(2022·山西太原·高二階段練習)能量的耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性,下列哪些現(xiàn)象屬于能量的耗散( ?。〢.利用水能發(fā)電轉(zhuǎn)變成電能B.利用太陽能發(fā)電轉(zhuǎn)變成電能C.電池的化學能轉(zhuǎn)變成電能D.火爐把房間的溫度升高
【練習4】(2022·江蘇常州·高二階段練習)研究影響風力發(fā)電機發(fā)電功率P的模型如圖所示。風對葉片做功,將部分風能轉(zhuǎn)化為電能。設葉片的旋轉(zhuǎn)半徑為r、風速恒為v、空氣質(zhì)量分布均勻且密度恒定,則(????)A.P ∝ rv3 B.P ∝ r2v2C.P ∝ r2v3D.P ∝ rv4
【練習5】(多選)(2022·浙江·長興縣教育研究中心高二期中)如圖為裝在屋頂上的太陽能電池板,每塊電池板的面積為2m2。晴天時,電池板每平方米每分鐘接收到的太陽能為6×104J,電池板的光電轉(zhuǎn)化效率為25%。以下說法正確的是( ?。〢.太陽能為可再生能源B.電池板的光電轉(zhuǎn)化效率25%表示此過程能量不守恒C.晴天時太陽照射2h,每塊電池板的產(chǎn)生的電能1.44×107JD.晴天時的一天,一塊電池板產(chǎn)生的電能可以提供十盞60W的白熾燈正常工作20小時

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