資源簡介

(共32張PPT)
第2節 新能源的發展
第二十二章 能源與可持續發展
知識點
核能
知1－講
1
1. 原子結構
2. 核能 質量較大的原子核發生分裂或者質量較小的原子核相互結合時釋放的能量。
知1－講
3. 注意
(1)通常情況下，質子、中子依靠強大的核力緊密結合在一起，原子核十分牢固。若原子核發生分裂或結合，就會釋放驚人的能量。
(2)核能來源于物質原子核的變化，與分子的運動情況無關，即核能不同于內能。
(3)與化石燃料一樣，核燃料在自然界是有限的，核能屬于不可再生能源。
知1－講
深度理解
用類比法理解原子的核式結構：
原子的核式結構與太陽系結構類似：太陽系的中心是太陽，各行星圍繞太陽運動；原子的中心是原子核，在原子核周圍有一定數量的電子在繞核運動。
知1－練
例 1
下列有關核能的說法正確的是( )
A. 使原子核分裂或結合需要驚人的能量，這些能量叫核能
B. 核能是原子核動能和勢能的總和
C. 核能是質子和中子的動能和勢能的總和
D. 原子核分裂或結合時釋放出的能量就是核能
知1－練
解題秘方：本題利用定義辨析法和比較法解答。理解核能的定義和獲得途徑。
解析：核能是原子核分裂或結合時釋放出來的巨大能量，不是使原子核分裂或結合所需要的能量；核能和機械能是兩個完全不同的概念。機械能是宏觀物體動能和勢能的總和。

答案：D

知1－練
1. 關于原子核、核能， 下列說法正確的是( )
A. 夸克是不可再分的最小微粒
B. 原子核由中子和電子組成
C. 自然界核能的儲量是有限的
D. 核能是二次能源
C
知2－講
知識點
裂變和聚變
2
1.裂變
(1)定義 ：科學家發現用中子轟擊質量比較大的鈾2 3 5 原子核， 鈾核會分裂成兩個質量中等大小的原子核， 同時釋放出巨大的能量，這種現象叫裂變。
知2－講
(2)鏈式反應
用中子轟擊鈾235 原子核，鈾核分裂時釋放出核能，同時還會產生幾個新的中子，這些中子又會轟擊其他鈾核……于是就導致一系列鈾核持續裂變，并釋放出大量核能。
使用核能要防止發生核泄漏。
知2－講
(3)應用
①核電站：控制核裂變反應的速度。
②原子彈：不控制核裂變反應的速度。
知2－講
(4)核電站的能量轉化(圖1)
知2－講
知識拓展
核電站的優點：
(1)只需要消耗很少的燃料，就可以產生大量的電能。
(2)核電站不排放煙塵和二氧化碳、二氧化硫等氣體，對環境的污染較小。
(3) 從長遠看，核電站的發電成本低于火力發電。
知2－講
2. 聚變
(1)定義：兩個質量較小的原子核聚合成一個質量較大的原子核，并釋放出巨大能量的過程。
(2)應用：氫彈。氫彈的威力比原子彈的威力更大。
(3)注意
①聚變也稱熱核反應。
②科學家正在不斷地探索如何實現可控核聚變，如何利用可控核聚變釋放的核能。
知2－講
特別提醒
對比法理解裂變與聚變分別如圖2甲、乙所示。
知2－練
例 2
核電站、原子彈、氫彈都是原子核發生改變的
過程中釋放出巨大的核能，關于它們釋放核能的途徑，下列說法正確的是( )
A. 它們都是利用原子核的裂變釋放出巨大的核能
B. 它們都是利用原子核的聚變釋放出巨大的核能
C. 核電站、原子彈是通過原子核的裂變釋放出巨大的核能，氫彈是通過原子核的聚變釋放出巨大的核能
D. 核電站、原子彈是通過原子核的聚變釋放出巨大的核能，氫彈是通過原子核的裂變釋放出巨大的核能
知2－練
解析：核電站是利用鈾原子核裂變時放出的核能來發電的；原子彈是利用重核裂變在極短時間內釋放出巨大能量的原理制成的；而氫彈則是利用輕核聚變的原理制成的。
答案：C
知2－練
2. 近年來， 我國新一代人造太陽“ 中國環流三號” 取得重大科研進展。“ 中國環流三號” 反應原理與太陽類似， 通過 _______(填“ 核裂變”或“核聚變”)釋放巨大的能量。
核聚變
知3－講
知識點
太陽能
3
1. 太陽能與核能的關系 太陽能來源于太陽內部氫原子核在超高溫下發生聚變時釋放的能量( 核能)， 但核能與太陽能無關。
知識鏈接
太陽是人類的“能源之母”：地球上除核能、地熱能和潮汐能以外，幾乎所有能源都來自太陽。
知3－講
2. 太陽能的直接利用
(1)用集熱器把水等物質加熱，把太陽能轉化為內能。
(2)用太陽能電池把太陽能轉化為電能。
知識拓展
太陽能電池板:
太陽能電池板是通過吸收太陽光，將太陽能通過光電效應或者光化效應直接或間接轉換成電能的裝置。
相對于普通電池和可循環充電電池來說，太陽能電池屬于更節能環保的綠色產品。
知3－講
3. 太陽能的間接利用
(1)利用化石能源、風能、水能、生物質能，實質就是間接利用太陽能。
(2)化石能源、生物質能都是由植物進行光合作用，由太陽能轉化成的化學能。
知3－講
4. 太陽能的優點
(1)能量巨大，僅1 h 到達地球表面的太陽能就比全世界一年能源生產的總量還多。
(2)供應時間長久，太陽能幾乎是一種取之不盡，用之不竭的永久能源。
(3)分布廣闊，獲取方便，既不需要開采，又不需要運輸。
(4)安全、清潔、無污染。
知3－講
5. 太陽能的缺點
(1)太分散。
(2)不穩定。
(3)轉換效率低。
知3－練
“人工樹葉”是一種模擬電化學的實驗裝置(如圖3 所示)，該裝置模擬植物的光合作用，利用太陽能將水和二氧化碳轉化為氧氣和燃料(C3H8O)。
例 3
知3－練
解題秘方：光化轉換也是利用太陽能的一種方式，屬間接利用太陽能，例如化石能源(光能轉化為化學能)、生物質能(光能轉化為化學能)。
知3－練
(1)“人工樹葉”可將太陽能和電能轉化為________能。
解析：在陽光的作用下，二氧化碳與水反應生成氧氣和燃料(C3H8O)，此反應將太陽能和電能轉化為化學能。
化學
知3－練
(2)“人工樹葉”可將水和二氧化碳轉化為氧氣和燃料(C3H8O)，“人工樹葉”可以減少_________(填“氧氣”或“二氧化碳”)的排放。
解析：在陽光的作用下，二氧化碳與水反應生成燃料(C3H8O)和氧氣，此反應將太陽能轉化為化學能，減少了二氧化碳的排放。
二氧化碳
知3－練
方法提示：采用從一般到特殊的思想方法可由分析一般實例中能量轉化的方法，來分析太陽能利用過程中的能量轉化。即看轉化前消耗了什么形式的能量，轉化后得到了什么形式的能量，最后得出分析結論。

知3－練
3. 市面上出售一種裝有太陽能電扇的涼帽。在陽光的照射下， 小電扇快速轉動， 能給炎熱的夏季帶來一絲涼意。該裝置的能量轉化情況是( )
A. 太陽能→電能→機械能
B. 太陽能→機械能→電能
C. 電能→太陽能→機械能
D. 機械能→太陽能→電能
A
獲取核能有兩種途徑——核裂變和核聚變，目前人類和平利用核能發電是圖4___所示的途徑，氫彈爆炸的原理跟圖___是一樣的。(均填“甲”或“乙”)
易錯點
不能區別獲取核能的兩種途徑
例 4
甲
乙
解題秘方：由圖示情景結合裂變和聚變的定義分析。
解析：獲取核能有兩種途徑—裂變和聚變。原子彈和核電站利用的是裂變釋放的核能，氫彈利用的是聚變釋放的核能。
診誤區：
裂變的關鍵是原子核“分裂”變小，而聚變則相反。圖甲是核裂變的示意圖，圖乙是核聚變的示意圖。核能發電利用的是鈾原子核裂變時放出的核能，與圖甲的原理一樣；氫彈爆炸利用的是氫核的聚變釋放的核能，與圖乙的原理一樣。
新能源的發展
新能源
裂變
聚變
氫彈
核能
太陽能
可控
不可控
核電站
原子彈
利用
其他新能源——風能、海洋能、氫能

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