能源核能的教案

能源核能的教案第1頁/共26頁2012年7月4日，三峽水電站32臺(tái)機(jī)組全部投入工作。自2003年三峽工程正式開始發(fā)電，到2012年7月之間，三峽電站發(fā)電量累計(jì)達(dá)到5648億千瓦時(shí)，相當(dāng)于從滾滾長(zhǎng)江中撈起了近2億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減排二氧化碳4億噸、二氧化硫500多萬噸。三峽水電站是如何發(fā)電的呢？第2頁/共26頁電能只是人類生活、生產(chǎn)活動(dòng)中廣為使用的能量的一種。人類的生活、生產(chǎn)活動(dòng)，無法離開能量的使用。提高上游水位增加水的勢(shì)能高水位的水快速向下流推動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電機(jī)在水輪機(jī)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)發(fā)電三峽水電站的發(fā)電原理第3頁/共26頁

能夠提供熱、光、機(jī)械能和電能等各種形式的能量來源就叫能源。一、能源概念

我們的生活中都用到哪些能源呢？第4頁/共26頁

鉆木取火這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)，使人類實(shí)現(xiàn)了從利用自然火到利用人工火的轉(zhuǎn)變。開啟了人類以柴薪為主要能源的時(shí)代。

柴薪主要通過砍伐森林獲得，大面積的砍伐森林嚴(yán)重破壞地球的生態(tài)平衡。同時(shí)由于燃燒柴薪獲取能量的效率較低，人類仍需要開發(fā)其他的能源。二、人類利用能源的歷程第5頁/共26頁蒸汽機(jī)的發(fā)明令人類成功地將燃燒獲取的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。實(shí)現(xiàn)了以機(jī)械動(dòng)力大規(guī)模代替人力和畜力的新時(shí)代，人類的主要能源從柴薪轉(zhuǎn)向熱值更高的煤。煤、石油、天然氣是千百萬年前埋在地下的動(dòng)、植物經(jīng)過漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代形成的，所以稱為化石能源。這三種能源是當(dāng)今世界一次能源的三大支柱。第6頁/共26頁

1．能直接從自然界獲取的能源稱為一次能源煤石油風(fēng)能地?zé)崮芩苋?、能源的類型?頁/共26頁

2．由一次能源經(jīng)過加工得到的能源稱為二次能源汽油、柴油風(fēng)力發(fā)電水力發(fā)電太陽能發(fā)電地?zé)岚l(fā)電第8頁/共26頁一次能源二次能源天然氣化石能源煤石油核能電能汽油風(fēng)能太陽能水能地?zé)崮懿裼湍茉捶诸惖?頁/共26頁如果把全世界的能源消耗量折合成熱值為2.93×107J/kg的標(biāo)準(zhǔn)煤來計(jì)算，1950年為26億噸，1987年為110多億噸，2003年接近140億噸，2007年達(dá)到160億噸。四、21世紀(jì)的能源趨勢(shì)第10頁/共26頁

化石能源是現(xiàn)代人類文明所需的主要能源。由于其屬于不可再生的資源，所以總有使用殆盡的一天。而且在開采化石能源的過程中因意外而對(duì)環(huán)境的破壞也十分嚴(yán)重。所以開發(fā)新能源、更好地利用已知能源是全球范圍的重要課題。

20世紀(jì)40年代，科學(xué)家發(fā)明了可以控制核能釋放的裝置——核反應(yīng)堆，拉開了以核能為代表的新能源利用的序幕。第11頁/共26頁核能第二十二章第２節(jié)第12頁/共26頁1．原子結(jié)構(gòu)H2O分子以水分子為例：它由一個(gè)氧原子和兩個(gè)氫原子組成。一、核能第13頁/共26頁H原子由原子核和核外電子組成。（1）氫原子由原子核和一個(gè)核外電子組成。原子核有一個(gè)質(zhì)子，質(zhì)子帶正電荷，核外電子帶負(fù)電荷。二者電荷量相同。第14頁/共26頁O（2）

氧原子由原子核和八個(gè)核外電子組成。原子核有八個(gè)質(zhì)子和八個(gè)中子，由于中子不帶電，所以正負(fù)電荷量仍然相同。第15頁/共26頁質(zhì)量較大的原子核發(fā)生分裂或者質(zhì)量較小的原子核相互結(jié)合時(shí)，就有可能釋放出驚人的能量，這就是核能。2．核能質(zhì)子和中子依靠強(qiáng)大的核力緊密地結(jié)合在一起。要使它們分裂或結(jié)合都是極其困難的。第16頁/共26頁1938年，科學(xué)家用中子轟擊質(zhì)量比較大的鈾235原子核，使其發(fā)生了裂變。1kg鈾全部裂變，釋放的能量超過2000t煤完全燃燒時(shí)釋放的能量。用中子轟擊鈾核，鈾核才能發(fā)生裂變，放出能量。外界中子停止轟擊，裂變也就停止了。怎樣才能讓裂變繼續(xù)下去呢？1．發(fā)生裂變的條件二、裂變第17頁/共26頁那么，地球上的能源是否是無盡的呢？

將火柴搭成左下圖所示結(jié)構(gòu)，點(diǎn)燃第一根火柴后，會(huì)發(fā)生什么？2．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

用中子轟擊鈾235原子核，鈾核在分裂時(shí)，會(huì)釋放出核能，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生幾個(gè)新的中子，這些中子會(huì)繼續(xù)轟擊其他鈾核。于是就導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)裂變，并釋放出大量核能，這就是裂變中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。想想議議第18頁/共26頁核電站的核心設(shè)備是核反應(yīng)堆。核反應(yīng)堆是原子核發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的場(chǎng)所。1942年,人類利用核反應(yīng)堆第一次實(shí)現(xiàn)了可控制的鈾核裂變。目前，全世界已經(jīng)建成了幾百座核電站，核電發(fā)電量接近全球發(fā)電量的1/5。3．核電站利用核能發(fā)電第19頁/共26頁二次能源電能不造成空氣污染不排放CO2消耗核能源少發(fā)電成本低產(chǎn)生放射性廢料排熱量大建廠成本大核泄漏污染大核能發(fā)電的利弊第20頁/共26頁鏈?zhǔn)椒磻?yīng)如果不加以控制，大量原子核就在一瞬間發(fā)生裂變。釋放出極大的能量。在人類實(shí)現(xiàn)可控核裂變大約三年后，即1945年，利用不加控制的核裂變制造的毀滅性武器——原子彈爆炸了。第21頁/共26頁將質(zhì)量較小的原子核結(jié)合起來，也會(huì)釋放出巨大的核能。氘氚氦核中子氘核與氚核在超高溫下結(jié)合形成氦核和一個(gè)中子，能釋放大量核能。這一過程就是聚變。三、聚變能量聚變第22頁/共26頁氘核和氚核都屬于氫核的一種。大量氫核的聚變，可以在瞬間釋放驚人的能量。氫彈利用的就是聚變瞬間釋放的能量?？煽鼐圩兩形磳?shí)

現(xiàn)，海水中蘊(yùn)藏著豐

富的氘核，科學(xué)家預(yù)

言，通過可控聚變來

利用核能，將有望徹

底解決人類能源問題。第23頁/共26頁

1．人們的生產(chǎn)和生活中利用能源