（江蘇專版）2018版高中物理 第十章 熱力學(xué)定律 6 能源和可持續(xù)發(fā)展學(xué)案 新人教版選修3-3

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1、 6　能源和可持續(xù)發(fā)展 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.了解能量耗散現(xiàn)象.2.了解能源的開發(fā)現(xiàn)狀，及能源開發(fā)對(duì)環(huán)境的影響． 一、能量耗散和品質(zhì)降低 [導(dǎo)學(xué)探究]　流動(dòng)的水帶動(dòng)水磨做功，由于磨盤和糧食之間的摩擦和擠壓，使磨盤和糧食的溫度升高，水流的一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)變成了內(nèi)能，這些內(nèi)能最終流散到周圍的環(huán)境中，我們沒(méi)有辦法把這些流散的內(nèi)能重新收集起來(lái)加以利用．可見，內(nèi)能與機(jī)械能相比，哪種能量的品質(zhì)低？ 答案　內(nèi)能品質(zhì)較低 [知識(shí)梳理] (1)能量耗散：有序度較高(集中度較高)的能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，流散到環(huán)境中無(wú)法重新收集起來(lái)加以利用的現(xiàn)象． (2)各種形式的能量向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，是無(wú)序程度較小的狀態(tài)向無(wú)

2、序程度較大的狀態(tài)的轉(zhuǎn)化，是能夠自動(dòng)發(fā)生、全額發(fā)生的． (3)能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的自發(fā)變化過(guò)程具有方向性． (4)能量耗散雖然不會(huì)導(dǎo)致能量總量的減少，卻會(huì)導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低，它實(shí)際上是將能量從高度有用的高品質(zhì)形式降級(jí)為不大可用的低品質(zhì)形式． 二、能源與人類社會(huì)發(fā)展 [導(dǎo)學(xué)探究]　如圖1所示是兩幅宣傳節(jié)約能源的圖片．請(qǐng)問(wèn)：既然能量是守恒的，我們?yōu)槭裁催€要節(jié)約能源？ 圖1 答案　由于能源耗散，會(huì)導(dǎo)致能量的品質(zhì)降低，隨著人類社會(huì)的發(fā)展，煤、石油、天然氣等高品質(zhì)能源越來(lái)越少． [知識(shí)梳理] (1)常規(guī)能源：人們把煤、石油、天然氣等化石能源叫做常規(guī)能源，人類消耗的能

3、源主要是常規(guī)能源． (2)新能源：主要有太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、水能、核能等． (3)環(huán)境問(wèn)題：化石能源的大量消耗帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題有溫室效應(yīng)、酸雨、光化學(xué)煙霧等. 一、能量耗散 例1　下列關(guān)于能量耗散的說(shuō)法中正確的是(　　) A．能量耗散使能量的總量減少，違背了能量守恒定律 B．能量耗散是指散失在環(huán)境中的內(nèi)能再也不能收集起來(lái)被人類利用 C．各種形式的能量向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，是能夠自動(dòng)發(fā)生、全額發(fā)生的 D．能量耗散導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低 答案　BCD 例2　下列現(xiàn)象屬于能量耗散的有(　　) A．利用水能發(fā)電轉(zhuǎn)化為電能 B．電能通過(guò)燈泡中的電阻絲轉(zhuǎn)化為光能 C．電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為

4、電能 D．火爐把房子烤暖 答案　D 解析　能量耗散是指其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，最終流散在周圍環(huán)境中無(wú)法重新收集并加以利用的現(xiàn)象，能夠重新收集并加以利用的能不能稱為能量耗散．本題中的電能、光能都可以重新收集并加以利用，如用光作能源的手表等．只有當(dāng)用電燈照明時(shí)的光能被墻壁吸收之后變?yōu)橹車h(huán)境的內(nèi)能，才無(wú)法重新收集并加以利用，但本題沒(méi)有指明該光能用來(lái)做什么，故不能算能量耗散．火爐把房子烤暖后使燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能并流散在周圍的環(huán)境中，無(wú)法重新收集并加以利用，屬于能量耗散． 二、能源和可持續(xù)發(fā)展 1．能源開發(fā)和利用 加強(qiáng)新能源，特別是清潔能源的開發(fā)和利用，控制化石能源開采，提高能源的利用

5、率，降低對(duì)環(huán)境的污染． 2．能源對(duì)環(huán)境的影響 (1)常規(guī)能源對(duì)環(huán)境的影響：石油和煤燃燒產(chǎn)生的二氧化碳增加了大氣中二氧化碳的含量，產(chǎn)生了“溫室效應(yīng)”，引發(fā)了一系列問(wèn)題，如兩極的冰雪融化、海平面上升，海水倒灌、耕地鹽堿化……這些都是人類過(guò)度開發(fā)自然所產(chǎn)生的嚴(yán)重問(wèn)題． (2)做好環(huán)境保護(hù)工作：目前的任務(wù)是采用能源新技術(shù)，解決突出的環(huán)境污染問(wèn)題．例如，城市生活垃圾問(wèn)題，變垃圾為能源；提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)效率，解決尾氣問(wèn)題，達(dá)到廢氣“零”排放；環(huán)境污染的綜合治理問(wèn)題，解決廢物、廢水、廢氣等，變廢為寶． 例3　關(guān)于能源的開發(fā)和節(jié)約，你認(rèn)為下列哪些觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的(　　) A．常規(guī)能源是有限的，無(wú)節(jié)制地利用

6、常規(guī)能源，如石油之類，是一種盲目的短期行為 B．根據(jù)能量守恒定律，擔(dān)心能源枯竭是一種杞人憂天的表現(xiàn) C．能源的開發(fā)和利用，必須要同時(shí)考慮其對(duì)環(huán)境的影響 D．通過(guò)核聚變和平利用核能是目前開發(fā)新能源的一種新途徑 答案　B 解析　能量雖然守恒，但能量耗散導(dǎo)致能量的品質(zhì)降低即不可再利用，也往往對(duì)環(huán)境產(chǎn)生破壞，從而應(yīng)開發(fā)新型的清潔型的能源，故B選項(xiàng)錯(cuò)． 例4　以下說(shuō)法正確的是(　　) A．煤、石油、天然氣等燃料的最初來(lái)源可追溯到太陽(yáng)能 B．汽油是一種清潔能源 C．水能是可再生能源 D．煤、石油等常規(guī)能源是取之不盡、用之不竭的 答案　AC 解析　煤、石油、天然氣等是動(dòng)、植物轉(zhuǎn)化成的

7、，其來(lái)源可追溯到太陽(yáng)能，A對(duì)；汽油燃燒會(huì)引起一些化合物的產(chǎn)生，導(dǎo)致有毒氣體的產(chǎn)生，B錯(cuò)；水能是可再生能源，C對(duì)；煤、石油等存儲(chǔ)量是有限的，是不可再生能源，D錯(cuò). 1．(能量耗散)熱現(xiàn)象過(guò)程中不可避免地出現(xiàn)能量耗散的現(xiàn)象．所謂能量耗散是指在能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程中無(wú)法把流散的能量重新收集、重新加以利用．下列關(guān)于能量耗散的說(shuō)法中正確的是(　　) A．能量耗散說(shuō)明能量不守恒 B．能量耗散不符合熱力學(xué)第二定律 C．能量耗散過(guò)程中能量仍守恒 D．能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過(guò)程具有方向性 答案　CD 解析　能量耗散說(shuō)明能量轉(zhuǎn)化的宏觀過(guò)程具有方向性，符合熱力學(xué)第二定律，B錯(cuò)誤，

8、D正確；能量耗散過(guò)程中，能量并沒(méi)有消失，能量仍然守恒，A錯(cuò)誤，C正確． 2．(能源的利用)能源利用的過(guò)程實(shí)質(zhì)上是(　　) A．能量的消失過(guò)程 B．能量的創(chuàng)造過(guò)程 C．能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程 D．能量的轉(zhuǎn)化、傳遞并且逐漸消失的過(guò)程 答案　C 解析　能源利用的過(guò)程是做功或熱傳遞的過(guò)程，前者是能量的轉(zhuǎn)化，后者是能量的轉(zhuǎn)移． 3．(可持續(xù)發(fā)展)下列供熱方式最有利于環(huán)境保護(hù)的是(　　) A．用煤做燃料供熱 B．用石油做燃料供熱 C．用天然氣或煤氣做燃料供熱 D．用太陽(yáng)能灶供熱 答案　D 解析　煤、石油、天然氣等燃料的利用，使人類獲得大量的內(nèi)能．但由于這些燃料中含有雜質(zhì)以及燃燒的

9、不充分，使得廢氣中含有的粉塵、一氧化碳、二氧化硫等污染了大氣．而太陽(yáng)能是一種無(wú)污染的能源，應(yīng)大為推廣，故答案應(yīng)選D. 4．(環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展)酸雨對(duì)植物的正常生長(zhǎng)影響很大，為了減少酸雨的影響，應(yīng)采取的措施是(　　) ①少用煤作燃料?、谌剂厦摿颉、墼谝呀?jīng)酸化的土壤中加石灰　④多種植美人蕉、銀杏等植物?、蓍_發(fā)新能源?、薅喾N植法國(guó)梧桐、檸檬等植物 A．①②④⑤ B．①②⑤⑥ C．①②③④⑤ D．①②③⑤⑥ 答案　A 解析　酸雨主要是由煤、石油等燃料燃燒所釋放的SO2和氮氧化物在降水過(guò)程中溶入雨水形成的．因而為減少酸雨的影響，少用煤作燃料和燃料脫硫是有效的方法．開發(fā)新能源也是減

10、少煤使用量的方法，另外美人蕉和銀杏對(duì)SO2有較強(qiáng)的吸收能力，所以①、②、④、⑤正確，應(yīng)選A. 5．(環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展)CO2氣體有個(gè)“怪脾氣”，它幾乎不吸收太陽(yáng)的短波輻射，大氣中CO2濃度增加，能使地表溫度因受太陽(yáng)輻射而上升；另外，它還有強(qiáng)烈吸收地面紅外熱輻射的作用，阻礙了地球周圍的熱量向外層空間的排放，使整個(gè)地球就像一個(gè)大溫室一樣．因此，大氣中CO2濃度的急劇增加已導(dǎo)致氣溫的逐步上升，使全球氣候變暖． (1)這種大氣中以CO2為主的氣體產(chǎn)生的效應(yīng)稱為(　　) A．光熱效應(yīng) B．光電效應(yīng) C．光氣效應(yīng) D．溫室效應(yīng) (2)導(dǎo)致大氣中CO2濃度增加的主要原因是(　　) A．大量植物和生物物種滅絕 B．大量燃料如石油、煤炭、天然氣等的燃燒 C．人口劇增，呼出的二氧化碳增多 D．自然因素破壞了地球環(huán)境生態(tài)平衡 (3)為了減緩大氣中CO2濃度的增加，可以采取的措施有(　　) A．禁止使用煤、石油和天然氣 B．開發(fā)使用核能、太陽(yáng)能 C．將汽車燃料由汽油改為液化石油氣 D．植樹造林 答案　(1)D　(2)B　(3)BD 解析　大氣中CO2濃度的增加，導(dǎo)致了溫室效應(yīng)；為了緩解這種局面，一方面要盡量少使用煤、石油等常規(guī)能源，另一方面要開發(fā)利用新能源并植樹造林改善環(huán)境． 5