高考物理必考知識點：能量守恒定律與能源

高考物理必考知識點：能量守恒定律與能源

一、能量的轉(zhuǎn)化與守恒

1.化學能：由于化學反響，物質(zhì)的分子結構變化而產(chǎn)生的能量。

2.核能：由于核反響，物質(zhì)的原子結構發(fā)生變化而產(chǎn)生的能量。

3.能量守恒定律：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)

化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而能的總量保持

不變。

?內(nèi)容：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他

形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，

能量的總量保持不變C

即

E機械能1+E其它1=E機械能2+E其它2

?能量耗散：無法將釋放能量收集起來重新利用的現(xiàn)象叫能量耗散，

它反映了自然界中能量轉(zhuǎn)化具有方向性。

二、能源與社會

1.可再生能源：可以長期提供或可以再生的能源。

2.不可再生能源：一旦消耗就很難再生的能源。

3.能源與環(huán)境：合理利用能源，減少環(huán)境污染，要節(jié)約能源、開發(fā)新能

源。

三、開發(fā)新能源

1.太陽能

2.核能

3.核能發(fā)電

4、其它新能源：地熱能、潮汐能、風能。

能源的分類和能量的轉(zhuǎn)化

能源品種繁多，按其來源可以分為三大類：一是來自地球以外的太陽

能，除太陽的輻射能之外，煤炭、石油、天然氣、水能、風能等都間接來

自太陽能；第二類來自地球本身，如地熱能，原子核能（核燃料鈾、牡等存

在于地球自然界）；第三類那么是由月球、太陽等天體對地球的引力而產(chǎn)生

的能量，如潮汐能。

【一次能源】指在自然界現(xiàn)成存在，可以直接取得且不必改變其根本形

態(tài)的能源，如煤炭、天然氣、地熱、水能等。由一次能源經(jīng)過加工或轉(zhuǎn)換

成另一種形態(tài)的能源產(chǎn)品，如電力、焦炭、汽油、柴油、煤氣等屬于二次

能源。

【常規(guī)能源】也叫傳統(tǒng)能源，就是指已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛利用的能源。

表2T所統(tǒng)計的幾種能源中如煤炭、石油、天然氣、核能等都屬一次性非

再生的常規(guī)能源。而水電那么屬于再生能源，如葛洲壩水電站和未來的三

峽水電站，只要長江水不干涸，發(fā)電也就不會停止。煤和石油天然氣那么

不然，它們在地殼中是經(jīng)千百萬年形成的（按現(xiàn)在的采用速率，石油可用

幾十年，煤炭可用幾百年），這些能源短期內(nèi)不可能再生，因而人們對此

有危機感是很自然的。

【新能源】指以新技術為根底，系統(tǒng)開發(fā)利用的能源。其中最引人注目

的是太陽能的利用。據(jù)估計太陽輻射到地球外表的能量是目前全世界能量

消費的1.3萬倍。如何把這些能量收集起來為我們所用，是科學家們十分

關心的問題。植物的光合作用是自然界“利用〃太陽能極為成功的范例。

它不僅為大地帶來了郁郁蔥蔥的森林和養(yǎng)育萬物的糧菜瓜果，地球蘊藏

的煤、石油、天然氣的起源也與此有關。尋找有效的光合作用的模擬體系、

利用太陽能使水分解為氫氣和氧氣及直接將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿榷际钱?/p>

今科學技術的重要課題，一直受到各國政府和工業(yè)界的支持與鼓勵。

以上是從能源的使用進行分類的方法，假設從物質(zhì)運動的形式看，不

同的運動形式，各有對應的能量，如機械能（包括動能和勢能）、熱能、電

能、光能等等。各種形式的能量可以互相轉(zhuǎn)化，如動能可與勢能互相轉(zhuǎn)化

（建筑工地打夯的落錘的上、下運動所包括的能量轉(zhuǎn)化過程）；化學能可與

電能互相轉(zhuǎn)化（化學電池和電解就是實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化的兩種過程）。在能量相

互轉(zhuǎn)化過程中，盡管做功的效率因所用工具或技術不同而有差異，但是

折算成同種能量時，其總值卻是不變的，這就是能量轉(zhuǎn)化和能量守恒定

律，這是自然界中一條極為根本的定律（另一條為質(zhì)量守恒定律），也是識

破各式各樣永動機的有力判據(jù)。在能量轉(zhuǎn)化過程過中，未能做有用功的局

部稱為“無用功〃，通常以熱的形式表現(xiàn)。

物質(zhì)體系中，分子的動能、勢能、電子能量和核能等的總和稱為內(nèi)能。

內(nèi)能的絕對值至今尚無法直接測定，但體系狀態(tài)發(fā)生變化時，內(nèi)能的變

化以功或熱的形式表現(xiàn)，它們是可以被精確測量的。體系的內(nèi)能、熱效應

和功之間的關系式為：

△E=Q+W

其中是體系內(nèi)能的變化，Q是體系從外界吸收的熱量事是外界對

體系所做的功。這就是著名的熱力學第一定律的數(shù)學表達式，也就是能量

守恒定律的數(shù)學表達式。應用上述公式時，要注意各種物理量的正、負號，

即：

△E——（十）體系內(nèi)能增加，（-）體系內(nèi)能體系減少；

Q——(+)體系吸收熱量，(-)體系放出能量；

W——(+)外界對體系做功，(-)體系對外界做功。

例如1.00g乙醇在78.3。(2時氣化，需吸收854J的熱，這些乙醇由液

態(tài)變成氣態(tài)，在101kPa壓力下所做的體積膨脹功為63.2J,這是體系對

外界所做的功，應為負值，所以該體系內(nèi)能的變化=[854+(-

63.2)]J=+791J,Z\E為正值，即體系內(nèi)能增加了791Jo

能源的利用，其實就是能量的轉(zhuǎn)化過程。如煤燃燒放熱使蒸汽溫度升高

的過程就是化學能轉(zhuǎn)化為蒸汽內(nèi)能的過程；高溫蒸汽推動發(fā)電機發(fā)電的過

程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能的過程；電能通過電動機可轉(zhuǎn)化為機械能；電能通過