1、第七章C 能的轉化的方向性 能源開發 D 太陽能的利用（2課時）知識和技能1. 知道能的轉化具有方向性；2. 知道開發利用新能源的必要性與可行性；3. 了解太陽能利用的原理與現狀。過程和方法1、通過問題討論經歷有關能量轉化方向性的認知過程。2、通過對常規能源與新能源的分類和比較，提高分析問題的能力。情感、態度和價值觀建立珍惜能源，努力開發新能源的思想，樹立自覺學習科學技術的決心。一、能的轉化具有方向性1、大家談-生活中的“不可逆過程”水往低處流、覆水難收、破鏡不能重圓、人死不能復生、光陰似箭等。熱傳遞、摩擦生熱、氣體自由膨脹是物理學中典型的不可逆過程。n 汽油機的效率為20 %30%等說明機械

2、能和內能的轉化過程具有方向性：機械能可以全部轉化為內能，但內能卻不能全部轉化成機械能。2、熱力學第二定律：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體,而不引起其他變化。自然界中任何的過程都不可能自動地復原，要使系統從終態回到初態必需借助外界的作用，由此可見，熱力學系統所進行的不可逆過程的初態和終態之間有著重大的差異，這種差異決定了過程的方向，（詳見附）3、能量的耗散與退化二、能源開發1、能源及分類（a）常規能源與新能源像煤、石油、天然氣等礦產燃料以及水能資源，是目前人類廣泛應用的能源，在技術上也比較成熟，我們稱之為常規能源。 人類正在積極研制或很有利用前途的其他能源（核能、太陽能、潮汐、地熱、生物能

3、等）稱之為新能源。 （b）可再生能源和不可再生能源可再生能源是清潔能源，是指在自然界中可以不斷再生、永續利用、取之不盡、用之不竭的資源，它對環境無害或危害極小，而且資源分布廣泛，適宜就地開發利用。主要包括太陽能、風能、水能、生物質能、地熱能和海洋能等。（c）一次能源和二次能源由一次能源經過加工轉換以后得到的能源產品，稱為二次能源，例如：電力、蒸汽、煤氣、汽油、柴油、重油、液化石油氣、酒精、沼氣、氫氣和焦炭等等。三、主要新能源介紹1.核能 2.風能：荷蘭風車，風力發電裝置。 陸地上能夠利用風能的地方，主要是在常年風力較強的沿海和內陸高原。我國一些高原牧區和海島已利用風力發電，滿足照明、看電視等用

4、電需要。3.生物能：沼氣池。 沼氣池原理是利用植物體或糞便，經密封發酵后產生出可燃氣體。在農村特別適用。 4.可燃冰四、太陽能的利用知道太陽能的來源；目前人類在哪些方面利用太陽能，影響人們更廣泛利用太陽能的客觀困難有哪些？太陽能的利用效率與哪些因素有關？你有什么想法去解決、去提高？除了已知的利用太陽能的事例外，你認為還可以用在哪些方面？提出一些具體的應用設想，1、太陽能簡介太陽能是太陽內部連續不斷的核聚變反應過程產生的能量。地球軌道上的平均太陽輻射強度為1367kw/m2。地球赤道的周長為40000km，從而可計算出，地球獲得的能量可達173,000TW。太陽是一個巨大、久遠、無盡的能源。盡管

5、太陽輻射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量（約為3.75×1026W）的22億分之一，但已高達173,000TW，也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當于500萬噸煤。地球上的風能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質能以及部分潮汐能都是來源于太陽；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然氣等）從根本上說也是遠古以來貯存下來的太陽能，所以廣義的太陽能所包括的范圍非常大，狹義的太陽能則限于太陽輻射能的光熱、光電和光化學的直接轉換。 太陽能既是一次能源，又是可再生能源。它資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環境無任何污染。但太陽能也有兩個主要缺點：一是能流密度低；二是其強度受各種因素（

6、季節、地點、氣候等）的影響不能維持常量。這兩大缺點大大限制了太陽能的有效利用。 太陽能的利用方式主要有：光伏（太陽能電池）發電系統，將太陽能直接轉換為電能；太陽能聚熱系統，利用太陽的熱能產生電能；被動式太陽房；太陽能熱水系統；太陽能取暖和制冷。 3、熱力學第二定律(1)概述     熱不可能自發地、不付代價地從低溫傳到高溫。(不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體,而不引起其他變化,這是按照熱傳導的方向來表述的)    不可能從單一熱源取熱，把它全部變為功而不產生其他任何影響(2)說明    熱力學第二定律是熱力學的基本定律之一。它是關

7、于在有限空間和時間內，一切和熱運動有關的物理、化學過程具有不可逆性的經驗總結。    上述(1)中的講法是克勞修斯在1850年提出的。的講法是開爾文于1851年提出的。這些表述都是等效的。    在的講法中，指出了在自然條件下熱量只能從高溫物體向低溫物體轉移，而不能由低溫物體自動向高溫物體轉移，也就是說在自然條件下，這個轉變過程是不可逆的。要使熱傳遞方向倒轉過來，只有靠消耗功來實現。    在的講法中指出，自然界中任何形式的能都會很容易地變成熱，而反過來熱卻不能在不產生其他影響的條件下完全變成其他形式的能，說明了這種轉變在自然條件下也

8、是不可逆的。熱機能連續不斷地將熱變為機械功，一定伴隨有熱量的損失。第二定律和第一定律不同，第一定律否定了創造能量和消滅能量的可能性，第二定律闡明了過程進行的方向性，否定了以特殊方式利用能量的可能性。     人們曾設想制造一種能從單一熱源取熱，使之完全變為有用功而不產生其他影響的機器，這種空想出來的熱機叫第二類永動機。它并不違反熱力學第一定律，但卻違反熱力學第二定律。有人曾計算過，地球表面有10億立方千米的海水，以海水作單一熱源，若把海水的溫度哪怕只降低O.25度，放出熱量，將能變成一千萬億度的電能足夠全世界使用一千年。但只用海洋作為單一熱源的熱機是違反上述第二種講法的，因此要想制造出熱效率為百分之百的熱機是絕對不可能的。    從分子運動論的觀點看，做功是大量分子的有規則運動，而熱運動則是大量分子的無規則運動。顯然無規則運動要變為有規則運動的幾率極小，而有規則的運動變成無規則運動的幾率大。一個不受外界影響的孤立系統，其內部自發的過程總是由幾率小的狀態向幾率大的狀態進行，從此可見熱是不可能自發地變為功的。    熱力學第二定律只能適用于由很大數目分子所構成的系統及有限范圍內的宏觀過程。而不適用于