2018版物理江苏版选修3-3学案：第十章 热力学定律 6

6能源和可持续发展
[学习目标] 1.了解能量耗散现象.2.了解能源的开发现状，及能源开发对环境的影响．
一、能量耗散和品质降低
[导学探究]流动的水带动水磨做功，由于磨盘和粮食之间的摩擦和挤压，使磨盘和粮食的温度升高，水流的一部分机械能转变成了内能，这些内能最终流散到周围的环境中，我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用．可见，内能与机械能相比，哪种能量的品质低？
答案内能品质较低
[知识梳理]
(1)能量耗散：有序度较高(集中度较高)的能量转化为内能，流散到环境中无法重新收集起来加以利用的现象．
(2)各种形式的能量向内能的转化，是无序程度较小的状态向无序程度较大的状态的转化，是能够自动发生、全额发生的．
(3)能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的自发变化过程具有方向性．
(4)能量耗散虽然不会导致能量总量的减少，却会导致能量品质的降低，它实际上是将能量从高度有用的高品质形式降级为不大可用的低品质形式．
二、能源与人类社会发展
[导学探究]如图1所示是两幅宣传节约能源的图片．请问：既然能量是守恒的，我们为什么还要节约能源？
图1
答案由于能源耗散，会导致能量的品质降低，随着人类社会的发展，煤、石油、天然气等高品质能源越来越少．
[知识梳理]
(1)常规能源：人们把煤、石油、天然气等化石能源叫做常规能源，人类消耗的能源主要是
常规能源．
(2)新能源：主要有太阳能、生物质能、风能、水能、核能等．
(3)环境问题：化石能源的大量消耗带来的环境问题有温室效应、酸雨、光化学烟雾等.
一、能量耗散
例1下列关于能量耗散的说法中正确的是()
A．能量耗散使能量的总量减少，违背了能量守恒定律
B．能量耗散是指散失在环境中的内能再也不能收集起来被人类利用
C．各种形式的能量向内能的转化，是能够自动发生、全额发生的
D．能量耗散导致能量品质的降低
答案BCD
例2下列现象属于能量耗散的有()
A．利用水能发电转化为电能
B．电能通过灯泡中的电阻丝转化为光能
C．电池的化学能转化为电能
D．火炉把房子烤暖
答案 D
解析能量耗散是指其他形式的能转化为内能，最终流散在周围环境中无法重新收集并加以利用的现象，能够重新收集并加以利用的能不能称为能量耗散．本题中的电能、光能都可以重新收集并加以利用，如用光作能源的手表等．只有当用电灯照明时的光能被墙壁吸收之后变为周围环境的内能，才无法重新收集并加以利用，但本题没有指明该光能用来做什么，故不能算能量耗散．火炉把房子烤暖后使燃料的化学能转化成内能并流散在周围的环境中，无法重新收集并加以利用，属于能量耗散．
二、能源和可持续发展
1．能源开发和利用
加强新能源，特别是清洁能源的开发和利用，控制化石能源开采，提高能源的利用率，降低对环境的污染．
2．能源对环境的影响
(1)常规能源对环境的影响：石油和煤燃烧产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，产生了“温室效应”，引发了一系列问题，如两极的冰雪融化、海平面上升，海水倒灌、耕地盐碱化……这些都是人类过度开发自然所产生的严重问题．
(2)做好环境保护工作：目前的任务是采用能源新技术，解决突出的环境污染问题．例如，
城市生活垃圾问题，变垃圾为能源；提高汽车发动机效率，解决尾气问题，达到废气“零”排放；环境污染的综合治理问题，解决废物、废水、废气等，变废为宝．
例3关于能源的开发和节约，你认为下列哪些观点是错误的()
A．常规能源是有限的，无节制地利用常规能源，如石油之类，是一种盲目的短期行为B．根据能量守恒定律，担心能源枯竭是一种杞人忧天的表现
C．能源的开发和利用，必须要同时考虑其对环境的影响
D．通过核聚变和平利用核能是目前开发新能源的一种新途径
答案 B
解析能量虽然守恒，但能量耗散导致能量的品质降低即不可再利用，也往往对环境产生破坏，从而应开发新型的清洁型的能源，故B选项错．
例4以下说法正确的是()
A．煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能
B．汽油是一种清洁能源
C．水能是可再生能源
D．煤、石油等常规能源是取之不尽、用之不竭的
答案AC
解析煤、石油、天然气等是动、植物转化成的，其来源可追溯到太阳能，A对；汽油燃烧会引起一些化合物的产生，导致有毒气体的产生，B错；水能是可再生能源，C对；煤、石油等存储量是有限的，是不可再生能源，D错.
1．(能量耗散)热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象．所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用．下列关于能量耗散的说法中正确的是()
A．能量耗散说明能量不守恒
B．能量耗散不符合热力学第二定律
C．能量耗散过程中能量仍守恒
D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
答案CD
解析能量耗散说明能量转化的宏观过程具有方向性，符合热力学第二定律，B错误，D正确；能量耗散过程中，能量并没有消失，能量仍然守恒，A错误，C正确．
2．(能源的利用)能源利用的过程实质上是()
A．能量的消失过程
B．能量的创造过程
C．能量的转化和转移过程
D．能量的转化、传递并且逐渐消失的过程
答案 C
解析能源利用的过程是做功或热传递的过程，前者是能量的转化，后者是能量的转移．3．(可持续发展)下列供热方式最有利于环境保护的是()
A．用煤做燃料供热
B．用石油做燃料供热
C．用天然气或煤气做燃料供热
D．用太阳能灶供热
答案 D
解析煤、石油、天然气等燃料的利用，使人类获得大量的内能．但由于这些燃料中含有杂质以及燃烧的不充分，使得废气中含有的粉尘、一氧化碳、二氧化硫等污染了大气．而太阳能是一种无污染的能源，应大为推广，故答案应选D.
4．(环境保护与可持续发展)酸雨对植物的正常生长影响很大，为了减少酸雨的影响，应采取的措施是()
①少用煤作燃料②燃料脱硫③在已经酸化的土壤中加石灰④多种植美人蕉、银杏等植物⑤开发新能源⑥多种植法国梧桐、柠檬等植物
A．①②④⑤B．①②⑤⑥
C．①②③④⑤D．①②③⑤⑥
答案 A
解析酸雨主要是由煤、石油等燃料燃烧所释放的SO2和氮氧化物在降水过程中溶入雨水形成的．因而为减少酸雨的影响，少用煤作燃料和燃料脱硫是有效的方法．开发新能源也是减少煤使用量的方法，另外美人蕉和银杏对SO2有较强的吸收能力，所以①、②、④、⑤正确，应选A.
5．(环境保护与可持续发展)CO2气体有个“怪脾气”，它几乎不吸收太阳的短波辐射，大气中CO2浓度增加，能使地表温度因受太阳辐射而上升；另外，它还有强烈吸收地面红外热辐射的作用，阻碍了地球周围的热量向外层空间的排放，使整个地球就像一个大温室一样．因此，大气中CO2浓度的急剧增加已导致气温的逐步上升，使全球气候变暖．
(1)这种大气中以CO2为主的气体产生的效应称为()
A．光热效应B．光电效应
C．光气效应D．温室效应
(2)导致大气中CO2浓度增加的主要原因是()
A．大量植物和生物物种灭绝
B．大量燃料如石油、煤炭、天然气等的燃烧
C．人口剧增，呼出的二氧化碳增多
D．自然因素破坏了地球环境生态平衡
(3)为了减缓大气中CO2浓度的增加，可以采取的措施有()
A．禁止使用煤、石油和天然气
B．开发使用核能、太阳能
C．将汽车燃料由汽油改为液化石油气
D．植树造林
答案(1)D(2)B(3)BD
解析大气中CO2浓度的增加，导致了温室效应；为了缓解这种局面，一方面要尽量少使用煤、石油等常规能源，另一方面要开发利用新能源并植树造林改善环境．。