能源和可持續(xù)發(fā)展課

10.6能源和可持續(xù)發(fā)展教學(xué)目標(biāo)知識與技能1.理解能量耗散和品質(zhì)降低的概念。2.理解能源的利用實際上是能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程。3.了解常規(guī)能源的使用帶來的環(huán)境污染。4.了解開發(fā)新能源的方法和意義。過程與方法從日常生活現(xiàn)象了解能源，了解常規(guī)能源的儲量與人類需求的關(guān)系情感、態(tài)度與價值觀知道能源和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生探究知識的欲望和學(xué)習(xí)興趣教學(xué)重點：理解能源的概念和能源的使用與環(huán)境污染的關(guān)系．教學(xué)難點：能源的開發(fā)和利用與環(huán)境的關(guān)系．教學(xué)方法：探究教學(xué)教具：多媒體課件熱力學(xué)定律回顧1、熱力學(xué)第零定律（又叫熱平衡定律）

如果兩個系統(tǒng)同時分別與第三個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡，這個結(jié)論稱為熱平衡定律。作用是：給出了溫度的宏觀定義；為溫度的測量提供的理論依據(jù)，是溫度計測量物體溫度的原理。2、熱力學(xué)第一定律內(nèi)容：一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和．這個關(guān)系叫做熱力學(xué)第一定律．3、熱力學(xué)第二定律

內(nèi)容：在物理學(xué)中，反映宏觀自然過程的方向性的定律就是熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律的各種描述：克勞修斯表述（從熱傳導(dǎo)的方向性來表述）：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。開爾文表述（從能量轉(zhuǎn)化的方向性來表述）不可能從單一熱源取熱使之完全變?yōu)橛杏玫墓?，而不產(chǎn)生其它影響。奧斯特瓦爾德表述：

機(jī)械效率為1的熱機(jī)是不可能制成的。熱力學(xué)第二定律的序表述：一切自然過程總是沿著無序性增大的方向進(jìn)行。熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計概率表述：

孤立系統(tǒng)內(nèi)部所發(fā)生的自然過程總是從熱力學(xué)概率小的狀態(tài)向熱力學(xué)概率大的狀態(tài)自發(fā)進(jìn)行。熱力學(xué)第二定律的其他表述：摩擦生熱過程是不可逆的過程；

自由膨脹過程是不可逆的過程；

擴(kuò)散過程是不可逆的過程；熱力學(xué)第二定律的熵表述：一切自發(fā)地宏觀過程總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展，即沿著分子熱運動的無序性（混亂度）增大的方向進(jìn)行，直到熵增大到最大熱平衡狀態(tài)為止。這就是熱力學(xué)第二定律。4、熱力學(xué)第三定律熱力學(xué)零度（0K）不可能達(dá)到。即絕對零度不可能達(dá)到熱力學(xué)零度的特點：分子不運動，氣體壓強(qiáng)為零。

引入：自然界的一切變化，人類所有的活動，都伴隨著能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化，能量是一切物質(zhì)運動的源泉，是一切生命活動的基礎(chǔ)。能量守恒定律明確了能量的守恒性。我們在能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中利用能量，并不會使能的總量減少。那么為什么還要節(jié)約能源？

答案在熱力學(xué)第二定律中，因能量在數(shù)量上雖然守恒，但能量在轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化過程中卻具有方向性。根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知：內(nèi)能和其他形式的能轉(zhuǎn)化具有方向性，即其他形式的能可以自發(fā)地全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能自發(fā)且不能全額轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，根據(jù)熵與內(nèi)能的關(guān)系知：各種形式的能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，是無序程度較小的狀態(tài)向無序性較大的狀態(tài)的轉(zhuǎn)化，且是能夠自動發(fā)生、全額發(fā)生的。而且內(nèi)能較機(jī)械能、電能等其他形式的能等，是一種可再利用低的低品質(zhì)的能量。

根據(jù)已學(xué)知識，帶著下面問題仔細(xì)閱讀課文包括插圖、扉頁腳批、思考與討論及課后問題與練習(xí)、科學(xué)漫步等，回顧思考后回答問題：1、什么是能源？2、既然能量守恒，為什么還要節(jié)約能源？3、什么是能量耗散？能量耗散說明了什么？能量耗散導(dǎo)致什么結(jié)果？6、能量既然是守恒量，不可消滅，我們?yōu)槭裁催€要節(jié)約能源？

物質(zhì)（物質(zhì)運動）能量草、木材煤、煤油、蠟、汽油等物質(zhì)空氣水電流存在于自然界為人類提供化學(xué)能、光能、熱能機(jī)械能通過電動機(jī)機(jī)械能機(jī)械能水平運動燃燒流動

自然界中存在的能夠提供可利用能量的物質(zhì)叫做能源一、能源的定義二、能量耗散和品質(zhì)降低理解：在能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中，有序度較高的（集中度和品質(zhì)高）其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，成為更加分散和無序度更大的能量，最終流散到周圍環(huán)境中。2．能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性．3．能量耗散導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低1．能量耗散：我們沒有辦法把流散到周圍環(huán)境中內(nèi)能重新收集起來加以利用的現(xiàn)象叫能量耗散。三、能源的分類1、從來源上分來自地球以外天體（主要是太陽輻射能）煤、石油、天然氣等風(fēng)能、水能草木燃料生物質(zhì)能沼氣地球本身蘊藏的能源：地球與其他天體相互作用產(chǎn)生的能源：原子核能地?zé)崮艹毕芴栞椛淠艽髿馍郎夭痪鶆蛐纬娠L(fēng)（空氣動能）使水循環(huán)形成水流（水流能）被綠色植物微生物吸收食物煤石油天然氣（化學(xué)能）直接利用太陽灶使大地變熱被海水吸收太陽輻射地球上各種能源形成洋流（波浪能）注：地球上許多能源最終都直接或間接來自太陽輻射能4．按能源的利用，即可否被廣泛利用，可分為2、按能源原有形態(tài)是否改變，可將能源分為一次能源二次能源3．按能源能否“再生”，即自然界能否源源不斷的提供，可將能源分為可再生能源非再生能源非常規(guī)能源常規(guī)能源人們把煤、石油、天然氣叫做常規(guī)能源，目前人類消耗的能量主要是常規(guī)能源露天煤礦海上石油開采海上天然氣開采常規(guī)能源的儲藏是有限的．在以下能源中，①太陽能②風(fēng)能③水流能④電能⑤氫能源⑥核能⑦草木燃料⑧煤⑨波浪能⑩汽油⑾天然氣⑿酒精屬一次能源的有

，屬二次能源的有

；屬可再生能源的有

，是非再生能源的有

；屬于非常規(guī)能源的有

，是常規(guī)能源的有

。①②③⑥⑦⑧⑨⑾④⑤⑩⑿①②③⑤⑦⑨④⑥⑧⑩⑾⑿①②⑤⑥⑨⑿③④⑦⑧⑩⑾3、光化學(xué)煙霧：氮氧化合物和碳?xì)浠衔镌诖髿庵惺艿疥柟庵袕?qiáng)烈的紫外線照射后產(chǎn)生的二次污染物質(zhì)——光化學(xué)煙霧，主要成分是臭氧．四、能源與環(huán)境常規(guī)能源儲存量有限，且在利用過程中會帶來環(huán)境污染1、溫室效應(yīng)：溫室效應(yīng)是由于石油、煤炭、天然氣等燃燒時產(chǎn)生二氧化碳，增加了大氣里溫室氣體（二氧化碳、甲烷等）含量，由此形成的．2、酸雨：由煤、石油等燃料尤其是煤燃燒所釋放的酸性污染物質(zhì)二氧化硫（SO2）氮氧化合物等在降水過程中溶入雨水，形成酸雨．溫室效應(yīng)使得地面氣溫上升，兩極冰雪熔化。被酸雨毀壞的森林

因煤炭中含有較多的硫，燃燒時產(chǎn)生二氧化硫等酸性物質(zhì)，汽車尾氣中也含有大量酸性氣體，所以減少酸雨應(yīng)采取的措施有：一是少用媒做燃料或燃料脫硫；二是開發(fā)新能源減少煤的使用；三是多種植對SO2有較強(qiáng)吸收能力的植物，如美人蕉、銀杏、檸檬、法國梧桐等?？聪铝腥齽t材料，你有什么想說的？3、國際能源機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計，地球上的石油、天然氣、煤供人類開采的年限，分別只有40年、50年和240年?！?、我國的能源結(jié)構(gòu)▲1、我國和世界的能源消耗新能源的開發(fā)和利用成為當(dāng)務(wù)之急開發(fā)新能源太陽能氫能沼氣地?zé)岢毕?/p>

可燃冰開發(fā)新能源2、你認(rèn)為哪種新能源最有開發(fā)前途？1、你認(rèn)為或你知道還有哪些能源值得人類開發(fā)？3、談?wù)勎沂性诮鉀Q“能源問題”中，可以做哪些工作？綠色能源：在釋放能量或能量轉(zhuǎn)化過程中對環(huán)境不造成污染的能源叫綠色能源．

1．風(fēng)能2．水流（河流、潮汐）能．風(fēng)能和水流能是“可再生能源”而石油、煤炭是不可再生能源．3．太陽能4．核能等等．新疆風(fēng)車田發(fā)電葛洲壩水電站藏北利用太陽能的設(shè)備浙江秦山核電站太陽能太陽灶航天器太陽能熱水器太陽能發(fā)電裝置1、你能說說太陽能的特點嗎？2、目前利用太陽能的主要方法有哪些？氫能源你認(rèn)為氫能源有哪些優(yōu)點？你認(rèn)為目前不能大量使用氫能源的原因是什么？應(yīng)用氫能源，你有什么良策？沼氣能源什么地區(qū)適合發(fā)展沼氣能源？沼氣是怎么得到的？沼氣能源的使用應(yīng)注意什么？地?zé)崮艿責(zé)崮鼙鶏u地?zé)嵛鞑匮虬司責(zé)犭娬荆俏覈畲蟮牡責(zé)犭娬境毕艹毕艹毕男纬烧憬瓬貛X江廈潮汐發(fā)電站，是世界第三大潮汐發(fā)電站。可燃冰11月2日，新華社發(fā)布的一項消息說，一項針對南海北部的勘測顯示，那里的可燃冰儲量達(dá)到我國陸上石油總量的一半左右，這些可燃冰有望在2015年進(jìn)行試開采。對于可燃冰，你還想知道什么呢？資源豐富的南?？扇急扇急且环N天然氣水合物的俗稱，這種物質(zhì)在低溫和40多個大氣壓下才是穩(wěn)定的?？扇急竭_(dá)水面可以立即融化，同時成分中的甲烷開始燃燒。每立方米可燃冰可釋放164立方米甲烷?？扇急植紡V，資源豐富，據(jù)計算這種未來的能源可供人類使用上千年?？扇急s質(zhì)少，無污染。可燃冰雖好，但開采不易。請你出場留洋家在國慶節(jié)期間搬進(jìn)了漂亮的新居，他爸想安裝一臺燃?xì)鉄崴?，留洋學(xué)習(xí)了太陽能以后，力勸爸爸安裝一臺太陽能熱水器。請你幫助留洋，比較太陽能熱水器與燃?xì)鉄崴鞯膬?yōu)缺點，來說服留洋的爸爸。太陽能熱水器與其它熱水器

使用效益比較表

熱水器裝置類別太陽能熱水器燃?xì)鉄崴麟姛崴餮b置投資（元）30001000（加鋼瓶）600裝置壽命（年）1565每年燃料動力費（元）081067515年需總費用（元）30002560011925每年使用300天，每天洗浴人數(shù)：冬季4人，夏季9人。液化氣價格50元/15公斤，居民電價0.6元/度。填空：（1）太陽是個巨大的

球體，直徑為

的110倍，其中主要有

、

兩種元素，太陽表面的溫度可達(dá)

℃，內(nèi)部溫度可達(dá)

℃。（2）太陽不斷向周圍空間輻射能量，太陽輻射包括包括

、

、

。（3）地球上的許多能源都直接或間接來自

。（1）太陽是個巨大的氣態(tài)球體，直徑為地球的110倍，其中主要有H、He兩種元素，太陽表面的溫度可達(dá)5500℃，內(nèi)部溫度可達(dá)2×107

℃。（2）太陽不斷向周圍空間輻射能量，太陽輻射包括包括可見光、不可見光、各種微粒。（3）地球上的許多能源都直接或間接來自太陽輻射能。陽光科學(xué)家通過計算和測定發(fā)現(xiàn)，每分鐘射到垂直于陽光的１厘米2地球表面上的能量有8.16焦——太陽常數(shù)。請你計算一下，每分鐘射到地球上的能量是多少？地球上接受太陽輻射的總功率為多少？抽象S垂=πr2=3.14×(6.37×108)2≈1.27×1018cm2?P=W/t≈8.16×1.27×1018÷60

≈1.7×1017瓦能源調(diào)查報告愛護(hù)我們的地球珍惜能源活動目的:了解地球能源活動口號:愛護(hù)地球愛護(hù)我們的家活動步驟:一搜尋能源情況,

掌握目前世界能源概況,

分析世界能源所面對的問題;二搜集目前世界針對能源問題所提出的解決方法;三提出我們自己的解決辦法.步驟一:了解地球能源方法：使用網(wǎng)絡(luò)資源，采用搜索引擎，

如：

關(guān)鍵字：能源能源危機(jī)新能源愛護(hù)我們的地球珍惜能源什么是能源?一切能量的來源都可以視為能源能源是宇宙的推動力，是系統(tǒng)作功能力的量化特性，能源可以是動能、位能、熱能。能源的形式有很多(例如熱力、電力等)，而且一種能源形式可以轉(zhuǎn)化成另一種形式

愛護(hù)我們的地球珍惜能源能源有哪些種類?從其產(chǎn)生的方式以及是否可再利用的角度可分為:

一次能源和二次能源，可再生能源和不可再生能源；

根據(jù)使用的情況又可分為:常規(guī)能源和新型能源

愛護(hù)我們的地球珍惜能源能源危機(jī)--------讓世界頭痛的問題隨著人民生活水平的日益提高,經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展,地球所儲備的能源越來越不能滿足生產(chǎn)生活的需要,于是世界各個地方就出現(xiàn)了不同程度的能源缺乏問題,也就是人們常聽到的所謂的“電荒”,“油荒”,“水荒”等等.愛護(hù)我們的地球珍惜能源能源危機(jī)--------讓世界頭痛的問題能源問題一直是人們所關(guān)注的問題,因能源問題所引起的環(huán)境及世界局勢和平問題,也是不容忽視的.

面對能源問題,世界是又是怎樣去對待的呢?步驟二:如何解決能源問題?目前還沒有真正解決能源問題的辦法,但是已經(jīng)有越來越多的人認(rèn)識到這是一個很嚴(yán)肅的問題,也是一個關(guān)于所有人的問題.人類目前主要還是從兩個方面去入手:愛護(hù)我們的地球珍惜能源合理利用現(xiàn)有能源.節(jié)約使用能源,研發(fā)新的能源使用方式,減少能源使用給環(huán)境帶來的污染;開發(fā)新能源,替代不可再生資源.如使用乙醇代替汽油;利用風(fēng)能太陽能發(fā)電等等.步驟二:如何解決能源問題?愛護(hù)我們的地球珍惜能源珍惜能源,步驟三:我們該做些什么?從我做起,從身邊做起,從現(xiàn)在做起!能源危機(jī)讓我們想到的問題…象這樣下去,會有能源用盡的一天嗎?我們的地球還會存在嗎?珍惜能源,愛護(hù)我們的地球,就是愛護(hù)我們的家!再見小結(jié)：課堂鞏固練習(xí)：1．下列資源中：①草木②風(fēng)③石油、天然氣④水⑤氫⑥礦⑦太陽光⑧沼氣⑨液化氣⑩電⑾汽油⑿地?zé)幔?）屬于能源的有

（填編號）（2）從能源利用角度看，屬于非常規(guī)能源的有

，是常規(guī)能源的有

。從能源的存在形式是否改變看，屬一次能源的有

，屬二次能源的有

。從能源能否再生看，屬可再生能源的有

，是非再生能源有