中考物理 第22章 核能與太陽能課件 （新版）新人教版.ppt

1 當(dāng)今的能源趨勢 能源的需求量劇增 化石能源可能枯竭 2 能源對環(huán)境的影響 空氣污染 溫室效應(yīng) 水土流失和沙漠化等 3 未來的理想能源應(yīng)該滿足的條件 足夠豐富 可以保證長期使用 足夠便宜 可以保證多數(shù)人用得起 相關(guān)技術(shù)成熟 可以保證大規(guī)模使用 足夠安全 清潔 可以保證不會嚴(yán)重影響環(huán)境 第二 三節(jié)核能 太陽能 解決途徑 開發(fā)新能源 提高能源的利用率 常規(guī)能源儲量有限 開發(fā)不合理 浪費(fèi)嚴(yán)重 人類社會發(fā)展對能源的需求日益增加 現(xiàn)狀成因 我國能源供需緊張 制約社會發(fā)展 優(yōu)先開發(fā)利用核能 太陽能 風(fēng)能 地?zé)崮?潮汐能 氫能這六種新能源 一 能源利用與社會發(fā)展 能源現(xiàn)狀 1 物質(zhì)的組成 一切物質(zhì)都有分子組成 分子又由原子組成 有些物質(zhì)的分子就是一個原子 原子很小 它的直徑不到1nm 原子由原子核和核外電子組成 原子核又由質(zhì)子和中子組成 質(zhì)子帶正電荷 電子帶負(fù)電荷 中子不帶電 質(zhì)子和中子的質(zhì)量比電子大得多 處于原子的中心 構(gòu)成非常小的原子核 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 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 二 核能 1919年 英國盧瑟福用 粒子轟擊氮時發(fā)現(xiàn)質(zhì)子 1932年 查德威克發(fā)現(xiàn)中子 1934年 意大利物理學(xué)家費(fèi)米用中子轟擊原子核 發(fā)現(xiàn)原子核分裂產(chǎn)生能量很強(qiáng) 因此獲38年諾貝爾物理獎 1905年 著名物理學(xué)家愛因斯坦發(fā)表了劃時代的論文 論運(yùn)動物體的電動力學(xué) 提出了狹義相對論和著名的核動力公式 mc 為核能利用奠定了理論基礎(chǔ) 發(fā)現(xiàn)歷程 重核裂變 1939年 費(fèi)米進(jìn)一步提出鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的概念 核能釋放方式 二 核能 開發(fā)應(yīng)用 即一個重核可裂變?yōu)閮蓚€中等質(zhì)量的核 從而獲得原子能 當(dāng)兩個或兩個以上的較輕原子核 在極高的溫度和極大的壓力下非?？拷鼤r 它們聚合在一起而形成一個較重的新原子核 同時釋放出更為巨大的能量 因?yàn)楹司圩儽仨氃跇O高的溫度約1億 才會發(fā)生 所以也叫熱核反應(yīng) 如何利用好核反應(yīng)中產(chǎn)生的巨大能量呢 二 核能 開發(fā)應(yīng)用 核能釋放方式 輕核聚變 思考 核武器研究 1939年9月1日 第二次世界大戰(zhàn)正式打響 1933年 愛因斯坦移居美國 1938年 費(fèi)米逃往美國 德國尚有普朗克 玻恩 海森堡 魏扎克 勞厄 哈恩 蓋革等核物理專家 1939年 愛因斯坦等科學(xué)家努力說服美國總統(tǒng)羅斯福搶在德國之前抓緊研制原子彈 1940年 美國政府正式大量撥款 啟動 曼哈頓工程 1943年1月 1945年7月 奧本海默主持原子彈研制 二 核能 應(yīng)用方向 1945年7月16日第一顆原子彈試爆成功 二 核能 核武器研究 應(yīng)用方向 1945年8月6日 鈾彈小男孩投到廣島 小男孩 原子彈爆炸地點(diǎn)在廣島市中心偏西北處 爆炸威力相當(dāng)于 8萬噸 炸藥 頃刻間產(chǎn)生了30萬度的高溫 正處于爆炸中心的外科醫(yī)院所有的人和設(shè)施轉(zhuǎn)瞬就化為灰燼 距爆心半徑一千米范圍內(nèi)的花崗巖都融化了 時速高達(dá)五六十千米的強(qiáng)烈沖擊波將距爆心半徑三千米范圍內(nèi)的所有建筑物 幾乎全部摧毀 二 核能 核武器研究 應(yīng)用方向 8月9日 钚彈胖子投在長崎 在爆心附近 沒有留下任何人或物的痕跡 只是在地面上隱約殘留著如同人體外形的陰影 廣島全城遍地焦土死尸枕籍相連 市中心約12平方千米方圓幾乎被夷為平地 全市76 328幢建筑物中 44 8萬幢全部被毀 22117幢半毀 房屋損失達(dá)70 日本官方統(tǒng)計(jì)當(dāng)場死亡和失蹤人數(shù)達(dá)78 150人 傷51 408人 加上后來因輻射 燒傷而死亡的人數(shù)總計(jì)246 726人 二 核能 核武器研究 應(yīng)用方向 核軍備競賽 盟國冷戰(zhàn)開始 1945年8月 斯大林下令抓緊研制原子彈 1949年8月 蘇聯(lián)成功地進(jìn)行了核實(shí)驗(yàn) 1952年10月3日 英國研制成功原子彈 1960年2月13日 法國研制成功核彈 1964年10月16日 中國試爆成功原子彈 如何有效地控制核能 安全和平利用核能呢 1952年11月1日 美國試爆第一顆氫彈 1953年8月 蘇聯(lián)研制氫彈成功 1967年6月17日 中國試爆成功氫彈 原子彈 核裂變 氫彈 核聚變 二 核能 核武器研究 應(yīng)用方向 思考 1954年 蘇聯(lián)建成第一座小型原子能電站 核電站建設(shè) 1942年費(fèi)米在芝加哥研制核反應(yīng)堆 1956年 英國建成第一座小型原子能電站 1957年 美國建成第一座小型原子能電站 二 核能 應(yīng)用方向 結(jié)構(gòu)和工作原理 二 核能 應(yīng)用方向 核電站建設(shè) 第一回路 先用泵把水壓入核反應(yīng)堆 在那里獲得核裂變釋放的核能 水被加熱 內(nèi)能增加 然后進(jìn)入熱交換器 在那里把熱量傳遞給第二回路中的水 再被泵壓回反應(yīng)堆重新被加熱 第二回路 在熱交換器內(nèi) 水被加熱成高溫高壓蒸汽后 進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)先把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能 再獲得電能 做功后的蒸汽內(nèi)能都減少了 它將進(jìn)入冷凝器冷卻成水 再由泵壓回?zé)峤粨Q器重新加熱成高壓蒸汽 1991年 中國建成第一座自主研制的核電站 秦山核電站 田灣核電站 三門核電站 大亞灣核電站 二 核能 應(yīng)用方向 核電站建設(shè) 受控核聚變現(xiàn)狀與發(fā)展 中國 日本 韓國 俄羅斯 美國和歐盟6大iter成員國2005年6月28日在莫斯科敲定法國的卡達(dá)拉舍為反應(yīng)堆建設(shè)地 這一為期30年共計(jì)投資將超過100億歐元的國際超大型科學(xué)合作項(xiàng)目很快就將正式啟動 iter 組織 拉丁文 道路 之意 該計(jì)劃旨在建立世界上第一個受控?zé)岷司圩儗?shí)驗(yàn)反應(yīng)堆 規(guī)模可與未來實(shí)用聚變反應(yīng)堆相仿 用以解決建設(shè)核聚變電站的關(guān)鍵技術(shù)問題 二 核能 應(yīng)用方向 核電站建設(shè) 對比火力發(fā)電站 消耗的 燃料 少 結(jié)構(gòu)相似 燃料不同 對環(huán)境污染小 長遠(yuǎn)看 成本低 核能的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn) 二 核能 辨析 優(yōu)點(diǎn) 應(yīng)用方向 核廢料 核廢料具有放射性污染 因而建設(shè)使用核電站時必須采用可靠的防護(hù)措施 防止放射性物質(zhì)泄漏 避免造成放射性污染 以保證核電站的安全運(yùn)行 二 核能 缺點(diǎn) 應(yīng)用方向 核意外 1986年切爾諾貝利核能電廠 因?yàn)檫\(yùn)轉(zhuǎn)人員違法進(jìn)行極危險的實(shí)驗(yàn) 導(dǎo)致爆炸 造成烏克蘭 白俄羅斯 蘇俄地區(qū) 至少有九百萬人受到輻射線影響 至今尚有數(shù)百萬人生活于污染區(qū)內(nèi) 白俄羅斯嬰兒出生率下降50 蘇俄地區(qū)兒童淋巴癌上升28 5 二 核能 缺點(diǎn) 應(yīng)用方向 三 太陽能 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 太陽內(nèi)部的溫度高達(dá)1千萬攝氏度以上 在那里就進(jìn)行著大規(guī)模的核聚變反應(yīng) 太陽輻射出的光和熱正是由聚變反應(yīng)釋放的核能轉(zhuǎn)化而來的 三 太陽能 產(chǎn)生本質(zhì) 三 太陽能 能源之母 太陽能十分巨大 供應(yīng)時間長 太陽能分布廣闊 獲取方便 太陽能安全清潔 取之不盡 用之不竭 利用太陽能不征收任何 稅 經(jīng)濟(jì)劃算 三 太陽能 利用優(yōu)勢 開發(fā)難度 光熱轉(zhuǎn)換 a 如何提高太陽能直接轉(zhuǎn)化內(nèi)能的效率 太陽能熱水器 太陽灶 三 太陽能 利用途徑 思考 b 能進(jìn)一步開發(fā)利用這一內(nèi)能嗎 熱水 冷水 水箱 集熱器 太陽光 集熱器的原理 結(jié)構(gòu)組件 聚光裝置集熱裝置蓄熱裝置汽輪發(fā)電裝置 光熱轉(zhuǎn)換 三 太陽能 利用途徑 工作原理 太陽能 光熱轉(zhuǎn)換 三 太陽能 利用途徑 思考 太陽能能否直接轉(zhuǎn)化為電能呢 光電轉(zhuǎn)換 太陽能電池及原理 1887年 赫茲 m hertz 首次發(fā)現(xiàn)的光照能使半導(dǎo)體材料的不同部位之間產(chǎn)生電壓 這種現(xiàn)象后來被稱為 光伏效應(yīng) 光電轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)了太陽能直接向電能的轉(zhuǎn)化 再通過蓄電池以化學(xué)能的方式儲存 三 太陽能 利用途徑 總結(jié) 1954年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室制成了世界上第一個實(shí)用的太陽能電池 現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于微波通訊基站 電臺 野外活動 高速公路 也可為無電山區(qū) 空間站提供電