九年級(jí)物理能源與可持續(xù)發(fā)展

九年級(jí)物理能源與可持續(xù)發(fā)展第1頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日能源的分類第2頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日中國石油危機(jī)第3頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日能源的分類１、按其形成和來源分類：

（1）來自太陽輻射的能量，如：太陽能、煤、石油、天然氣、水能、風(fēng)能、生物能等。

（2）來自地球內(nèi)部的能量，如：核能、地?zé)崮堋＃?）天體引力能，如：潮汐能。第4頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日能源的分類２、按開發(fā)利用狀況分類：（2）新能源，是目前尚未廣泛利用而正在積極研究以便推廣利用的一次能源。如：核能、地?zé)?、海洋能、太陽能、風(fēng)能。（1）常規(guī)能源，是指當(dāng)前被廣泛利用的一次能源。如：煤、石油、天然氣、水能、生物能。

第5頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日能源的分類３、按轉(zhuǎn)換傳遞過程分類：（2）二次能源，由一次能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換以后得到的能源產(chǎn)品如：沼氣、汽油、柴油、焦炭、煤氣、蒸汽、火電、水電、核電、太陽能發(fā)電、潮汐發(fā)電、波浪發(fā)電等。（1）一次能源，是指直接取自自然界沒有經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換的各種能量和資源。如：煤、石油、天然氣、水能、風(fēng)能、核能、海洋能、生物能。第6頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日能源的分類４、按屬性分類：（2）非可再生能源，則不能自然再生。如：煤、石油、天然氣、核能、油頁巖。（1）可再生能源，指具有自然恢復(fù)能力，不會(huì)隨本身的轉(zhuǎn)化或人類的利用而日益減少的能源。如：太陽能、地?zé)?、水能、風(fēng)能、生物能、海洋能。第7頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日世界能源儲(chǔ)量及需求第8頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日世界能源儲(chǔ)量及需求現(xiàn)在世界能源消耗中90%以上是不可再生能源。其中：石油大約占40%，煤大約占30%，天然氣大約占20%。按現(xiàn)在的能源消耗，世界上的石油、天然氣和煤等生物化石能源將在幾十年至200年內(nèi)逐漸耗盡。第9頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日世界能源儲(chǔ)量及需求地球上不可再生能源情況種類儲(chǔ)量（按標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)）／1012kg已探明潛在煤9002700石油10036天然氣7460鈾13001600第10頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日世界能源儲(chǔ)量及需求人類對(duì)能源需求情況年份需求量（按標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)）/1012kg年份需求量（按標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)）/1012kg19807.5202015.019847.8204018.0200011.0206021.0第11頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日世界能源儲(chǔ)量及需求我國已探明的煤、石油和天然氣的儲(chǔ)藏量能源已探明的儲(chǔ)量數(shù)量在世界中的地位煤1.5萬億噸1位石油70億噸6位天燃?xì)?3.3萬億立方米16位第12頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日世界能源儲(chǔ)量及需求我國能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：富煤、貧油、少氣在21世紀(jì)前50年內(nèi)，世界能源的發(fā)展趨勢(shì)仍將以化石燃料為主。隨著石油、天然氣資源的日漸短缺和潔凈煤技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，煤炭的重要性和地位還會(huì)逐漸提升。根據(jù)我國資源狀況和煤炭在能源生產(chǎn)及消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比例，以煤炭為主體的能源結(jié)構(gòu)在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變。我國能源資源的基本特點(diǎn)（富煤、貧油、少氣）決定了煤炭在一次能源中的重要地位。我國煤炭資源總量為5．6萬億噸，其中已探明儲(chǔ)量為1萬億噸，占世界總儲(chǔ)量的11%，（石油占2.4%，天然氣占1.2%）。建國以來，煤炭在全國一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)中的比例長(zhǎng)期占70%以上，2001年全國開采量近13億噸。第13頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日世界能源儲(chǔ)量及需求

專家預(yù)測(cè)，據(jù)有關(guān)部門預(yù)測(cè)，到2005年，全國一次能源生產(chǎn)量為12．3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中煤炭為7．85億噸標(biāo)準(zhǔn)煤(折合11億噸原煤)，仍占63．8%。專家預(yù)測(cè)，在本世紀(jì)前30年內(nèi)，煤炭在我國一次能源構(gòu)成中仍將占主體地位。按現(xiàn)有的能源消耗量來計(jì)算,我國煤、石油、天然氣等不可再生能源的開采年限僅為40年。第14頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日世界能源儲(chǔ)量及需求第15頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日能源利用中的問題及相應(yīng)對(duì)策能源利用中的問題主要包括以下三個(gè)方面：１、傳統(tǒng)能源煤、石油、天然氣隨著不斷開采逐漸枯竭，俗稱“能源危機(jī)”。２、能源利用中硫化物、碳氧化合物和粉塵的大量排放造成對(duì)環(huán)境及生態(tài)的破壞。３、由于突發(fā)事件引起的能源的短缺或能量供應(yīng)的中斷。第16頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日新能源的開發(fā)利用核能的開發(fā)利用核能主要是原子能，是從鈾礦石中提取的核燃料，與煤炭相比，1千克鈾的原子核所釋放出的熱量大約相當(dāng)于2500噸煤炭燃燒時(shí)放出的熱量。核電站的優(yōu)勢(shì)突出表現(xiàn)為：其體積小，運(yùn)輸方便；而且能減少運(yùn)輸費(fèi)用，在地殼中儲(chǔ)量巨大，足以讓人類使用很長(zhǎng)時(shí)間；燃燒時(shí)清潔，不會(huì)對(duì)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重污染……第17頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日核能的成就雖然首先被應(yīng)用于軍事目的，但其后就實(shí)現(xiàn)了核能的和平利用，其中最重要也是最主要的是通過核電站來發(fā)電。

第18頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日1942年12月2日，第一座核反應(yīng)堆首次實(shí)現(xiàn)自持的鏈?zhǔn)椒磻?yīng),宣告人類社會(huì)進(jìn)入了"原子能時(shí)代"。1954年，第一座核電站建成。經(jīng)過50年的發(fā)展，核電已成為30多個(gè)國家（大多數(shù)為發(fā)達(dá)國家）能源組成中不可忽略的部分。到1985年底，世界上已投入使用的核電站反應(yīng)堆共374座，裝機(jī)容量近2.5億千瓦，核發(fā)電量約占世界總電量的15%。截至2000年底，全世界正在運(yùn)行的核動(dòng)力堆共有438座，總裝機(jī)容量為351兆千瓦，所提供的電力的16%。法國核電占總電力的74.6%，比利時(shí)56.8%，瑞典39%，日本33.8%，德國30.6%，英國22%，美國20%，中國為1.2%。第19頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日我國的核電站：浙江秦山核電站廣東大亞灣核電站第20頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日第21頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日秦山核電站廠區(qū)一景，左上角圓柱體建筑為核反應(yīng)堆外景第22頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日秦山一期1號(hào)機(jī)組總控制臺(tái)第23頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日秦山二核一號(hào)機(jī)組第24頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日2002年投入使用的秦山二核汽輪機(jī)廠房

第25頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日第26頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日大亞灣核電站全貌第27頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日太陽能的開發(fā)和利用太陽能利用的形式很多，例如：太陽能集熱為建筑供暖、供熱水，用太陽能電池驅(qū)動(dòng)交通工具和其它動(dòng)力裝置等等，這些都屬于太陽能小型、分散的利用形式。太陽能大型、集中的利用形式，則是太空發(fā)電。在距離地面三萬多公里高空的同步衛(wèi)星上，太陽能電池每天24小時(shí)均可以發(fā)電，而且效率高達(dá)地面的10倍。太空電能可以通過對(duì)人體無害的微波向地面輸送。第28頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日太陽能跟蹤系統(tǒng)主要經(jīng)營的產(chǎn)品有太陽能路燈、太陽能庭院燈、太陽能殺蟲燈、太陽能草坪燈、LED燈源、太陽能跟蹤系統(tǒng)、控制器（路燈、系統(tǒng)）、逆變器（正弦波、修正波）、便攜電源（分體式、一體式、戶用型）、太陽能電池組件（單晶、多晶）、太陽能紅綠燈、太陽能黃閃燈、太陽能指示牌、太陽能道釘?shù)忍柲苈氛?biāo)志第29頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日太陽能路燈第30頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日太陽能樹枝燈第31頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日太陽能電池板第32頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日第33頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日第34頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日地?zé)崮艿拈_發(fā)利用目前世界上已有近二百座地?zé)岚l(fā)電站投入了運(yùn)行，裝機(jī)容量數(shù)百萬千瓦。研究表明，地?zé)崮艿奶N(yùn)藏量相當(dāng)于地球煤炭?jī)?chǔ)量熱能的1.7億倍，可供人類消耗幾百億年，真可謂取之不盡、用之不竭，今后將優(yōu)先利用開發(fā)。第35頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日“地球動(dòng)力”公司設(shè)計(jì)的地?zé)岚l(fā)電站運(yùn)行示意圖

第36頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日其他新能源的開發(fā)利用風(fēng)能

風(fēng)能利用技術(shù)的不斷革新，使這種豐富的無污染能源正重放異彩。據(jù)估計(jì)，二三十年內(nèi)，風(fēng)力發(fā)電量將要占?xì)W共體電占全國總電力的30%左右。第37頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日氫能

氫是宇宙中含量最豐富的元素之一，可以提取出無窮無盡的氫。氫運(yùn)輸方便，用作燃料不會(huì)污染環(huán)境，重量又輕，優(yōu)點(diǎn)很多。俄羅斯試著用氫作為“圖-155”型飛機(jī)的燃料已經(jīng)初步獲得成功，各國也正積極試驗(yàn)用氫作為汽車的燃料。氫無疑也是人類未來要優(yōu)先利用的能源之一。第38頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日波浪能

主要的開發(fā)形式是海洋潮汐發(fā)電。80年代中期挪威成功地建成一座小型潮汐發(fā)電站，讓漲潮的海水沖進(jìn)有一定高度的貯水池，池水下溢即可發(fā)電。已經(jīng)在設(shè)計(jì)的單座潮汐電站，其它發(fā)電量可供一個(gè)30萬人口的城市使用。第39頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日氫能

氫是宇宙中含量最豐富的元素之一，可以提取出無窮無盡的氫。氫運(yùn)輸方便，用作燃料不會(huì)污染環(huán)境，重量又輕，優(yōu)點(diǎn)很多。俄羅斯試著用氫作為“圖-155”型飛機(jī)的燃料已經(jīng)初步獲得成功，各國也正積極試驗(yàn)用氫作為汽車的燃料。氫無疑也是人類未來要優(yōu)先利用的能源之一。第40頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日生物能第41頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日中國南海發(fā)現(xiàn)可燃冰發(fā)育區(qū)能解人類能源危機(jī)第42頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日月球資源將挽救地球?qū)沓霈F(xiàn)的能源危機(jī)第43頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日世界能源趨勢(shì)原因解決能源危機(jī)的途徑能源消耗持續(xù)增長(zhǎng)人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展①提高能源利用率②開發(fā)和利用新能源③節(jié)約能源化石能源逐漸枯竭它們不可再生，開采不斷，已日趨枯竭新能源開發(fā)加快，比重越來越大技術(shù)的革新和進(jìn)步，有核能、太陽能、風(fēng)能、潮汐能等一、21世紀(jì)的能源趨勢(shì)第44頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日二、能源消耗對(duì)人類和環(huán)境的影響

1．當(dāng)今主要能源即化石能源，其燃燒排放出大量二氧化碳、二氧化硫、粉塵等有害物質(zhì)，污染空氣、環(huán)境，危害人體健康，并使溫室效應(yīng)加劇．2．大量酸性氣體形成酸雨，使水、土壤酸化，對(duì)植物、建筑物、金屬構(gòu)件造成危害．3．一些欠發(fā)達(dá)國家過分依靠柴薪能源，加劇水土流失和沙漠化，破壞生態(tài)平衡．

4．核電站的核廢料會(huì)產(chǎn)生有害輻射，一旦泄露將危害人類及動(dòng)植物和周邊環(huán)境，即使深埋地下也會(huì)污染地下水．第45頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日一、能源問題取之不盡用之不竭影響

1．由于世界人口的急劇增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，能源的消耗持續(xù)增長(zhǎng)．而作為人類的主要能源又不是_______________、____________的，因此進(jìn)入21世紀(jì)將會(huì)出現(xiàn)能源危機(jī)． 2．人類在能源革命的進(jìn)程中給自己帶來了便利，也給環(huán)境造成了________．環(huán)境溫室效應(yīng)水土流失沙漠化

3．大量燃燒化石能源勢(shì)必會(huì)造成________________污染和_____________的加劇，過分依靠柴薪能源，加劇了___________和___________．第46頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日

二、未來能源的條件

1．足夠豐富、足夠便宜． 2．相關(guān)技術(shù)必須成熟，可以保證__________使用． 3．必須足夠________、________，可以保證不會(huì)嚴(yán)重影響環(huán)境．大規(guī)模豐富清潔第47頁，共50頁，2023年，2月20日，星期日

熱值q/J·m3當(dāng)?shù)貎r(jià)格

元/m3每戶月平均

用氣量/m3更換爐具費(fèi)用/元煤氣

約4×107960天然氣

約8×10715370

[例題]能源問題是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的三大基本要素之一． (1)能源家族中：柴薪、煤炭、石油、天然氣、水能、風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮艿龋诖罅亢挠酶鞣N能源時(shí)，會(huì)造成空氣污染的有____________________________，會(huì)造成水土流失和沙漠化的有_______