12.4能源與可持續發展學習目標：1．了解什么是能量耗散和品質降低。2．了解能源與人類社會、環境的關系。3．了解幾種新能源的發展。知識點一、能量守恒定律1．內容：能量既不會消滅，也不會創生，它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。這個規律叫做能量守恒定律。2．確立能量守恒定律的兩類重要事實（1）確認了永動機的不可能性；（2）發現了各種自然現象之間能量的相互聯系與轉化。3．意義：能量守恒定律的建立，是人類認識自然的一次重大飛躍。它是最普遍、最重要、最可靠的自然規律之一，而且是大自然普遍和諧性的一種表現形式。【題1】行駛中的汽車制動后滑行一段距離，最后停下來；流星在夜空中墜落并發出明亮的光焰；降落傘在空中勻速下降；條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈，線圈中產生電流。上述不同現象中所包含的相同物理過程是A．物體的動能轉化為其他形式的能B．物體的勢能轉化為其他形式的能C．物體的機械能轉化為其他形式的能D．其他形式的能轉化為物體的機械能【題1】四個運動過程中的能量轉化為：汽車制動，動能→內能；流星墜落，重力勢能→光能、內能；降落傘勻速下降，重力勢能→內能；磁鐵穿過線圈，重力勢能→電能。由此可知，四個運動過程中均是物體的機械能轉化為其他形式的能，C正確。【題2】我國人民有在房前種樹的習慣，夏天大樹長出茂密的葉子，為人們擋住炎炎烈日，冬天葉子又會全部掉光，使溫暖的陽光照入屋內，可以起到冬暖夏涼的作用。炎熱的夏天，我們在經過有樹的地方時，也會感到很明顯的涼意，關于樹木周圍比較涼爽的現象，下列說法中正確的是A．樹木把大部分太陽光反射出去，使地面溫度降低B．樹木吸收陽光，使自己溫度升高，周圍溫度降低C．樹木吸收陽光，將陽光的能量轉化為化學能，使環境溫度變低D．白天大樹將熱量存起來，晚上再將熱量放出來，所以白天在樹林里感覺涼爽而晚上感覺到熱【題2】植物發生光合作用，消耗掉太陽能轉化成化學能，根據能量守恒，陽光的能量被轉化成化學能，所以樹木下會比較涼爽，故C正確。知識點二、能量轉移或轉化的方向性1．能量耗散：自然界中集中度較高（即有序度較高）的能量，如機械能、電能、化學能，當他們變為環境的內能后，就成為更加分散也就是無序度更大的能量，沒有辦法把這些分散的無序度更大的內能重新變成有序度較高的能量加以利用，這樣的轉化過程叫做能量耗散。2．能量轉移或轉化的方向性：能量耗散從能量轉化的角度反映出自然界中的自發變化過程具有方向性。各種形式的能量向內能的轉化，是無序程度較小的狀態向無序程度較大的狀態轉化，是能夠自動發生、全額發生的，能量耗散是從能量轉化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性。一切與熱現象有關的宏觀自然過程都是不可逆的。【題3】下列對能量耗散的理解正確的有A．能量耗散說明能量在不斷減少B．能量耗散遵守能量守恒定律C．能量耗散說明能量不能憑空產生，但可以憑空消失D．能量耗散從能量角度反映出自然界的宏觀過程具有方向性【題4】下列關于能量耗散的說法，正確的是A．能量耗散使能的總量減少，違背了能量守恒定律B．能量耗散是指散失在環境中的內能再也不能收集起來被人類利用C．各種形式的能量向內能的轉化，是能夠全額發生的D．能量耗散導致能量品質降低3．品質降低：能量從高度有用的形式降級為不大可用的形式叫品質降低。能量在利用過程中，總是由高品質的能量最終轉化為低品質的能量。能量耗散雖然不會使能量減少，卻會導致能量品質的降低，它實際上將能量從高度有用的形式降級為不大可用的形式。煤、石油、天然氣等能源儲存著高品質的能量，在利用它們的時候，高品質的能量釋放出來并最終轉化為低品質的內能。內能較之機械能、電能、光能、核能等是一種低品質能量。能量的耗散表明，在能源的利用過程中，能量在數量上雖未減少，但在可利用的品質上降低了，從便于利用的能源變成不便于利用的能源。這是能源危機的深層次的含義，也是自然界的能量雖然守恒，但還是要節約能源的根本原因。4．各種形式的能量向內能的轉化，都是無序程度較小的狀態向無序程度較大的狀態轉化，是能夠自動發生、全額發生的。內能向機械能的轉化過程，由熱力學第二定律知道，這種轉化是有條件的，即環境中必須存在著溫度差，而且內能不能全額轉化為機械能。因此從利用價值來看，內能相對于機械能、電能，是一種低品質的能量。【題5】下列說法中正確的是A．某種形式的能量減少，一定有其他形式的能量增加B．能量耗散表明，能量的總量并不守恒C．隨著科技的發展，能量是可以憑空產生的D．隨著科技的發展，永動機是可以制成的知識點二、能源的分類與應用1．分類（1）化石能源——不可再生能源：煤炭、石油和天然氣是目前人類生產、生活中使用的主要能源，這類能源又叫作化石能源。化石能源無法在短時間內再生，所以這類能源被叫作不可再生能源。（2）可再生能源：水能、風能、潮汐能等能源，歸根結底來源于太陽能這些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源。3．太陽能發電、風能發電、核能發電。知識點三、能源與人類社會發展、環境1．能源：能源是指能夠提供可利用能量的物質，它是現代社會生活的重要物質基礎。2．常規能源：常規能源是指已被廣泛應用的能源，如煤、石油、天然氣、水力等。人類消耗的能源主要是常規能源。化石能源的資源是有限的。3．能源危機：按目前的消耗量，石油、天然氣最多只能維持半個世紀，煤炭尚可維持一二百年。4．環境污染：能源利用的過程也直接污染著地球環境，主要有溫室效應、酸雨污染、臭氧層的破壞等。5．能源與社會發展：能源是社會存在與發展永遠不可或缺的必需品，是國民經濟運行的物質基礎，它與材料、信息構成現代社會的三大支柱。能源科技的每一次突破，都會帶來生產力的巨大飛躍和社會的進步。6．能源對環境的影響（1）常規能源對環境的影響：石油和煤燃燒產生的二氧化碳增加了大氣中二氧化碳的含量，產生了“溫室效應”，引發了一系列問題，如兩極的冰雪融化、海平面上升，海水倒灌、耕地鹽堿化……這些都是人類過度開發自然所產生的嚴重問題。（2）做好環境保護工作：目前的任務是采用環境能源技術，解決突出的環境污染問題，例如：城市生活垃圾問題，變垃圾為能源；提高汽車發動機效率，解決尾氣問題，達到廢氣“零”排放；環境污染的綜合治理問題，解決廢物、廢水、廢氣等，變廢為寶。7．開發新能源（1）化石能源的短缺和利用常規能源帶來的環境污染，使得新能源的開發成為當務之急。（2）新能源主要有下列幾種：太陽能、生物質能、風能、水能等。太陽能、風能、水能是清潔能源，也是“可再生能源”。【題6】（多選）下面關于能源的說法中正確的是A．能源是取之不盡，用之不竭的B．能源是有限的，特別是常規能源，如煤、石油、天然氣等C．大量消耗常規能源會使環境惡化，故提倡開發利用新能源D．核能的利用對環境的影響比燃燒石油、煤炭大【題7】關于“溫室效應”，下列說法正確的是A．太陽能源源不斷地輻射到地球上，由此產生了“溫室效應”B．石油和煤炭燃燒時產生的二氧化碳增加了大氣中的二氧化碳的含量，由此產生了“溫室效應”C．“溫室效應”使得地面氣溫上升、兩極冰雪融化D．“溫室效應”使得土壤酸化【題8】在研究性學習的過程中，