第一章能量与能源
能源资源科学概论第一章 概论
英国：在煤的开采和利用技术上的领先地位， 使它一跃而成为世界工业强国。
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一、能源的变迁
3. 石油——黑色金子
19世纪初，石油开始在陆上交通工具的燃料中占有 主要地位。
要根源。
1 .温室效应
能源对环境的污染：
2 .酸雨 3 .臭氧空洞
4 .热污染
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5 .放射性污染
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三、能源与环境
产生机理
（1）温室效应
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受不了啦！
（1）温室效应
引发因素
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构成客观世界的三大基础：物质、能量和信息。
科学史观： 物质构成世界，没有物质，世界便虚无缥缈；
能量是物质的属性，是一切物质运动的动力，没 有能量，物质就静止呆滞；
信息是客观事物和主观认识相结合的产物，没有 信息，物质和能量既无从认识，也毫无用处。
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第一节 能量与能源 一、能量
宇宙间一切运动着的物体都有能量的存在和转化。 人类一切活动都与能量及其使用紧密相关。
（4）水资源形势严峻
除了 蒸馏水，它 们还有洁净 的栖身之所 吗？
——请关 注
水环境污染！
（5）水土流失严 重
因沙漠化被埋没的村庄
（6）生物多样性遭到严重破坏
三、能源与环境
3.能源对环境的影响及对策
能源在其开采、输送、加工、转换、利用和消费过
程中，对生态系统产生各种影响，成为环境污染的主
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1.能量与能源
煤炭时期
煤炭发热量高、使用方便，它的大量使用促进了蒸汽 机的广泛应用，形成了“蒸汽机时代”，从而有力地 推进了以英国产业革命为先导的工业大发展，推动了 资本主义社会的发展，使人类进入了机械化时代 1881年，爱迪生建成了世界上第一个发电站，同时还 研制成功了实用的发电机和电灯 从此，电力在各个领域里被广泛应用，人类进入了 “电气化时代”，社会生产力有了大幅度的增长，而 且人类的生活水平和文化水平也有了极大的提高，从 根本上改变了人类生活的面貌。但这时的电力工业主 要是依靠煤炭作为主要燃料
核能
它是蕴藏在原子核内部的物质结构能。 轻质量的原子核（氘、氚等）和重质量 的原子核（铀等）核子之间的结合力比 中等质量原子核的结合力小，这两类原 子核在一定的条件下可以通过核聚变和 核裂变转变为在自然界更稳定的中等质 量原子核，同时释放出巨大的接或经过转换而 获取某种能量的自然资源 自然资源：煤、石油、天然气、太阳能、 风能、水能、地热能、核能等 为了便于运输和使用，经上述资源加工 可得到一些更符合使用要求的能量来源， 如煤气、电力、焦炭、蒸汽、沼气、氢 能等
能量的单位
在国际单位制中，能量的单位，功及热 量的单位通常都用焦（J）表示 功率的单位为瓦（W） 还有千焦（kJ ）和千瓦（kW），或兆 焦（MJ）或兆瓦（MW） 在能源研究中还会用到更大的单位，如 GW，TW等
能量的单位
在工程应用中，还会见到其它一些单位， 如卡、大卡、标准煤当量、标准油当量、 百万吨煤当量（Mtce）、百万吨油当量 （Mtoe）等 换算：1卡=4.1868焦；1公斤标准煤当 量（kgce）=7000大卡；1公斤标准油 当量（kgoe）=10000大卡
供能的连续性
指能否按需要和所需的速度连续不断地 供给能量。显然太阳能和风能就很难做 到供能的连续性，故常要储能装臵来保 证供能的连续性
能源与能量的区别
物理过程中能量的转换和利用非常广泛，如机械能转化为热能、电能转化为光能等，能 量的转换和利用提高了生产效率和生活的便利性。
能量在信息处理中的应用
信息处理过程中需要消耗能量，如计算机芯片中的电子流动产生热量，需要散热系统来 维持正常运行。
06
CHAPTER
结论
能源与能量的区别与联系
能量是能源的载体
能量是物质运动的一种度量，表现为多种形式，如机械能 、电能、化学能、热能等。它是物质运动的量度，可以转 移、转化和守恒。
能源是能量的载体，通过能源的转换和利用过程，能量被 释放出来并传递给其他物体或系统，以驱动各种机械、设 备和装置的运行。
能源与能量的转换关系
能源与能量之间存在着密切的转换关系。当能源被利用时，它所蕴含的潜在能量题重要性
正确理解能源与能量的区别有助于我 们更好地利用和管理资源，提高能源 利用效率，促进可持续发展。
在现代社会中，随着能源需求的不断 增加，能源与能量的关系也变得越来 越重要，对它们的正确认识有助于我 们更好地应对能源危机和环境问题。
02
CHAPTER
能源的定义与分类
能源定义
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02
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能源
能、太阳能等。
不可再生能源
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指在自然界中经过亿万年形成，短期内无法再生的一次能源，
例如煤炭、石油、天然气等。
核能
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指由核燃料通过核裂变或核聚变产生能量，例如核电站、核潜
艇等。
03
CHAPTER
能量的定义与特性
能量定义
能量定义
能量是物体或系统对外作功、传递热 量或进行运动的能力，它是物质的基 本属性之一。
能量形式
1.能量与能源.
运输费用与损耗
运输费用与损耗是能源利用中必须考虑 的一个问题。例如太阳能、风能和地热 能等很难输送出去，但化石燃料却很容 易从产地输送至用户。核电站核燃料的 运输费用极少，而燃煤电站的输煤就是 一笔很大的费用。此外运输中的损耗也 不可忽视
能源的可再生性
在能源日益匮乏的今天，评价能源时不 能不考虑能源的可再生性。在条件许可 和经济上基本可行的情况下，应尽可能 采用可再生能源
课程背景
能源是国民经济的命脉，能源与人民生 活和人类的生存休戚相关，在社会可持 续发展中起着举足轻重的作用。近年来， 国家把节约能源放在及其重要的地位， 在这种时代背景下，开设《现代能源》 课程是很有必要的
本课程的目的
本课程为武汉大学通识教育课，为学生提供有 关现代能源科学的基本理论、技术进展、能源 经济与政策等方面的知识 内容涉及到能源的基础知识；我国能源发展的 现状、存在的问题与发展战略；煤炭、石油、 天然气、水能等常规能源；太阳能、生物质能、 风能、海洋能、地热能等可再生能源以及氢能、 核能等新能源的利用原理与工程应用技术和发 展前景 通过课程的学习，使学生能初步了解有关能源 科学的概况和现代能源利用的基本知识
按获得的方法分
一次能源，即自然界现实存在的，可供直接利用的能 源，如煤、石油、天然气、风能、水能等 二次能源，即由一次能源直接或间接加工、转换而来 的能源，如电、蒸汽、焦炭、煤气、氢等，它们使用 方便，易于利用，是高品质的能源 一次能源只有在少数情况下以它原始的形式为人类服 务，更多情况下则要根据不同的目的进行加工，转换 成二次能源，以满足需要，或提高能源的使用效率。 随着科学技术的发展和社会的现代化，二次能源所占 的比重将日益增大
开发费用和利用能源的设备费用
各种能源的开发费用以及利用该种能源的设备 费用相差悬殊 太阳能、风能不需要任何成本即可得到。各种 化石燃料在开发中需要大量投资。但是利用能 源的设备费用则正好相反。太阳能、风能、海 洋能的利用设备费按每千瓦远高于利用化石燃 料的设备费。核电站的核燃料费远低于燃油电 站，但其设备费却高很多 在对能源进行评价时，开发费用和利用能源的 设备费用是必须考虑的重要因素，并需进行经 济分析和评估
能源概论复习资料有答案
《能源概论》复习题第一章能量与能源1、什么是能量？能量是物质运动的度量。
也是产生某种效果（变化）的能力。
2、能量的形式有哪些？机械能、热能、电能、辐射能、化学能、核能。
3、什么是热能？构成物质的微观分子运动的动能和势能总和。
4、什么是发热量？单位重量或体积燃料在完全燃烧，且燃烧产物冷却到燃烧前的温度时所放出的热量。
5、什么是低位发热量？单位燃料完全燃烧后，燃烧产物的温度冷却到参加燃烧反应物质的原始温度（20℃）,而燃烧产物中的水蒸气也冷却成20 ℃的水蒸汽时所放出的热量。
6、什么是高位发热量？单位燃料完全燃烧后，燃烧产物的温度冷却到参加燃烧反应物质的原始温度（20℃）,而燃烧产物中的水蒸气冷凝成为0 ℃的水时所放出的热量。
7、能量的性质有哪些？状态性、可加性、传递性、转换性、做功性、贬值性。
8、能量的转换包括的内容是？能量在空间上转移，就是能量的传输；能量在时间上转移，就是能量的储存。
9、能量传递的条件是什么？势差10、能量传递的形式是什么？能量的传递包括转移与转换两种形式11、能量传递的方法是什么？—由温差引起的能量交换，能量传递的微观形式；—由非温差引起的能量交换，能量传递的宏观形式。
12、能量传递的方式是什么？其具体方式为：传热—热传导、热对流和热辐射三种基本方式；做功（机械功）—容积功、转动轴功和流动功（推动功）三种基本方式。
13、能量传递的实质是什么？能量利用的实质。
14、什么是能源？是指能够直接或经过转换而获取某种能量的自然资源。
15、常规能源包括有哪些？煤炭、石油、天然气、薪柴燃料、水能。
16、新能源包括有哪些？太阳能、地热能、潮汐能、生物质能、核能。
17、能源的评价包括哪些？储量、能量密度、储能的可能性、供能的连续性、能源的地理分布、开发费用和利用能源的设备费用、运输费用与损耗、能源的可再生性、能源的品位、对环境的影响18、什么是能量密度？是指在一定的质量、空间或面积内，从某种能源中所能到的能量。
能源与节能管理基础
❖3、方式与方法：微观的三种基本方式是传 热、热对流和热辐射。宏观的三种基本方 式是容积功、转动轴功和流动功（推动 力）。
❖4、结果：通常只有两种，一是转移到产品， 二是散失于环境，包括直接损失和用于过 程后再进入环境这两种情况。
❖5、实质：能量的最终去向只能是唯一的， 即最终进入环境。结果是能量被利用了， 能源被消耗。
能源资源
能源概述
我国能源发 展现状与任务
能源和节 能的意义
能源资源状况 能源资源消费状况 能源产业发展及问题 主要任务 能源的意义 节能的意义
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第一节、能源资源
❖一、能源资源状况 ❖（一）世界能源资源储量及产量 ❖（二）我国能源资源储量及产量 ❖二、能源资源消费状况 ❖（一）世界能源资源消费状况 ❖（二）我国能源资源消费状况
能源的种 类与划分
3. 现阶段科 技条件下， 使用已广泛 、技术上成 熟的能源。
常规 能源
新开发的 两种能源
5. 可燃冰和 可控核聚变 。
能源 是自然界中存在的一种
资源，是可以被人类开发利 用的自然资源。
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一、能源
❖一、定义：（理解要点）
▪ 《节约能源法》中规定：“本法所 称能源，是指煤炭、石油、天然气、 生物质能和电力、热力以及其他直 接或者通过加工、转换而取得有用 能的各种资源”。
无标明数据为2008年统计数 ；全世界一
次能源消费量为161.36亿tce，一次能源 消费量前三位的国家是美国20.4%、中 国17.7%和俄罗斯6.1%。分别为32.84亿
tce、29.14亿tce和9.78亿tce。
二、能源资源消费状况 （了解内容）
初中物理能源与动力知识点梳理
初中物理能源与动力知识点梳理能源与动力是物理学中一个重要的概念。
能源是指产生机械功的物质或物理场；动力则是指产生、变化和使用机械功的过程。
在初中物理学中，我们需要掌握关于能源与动力的基本知识，下面将对相关的知识点进行梳理。
一、能量与能源1. 能量是物体具有的做功能的能力，单位是焦耳(J)。
物体的能量可以分为动能、势能和内能等不同形式。
2. 能源是能量的来源，可分为可再生能源和不可再生能源。
- 可再生能源：根据循环过程可持续地提供的能源，如太阳能、风能等。
- 不可再生能源：存在数量有限，无法很快恢复的能源，如石油、煤炭等。
二、机械能与能量转化1. 机械能由动能和势能组成，机械能守恒定律指出，在仅受重力做功的情况下，闭合系统的总机械能保持不变。
2. 能量可以在不同形式间相互转化，如机械能可以转化为热能、电能等。
3. 能量转化过程中会有能量损耗，例如摩擦力会使机械能转化为热能，损失部分能量。
三、动力与功率1. 动力是做功的能力，单位是瓦特(W)。
机器做功的大小和做功的时间有关，即动力等于单位时间内做的功。
2. 做功的过程中，功率的大小与做功的时间有关。
功率等于做的功除以所用的时间。
3. 功率与动力的区别：功率是做功效率的量度，动力是能够做功的能力。
四、机械工作与效率1. 机械工作是指机器对物体产生的效果，是力对物体所做的功。
2. 机械效率是指机器输出的有用功与输入的总功之比，实际工作中，通常不可能达到完全效率。
3. 机械效率可以通过提高功率或减小摩擦等途径提高。
五、简单机械与杠杆原理1. 简单机械指的是没有活动部件的机械装置，包括杠杆、轮轴、滑轮和斜面等。
2. 杠杆原理指的是在平衡条件下，杠杆两侧力的乘积相等。
杠杆有三类，一类是支点在两力之间，力臂与力的方向相反；二类是支点在力的同一侧，力臂长于力的臂；三类是支点在力的同一侧，力臂短于力的臂。
3. 轮轴原理指的是在平衡条件下，轮轴两侧的重量与力臂的乘积相等。
能源知识（上）-第一章
第一章能源的分类能源种类繁多，而且经过人类不断的开发与研究，更多新型能源已经开始能够满足人类需求。
根据不同的划分方式，能源也可分为不同的类型。
1、按来源分为3类：地球本身蕴藏的能量通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。
①来自地球外部天体的能源（主要是太阳能）。
除直接辐射外，并为风能、水能、生物能和矿物能源等的产生提供基础。
人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。
正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。
煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。
它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。
此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。
②地球本身蕴藏的能量。
如原子核能、地热能等。
③地球和其他天体相互作用而产生的能量。
如潮汐能。
温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。
地球可分为地壳、地幔和地核三层，它是一个大热库。
地壳就是地球表面的一层，一般厚度为几公里至70公里不等。
地壳下面是地幔，它大部分是熔融状的岩浆，厚度为2900公里。
火山爆发一般是这部分岩浆喷出。
地球内部为地核，地核中心温度为2000度。
可见，地球上的地热资源贮量也很大。
2、按能源的基本形态分类，有一次能源和二次能源。
前者即天然能源，指在自然界现成存在的能源，如煤炭、石油、天然气、水能等。
后者指由一次能源加工转换而成的能源产品，如电力、煤气、蒸汽及各种石油制品等。
一次能源又分为可再生能源（水能、风能及生物质能）和非再生能源（煤炭、石油、天然气、油页岩等）。
根据产生的方式可分为一次能源（天然能源）和二次能源（人工能源）。
一次能源是指自然界中以天然形式存在并没有经过加工或转换的能量资源，一次能源包括可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气资源，其中包括水、石油和天然气在内的三种能源是一次能源的核心，它们成为全球能源的基础；除此以外，太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能以及核能等可再生能源也被包括在一次能源的范围内；二次能源则是指由一次能源直接或间接转换成其他种类和形式的能量资源，例如：电力、煤气、汽油、柴油、焦炭、洁净煤、激光和沼气等能源都属于二次能源。
《能量 能源与可持续发展》 讲义
《能量能源与可持续发展》讲义一、能量与能源的基本概念能量是一个非常抽象但又极其重要的概念。
简单来说，能量就是使物体能够做功的能力。
无论是日常生活中的行走、说话，还是工厂里机器的运转，甚至是宇宙中天体的运动，都离不开能量。
能源则是能够提供能量的资源。
我们常见的能源有煤炭、石油、天然气、水能、风能、太阳能等等。
能源可以分为不可再生能源和可再生能源两大类。
不可再生能源，顾名思义，是指在短期内无法再生或者再生速度极其缓慢的能源。
煤炭、石油和天然气就是典型的不可再生能源。
这些能源是经过漫长的地质年代形成的，一旦被消耗殆尽，就很难在短时间内得到补充。
可再生能源则是能够不断得到补充或者在较短时间内可以再生的能源。
例如太阳能、风能、水能、生物能等。
这些能源通常来自于自然界的循环过程，只要我们合理利用，它们就能够持续为我们提供能量。
二、能源的利用与发展历程在人类历史的长河中，能源的利用方式经历了多次重大变革。
早期，人类主要依靠人力和畜力来完成各种工作。
随着时间的推移，人们发现了火的用途，开始利用木材等生物质能源来取暖、烹饪和制造工具。
到了工业革命时期，煤炭成为了主要的能源。
蒸汽机的发明使得煤炭能够被大规模地用于驱动机器，从而极大地提高了生产效率。
随后，石油和天然气的发现和利用，进一步推动了工业的发展和交通运输的变革。
进入现代社会，随着科技的不断进步，对能源的需求也日益增长。
核能、水能、风能、太阳能等新型能源逐渐得到开发和利用。
核能虽然具有高效、能量密度大等优点，但也存在着核废料处理和安全等问题。
水能是一种比较成熟的可再生能源，但建设水电站可能会对生态环境造成一定的影响。
风能和太阳能作为清洁能源，具有广阔的发展前景，但目前在能量转化效率和存储等方面还存在一些技术难题有待解决。
三、能源与经济发展的关系能源是经济发展的重要支撑。
一个国家或地区的能源供应状况直接影响着其经济的增长和发展质量。
充足的能源供应可以保障工业生产的正常运行，提高生产效率，促进制造业的发展。
能源科学导论第一章能量和能源
能量. ❖ 核能:蕴藏在原子核内部的物质结构能.
(3)能量的性质
❖ 状态性 ❖ 可加性 ❖ 传递性 ❖ 转换性 ❖ 做功性 ❖ 贬值性
2 能量的转换
❖ 能量形态的转换:即能量的种类
❖ 能量的空间转换:即能量的运输
❖ 能量的时间转换:即能量的储存 能量的转换需要转换条件,必须在一定的设备 和系统中才可以实现,且满足能量守衡定律.
人类社会已经历了三个能源时期：
❖ 薪柴时期； ❖ 煤炭时期； ❖ 石油时期。
薪柴时期
❖ 主要以薪柴等生物质燃料为主要能源的 时代，生产和生活水平极低，社会发展 缓慢。
煤炭时期
❖ 18世纪，以煤炭取代薪柴作为主要能源， 蒸汽机成为生产的主要动力，工业迅速 发展，劳动生产力增长很快。
❖ 19世纪，电力成为工矿企业的主要动力， 成为生产和生活照明的主要来源。但这 时的电力工业主要是依靠煤炭作为主要 燃料。
3 能量的传递(能量传递过程的特点):
❖ 能量传递是有条件的，即在有能量密度差的条件下， 能量总是从能量密度大的物质或能量集中的地方， 向能量密度小的物质或地方传递；总是从集中到分 散并逐步达到平衡。
❖ 能量传递遵循一定的规律，即能量传递的速率正比 于传递的动力而反比于传递的阻力。
❖ 能量的传递包括转移与转换两种形式。转移是某种 形态的能量从一地转移到另一地，从一物转移到另 一物；转换则是能量由一种形态变为另一形态。
2 能源的评价
❖ 储量 ❖ 能量密度 ❖ 储能的可能性与供能的连续性 ❖ 能源的地理分布 ❖ 开发费用和利用能源的设备费用 ❖ 运输费用与损耗 ❖ 能源的可再生性 ❖ 能源的品位 ❖ 对环境的影响
能量与能源
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0-2 热工基础的研究内容
热工基础
（热工理论基础）
工程热力学篇 传热学篇
主要研究内容：
热工基础主要研究热能利用的基 本规律以及热能利用过程及自然界所 有热现象中热量传递的基本规律。
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1.工程热力学的研究内容与研究方法
（1）研究内容
工程热力学主要研究热能和机械能 之间相互转换的规律及提高能量转换经 济性的途径和技术措施 。（举例）
清洁能源：太阳能、风能、水能、海洋能等；
非清洁能源：煤、石油、天然气等。
（2）能源对人类社会发展的重要意义
能源是人类社会生存的基础，能源的开发和 利用是人类社会发展的动力，能源开发和利用水 平是人类社会文明的重要标志之一。
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能源问题是全世界关注的重大问题，从20世 纪70年代起，就被列入世界5大问题之一。
地热能、 核聚变燃料等。
2）按开发的步骤： 一次能源: 煤、石油、天然气、风能、水能、 太阳能、 地热能、海洋能等。
二次能源: 电力、煤气、汽油、沼气、氢气、 甲醇、酒精等。
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3）按能否再生： 可再生能源：水能、太阳能、风能、海洋能、
生物质能、地热能等； 非再生能源：煤、石油、天然气、核能等。 4）按开发利用过程中对环境的污染情况：
绪论
0-1 能量与能源 1.能量
能量是物质运动的度量。 世界是由物质构成的，一切物质都处于 运动状态，所以一切物质都具有能量。
能量是人类社会进步的动力。
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能量的主要形式 :
机械能 : 物体的动能与势能； 热能 ：物质分子热运动动能与位能之和，即不涉
能源与环境概论(卢平)教案
第一次授课教学目的：全世界能源资源的现状与发展趋势教学重点：能源资源现状与能源问题教学难点：能源与社会发展教学内容：第一章：绪论第一节：能量与能源一、能量及其形式1、能量：就是“产生某种效果的能力”。
2、分类：机械能、热能、电能、辐射能、化学能、核能。
二、能源及其分类1、能源：能够直接或经过转换而提供能量的资源。
2、分类：分类方式可按能源的来源、形成、使用分类等等。
第二节：能源与社会发展一、能源利用与人类文明1、时代：薪柴时代、煤炭时代、石油时代、新能源与可再生能源时代。
二、能源与经济发展1、能源在经济增长中的作用。
2、经济增长对能源的需求。
3、能源增长与人民生活。
第三节：能源资源现状与能源问题一、全世界能源资源的现状与发展趋势1、世界化石能源的分布。
2、多元化能源结构。
3、能源消费与需求快速增长。
4、气候变化对能源发展的影响。
5、国际能源问题的政治化。
二、能源利用的现状及面临的问题1、能源结构：世界的资源分布不均匀。
2、能源效率：从能源开采、加工与转换、储运和终端利用的能源系统的总效率。
3、能源环境4、能源安全三、中国能源发展现状与问题1、能源资源品种多，人均占有量较少。
2、资源建设不断加强。
能源效率任然较低。
3、能源生产迅速增长，生态环境压力明显。
4、能源消费以煤为主，能源结构需要优化。
5、能源需求继续增加，可持续发展面临挑战。
第四节：环境与环境问题一、环境及其组成1、环境：与体系有关的周围客观事物的总和。
2、组成：自然环境、社会环境、环境要素、环境质量。
二、环境的形成和发展三、环境问题的由来与发展1、环境问题的分类2、环境问题的发展四、全球性环境问题1、全球气候变暖2、臭氧层破坏3、酸性降水4、多样性锐减5、森林和草原植被减少6、土地退化7、水污染8、大气污染9、海洋生态问题10、危险性废物越境转移第五节：能源利用与环境效率一、能源开发与环境问题1、煤炭开发的环境问题2、铀生产的环境问题3、水能开发对环境的影响二、能源消费与环境污染三、环境污染对生物的影响第二次授课教学目的：能源转换与利用技术教学重点：能量转换的基本定理教学难点：燃烧的基本原理教学过程：第二章：能源转换与利用技术第一节：能量的基本性质1、状态性2、可加性：E=E1+E2+E3+….+En3、转换性4、做功性5、贬值性第二节：能量转换的基本定理一、能量形式的转换二、能量的转换定理：能量的守恒与转换定律第三节：化学能转换成热能的技术一、燃烧的基本原理（我们在锅炉及其锅炉房设备中已讲）二、燃烧技术1、层燃2、室燃3、流态化燃烧4、液体燃烧燃烧技术第四节：热能转换为机械能或电能一、蒸汽轮机的结构和工作原理二、燃气轮机的结构和工作原理三、内燃机的结构和工作原理四、火力发电厂的构造和热力系统图第五节：能量的储存一、机械能的储存：旋转飞轮二、电能的储存：蓄电池三、热能的储存：潜热储存和显热储存第六节：能源利用的评价主要从以下方面来评价能源的利用1、储量2、能源密度3、储能的可能性4、供能的连续性5、能源的地理分布6、能源的利用成本7、能源的运输费和损耗8、能源的可再生性9、能源的品位10、对环境的影响i第四次授课教学目的：了解能源现状教学重点：煤的工业分析和元素组成教学难点：洁净煤技术教学过程：第三章：化石燃料能源第一节：煤炭一、煤炭的形成与分类根据成煤物质及条件可以分为腐植煤、腐泥煤和残植煤三大类二、煤的工业分析和元素组成1、煤的分析：水分、挥发分、固定碳和灰分2、煤的元素分析成分：C、H、S、N、O3、煤的发热量4、煤的分类：表3-1三、煤炭资源：表3-2表3-3表3-4四、煤炭的生产1、世界煤炭的生产2、中国煤炭生产与消费第二节：石油一、石油的形成和分类石油可分为轻质石油、中质石油、重质石油和特重质石油二、石油的加工1、类型：燃料型、燃料-润滑油型、石油化工类2、石油炼制：分离法、转化法3、石油的产品：溶剂油、燃料油、润滑油、润滑脂、沥青、石油焦三、石油资源1、世界石油资源的分布：表3-82、中国石油资源分布：表3-9四、石油消费1、世界石油消费：表3-10表3-112、中国石油消费：表3-12表3-13表3-14第三节：天然气一、天然气的分类与特性天然气主要由甲烷、乙烷、丙烷和丁烷等构成二、天然气的用途1、发电燃料2、民用燃料3、化肥及化工原料4、工业燃料5、交通运输三、天燃气资源1、世界天燃气资源分布：表3-152、中国天燃气资源分布：表3-16四、天然气消费1、世界天然气消费2、中国天然气消费：表3-17表3-18表3-19第四节：21世纪的化石燃料一、化石燃料使用带来的问题1、化石能源的使用比例：表3-202、化石能源带来的问题：环境污染、全球气候变暖、化石燃料的污染排放对比二、洁净煤技术1、煤的清洁燃料生产：煤的洗选与加工、煤炭转化煤炭液化高效洁净燃煤发电技术烟气污染排放治理技术三、21世纪煤炭能源系统如图3-7所示的煤基多联产系统概念第五次授课教学目的：学习掌握能源现状教学重点：风力发电的现状与前景教学难点：水电站的工作原理教学过程：第四章：可再生能源第一节：概述可再生能源是指那些随着人类的大规模开发和长期利用，能在自然界中不断再生、永续利用的能源。
科普认识能量与能源
科普认识能量与能源能量与能源一直以来都是我们生活中不可或缺的重要元素。
它们在各个领域都发挥着重要作用，但是很多人对于能量与能源的概念和区别并不清楚。
在本文中，我们将对能量与能源进行科普，帮助读者更好地理解它们的本质和应用。
一、能量的定义与分类能量是物体产生或者进行工作的能力。
根据不同的来源和性质，能量可以分为多种形式，比如机械能、热能、光能、化学能、电能等。
机械能指的是物体的运动能力，热能指的是物体内部粒子的运动能力，光能指的是光的传播过程中具有的能力，化学能指的是化学反应过程中释放或吸收的能力，电能指的是电流传导过程中的能力。
二、能源的基本概念能源是指能够产生能量的物质或者自然资源。
根据其来源和性质，能源可以被分为可再生能源和非可再生能源。
可再生能源指的是自然界中能源短时间内就能够恢复的能源，比如太阳能、风能、水能等；非可再生能源指的是自然界中不能短时间内恢复的能源，比如石油、天然气、煤炭等。
三、能量与能源的关系能源是能量的载体和来源，没有能源就没有能量的产生。
能源是能量转化和传递的媒介，通过能源的转化，能量可以在不同形式之间进行转变。
比如，太阳能是一种可再生能源，通过光能的转化，可以产生电能或者热能来满足人们的用能需求。
而不可再生能源如石油、天然气等，通过化学能的转化，可以产生热能或机械能，进而进行能量的利用。
四、能量与能源的应用能量与能源在我们的日常生活和各个行业中扮演着重要的角色。
在家庭生活中，电能被用于照明、供暖、冷却等方面；化石燃料如煤炭、天然气被用于发电、供暖等方面。
在交通运输领域，石油被用作汽车、飞机等的燃料，提供机械能以推动交通工具运行。
在工业生产中，机械能被广泛应用于生产线上，提高生产效率。
在农业领域，太阳能、风能等可再生能源被用作农业灌溉、温室供暖等方面。
面对未来能源的需求与环境保护的需求，我们也应当积极推广和利用可再生能源，减少对于非可再生能源的依赖。
例如，我们应该鼓励使用太阳能电池板、风力发电等可再生能源技术来供给家庭和工业的用能需求，以减少对于煤炭和石油等资源的依赖，并减少对环境的污染。
能量和能源的区别
能量和能源的区别凡是能够提供某种形式能量的物质，或是物质的运动，统称为能源。
能源是⼀种物质，是⼀种可以提供能量的物质，如煤、⽯油、天然⽓等通过燃烧，可以提供热能；也有些物质只有在运动中才能提供能量，这些物质的运动也称为能源。
如空⽓和⽔，只有在运动中，才能提供动能——风能和⽔能。
能量与能源是不同的概念。
所谓能量，是指物体做功的能⼒。
能量的形式很多，如热能、光能、电能、机械能、化学能、重⼒位能等。
能源物质中储存着各种形式的能量，并为⼈类提供各种形式的能量（见下表）。
如煤蕴藏着⼤量的化学能，通过燃烧释放出热能，即化学能转变成热能；如果通过内燃机、发电机等机械，可以将热能进⼀步转变为机械能或电能，就可以做功。
能量储存形式和天然能源能量形式与以有关的能源重⼒位能⽔⼒，潮汐能化学能煤，⽯油，天然⽓，柴薪（⽣物质能），燃料电池原⼦核能铀、钍等核裂变燃料，氘、氚等核聚变燃料热能地热，⾼温岩体动能风⼒，波浪辐射能太阳能能量形式与以有关的能源重⼒位能⽔⼒，潮汐能化学能煤，⽯油，天然⽓，柴薪（⽣物质能），燃料电池原⼦核能铀、钍等核裂变燃料，氘、氚等核聚变燃料热能地热，⾼温岩体动能风⼒，波浪辐射能太阳能能量形式与以有关的能源重⼒位能⽔⼒，潮汐能化学能煤，⽯油，天然⽓，柴薪（⽣物质能），燃料电池原⼦核能铀、钍等核裂变燃料，氘、氚等核聚变燃料热能地热，⾼温岩体动能风⼒，波浪辐射能太阳能能量形式与以有关的能源重⼒位能⽔⼒，潮汐能化学能煤，⽯油，天然⽓，柴薪（⽣物质能），燃料电池原⼦核能铀、钍等核裂变燃料，氘、氚等核聚变燃料热能地热，⾼温岩体动能风⼒，波浪辐射能太阳能。
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能量的性质
• 状态性 • 可加性 • 传递性 • 转换性 • 作功性 • 贬值性
能量的转换
• 1）能量在空间上的转移，即能量的传输 • 2）能量在时间上的转移，即能量的储存
能量的转换
能量的传递
能量传递过程的特点
• 能量传递是有条件的，即在有能量密度 差的条件下，能量总是从能量密度大的 物质或能量集中的地方，向能量密度小 的物质或地方传递；总是从集中到分散 并逐步达到平衡。
按被利用的程度分
• 常规能源，如煤炭、石油、天然气、薪 柴燃料、水能等；
• 新能源，如太阳能、地热能、潮汐能、 生物质能等，另外还有核能。
按获得的方法分
• 一次能源，即可供直接利用的能源，如 煤、石油、天然气、风能、水能等；
• 二次能源，即由一次能源直接或间接转 换而来的能源，如电、蒸汽、焦炭、煤 气、氢等，它们使用方便，易于利用， 是高品质的能源。
第四节 能源资源生产与消费
世界化石燃料探明可采储量
煤碳（GT）
石油（GT）
天然气（TM3）
世界总计 1043.86 世界总计 137.3 世界总计 14. 1
1 前苏联 241.0 1 沙特 25.7 1 前苏联 5.6
2
美国
240.56 2 伊拉克 13.4 2 伊朗
2.1
3
中国
114.5 3 科威特 13.3 3 卡塔尔 0.71
E q= ∫ Tds
电能
• 电能是和电子流动与积累有关的一种能 量，通常是由电池中的化学能转换而 来，或是通过发电机由机械能转换得 到；反之电能也可以通过电动机转换为 机械能，从而显示出电做功的本领。
E e= UI
辐射能
• 辐射能是物体以电磁波形式发射的能量。
• 物体的辐射能 Er可由下式计算：
9 美国
3.8 9 尼日利亚 0.34
10 中国
3.3 10 伊拉克 0.31
11 中国 0.17
1994年
世界煤炭探明可采储量
烟煤和
烟煤和
洲
国别 无烟煤 次烟煤 褐煤 合计 洲 国别
无烟煤 次烟煤 褐煤
前苏联 1040.00 370.00 1000.00 2410.00
澳大利亚 453.40
东欧 及前 苏联
E
r
=
εc
0
⎜⎛ ⎝
T 100
⎟⎞ ⎠
4
化学能
• 化学能是物质结构能的一种，即原子核 外进行化学变化时放出的能量。
• 按化学热力学定义，物质或物系在化学 反应过程中以热能形式释放的内能成为 化学能。
核能
• 核能是蕴藏在原子核内部的物质结构能。
• 轻质量的原子核（氘、氚等）和重质量 的原子核（铀等）其核子之间的结合力 比中等质量原子核的结合力小，这两类 原子核在一定的条件下可以通过核聚变 和核裂变转变为在自然界更稳定的中等 质量原子核，同时释放出巨大的结合能。 这种结合能就是核能。
薪柴时期
• 主要以薪柴等生物质燃料为主要能源的 时代，生产和生活水平极低，社会发展 缓慢。
煤炭时期
• 18世纪，以煤炭取代薪柴作为主要能 源，蒸汽机成为生产的主要动力，工业 迅速发展，劳动生产力增长很大。
• 19世纪，电力成为工矿企业的主要动 力，成为生产和生活照明的主要来源。 但这时的电力工业主要是依靠煤炭作为 主要燃料。
----
561.50
印度
606.48
----
19.00 625.48 西
英国
33.00
---
5.00
亚
印尼
9.62 70.54 240.47 320.63
西班牙
8.50
4.002.00日本来自8.27---
0.17
8.44 欧
其它
12.64
2.56 100.85
朝鲜
3.00
3.00
----
6.00
小计
293.33
能源与国民经济
• 世界经济和能源发展的历史显示，处于 工业化初期的国家，经济的增长主要依 靠能源密集工业的发展，能源效率也较 低，因此能源弹性系数通常多大于1。
能源与人民生活
• 人们的日常生活处处离不开能源，不仅 是衣、食、住、行，而且文化娱乐、医 疗卫生都与能源密切相关。
能源与人民生活
• 目前我国一次能源消费量已超过俄罗斯 居世界第二位，但由于人口过多，人均 能耗水平仍很低，全面建设小康社会仍 然是我国人民面临的重要任务。
机械能
• 如果质量为m的物体的运动速度为v,则
该物体的动能Ek可以用下式计算：
E
k
=
1 2
mv 2
• 重力势能E可以用下式计算：
E p = mgH
机械能
• 弹性势能 Eτ 的计算式为：
Eτ
=
1 2
kx
2
• 表面能 Es 可用下式计算：
E s = σS
热能
• 构成物质的微观分子运动的动能和势能 总和称之为热能。这种能量的宏观表现 是温度的高低，它反映了分子运动的激 烈程度。通常热能Eq可表述成如下的形 式：
石油时期
• 石油资源的发展，开始了能源利用的新 时期。近30年来，世界上许多国家依靠 石油和天然气，创造了人类历史上空前 的物资文明。
• 进入21世纪，核能将成为世界能源的主 角，清洁能源的时代也将随之到来。
能源与国民经济
• 能源是发展社会生产和提高人民生活 水平的重要物质基础，是推动国民经 济发展的强大动力。
能量传递过程的特点
• 能量传递遵循一定的规律，即能量传递 的速率正比于传递的动力而反比于传递 的阻力。
能量传递过程的特点
• 能量的传递，包括转移与转换两种形式。 转移是某种形态的能，从一地到另一 地，从一物到另一物；转换则是由一种 形态变为另一形态。
能量传递过程的特点
• 能量传递的途径基本有两条：由物质交 换和质量迁移而携带的能量称为携带 能，在体系边界面上的能量交换称为交 换能。
第二节 能源的分类与评价
能源的分类
• 所谓能源，是指能够直接或经过转换而 获取某种能量的自然资源。
• 自然资源：煤、石油、天然气、太阳能、 风能、水能、地热能、核能等。
• 为了便于运输和使用，经上述资源加工 可得到一些更符合使用要求的能量来 源，如煤气、电力、焦炭、蒸汽、沼气、 氢能等。
能源的分类
波兰 其它
296.0 25.67
--32.92
116.00 273.9
澳 412.00 332.49 洲
新西兰 其它
小计 1361.67 402.92 1389.90 3154.49
小计
0.27 0.02 453.69
37.00
0.81 --
37.81
419.00 0.09
41909
加拿大 45.09 12.87 28.27 86.23
能源消费
• 当今世界的能源消费仍以石油为主。以 1994年为例，世界能源的总消费量以石 油换算为97亿8000万吨标准油，其中 石油占39.3%、煤炭占28.8%、天然 气占21.6%。这样化石燃料的消费量占 了总量的87.9%，此外，核能占7.3%、 水力、地热等其他形式能源占3%。
4 澳大利亚 90.94 4 阿联酋 12.7 4 阿联酋 0.53
5
德国
60.07 5 伊朗 12.2 5 沙特 0.53
6
印度
69.59 6 委内瑞拉 9.3 6 美国 0.46
7
南非
55.33 7 前苏联 7.8 7 委内瑞拉 0.38
8
波兰
42.1 8 墨西哥 7.3 8 阿尔及利亚 0.36
67.45 620.78 800.69 38.00 14.50 116.05 969.24 45.39 17.20 4.17 47.54 114.30
1973年和2002年世界硬煤产量的地区分布图
1973年和2002年世界石油产量的地区分布图
1973年和2002年世界天然气产量的地区分布图
1971年至2001年世界一次能源供应量的地区分布图
按对环境的污染分
• 清洁能源，即对环境无污染或污染很小 的能源，如太阳能、水能、海洋能等；
• 非清洁能源，即对环境污染较大的能 源，如煤、石油等。
能源的评价
• 能源多种多样，各有优缺点，为了正 确选择和使用能源，必须对各种能源 进行正确的评价。
能源的评价
• 储量 • 能量密度 • 储能的可能性与供能的连续性 • 能源的地理分布 • 开发费用和利用能源的设备费用 • 运输费用与损耗 • 能源的可再生性 • 能源的品位 • 对环境的影响
• 所谓能量，也就是“产生某种效果（变 化）的能力”。反过来说，产生某种效 果（变化）必然要伴随能量的消耗和转 换。
第一节 能量
人类所认识的六种能量形式
• 机械能 •热 能 •电 能 • 辐射能 • 化学能 •核 能
机械能
• 机械能是与物体宏观机械运动或空间状 态相关的能量，前者称之为动能，后者 称之为势能。
能源与国民经济
• 由于经济的增长以及经济发展水平的提 高，都需要能源来支撑，因此能源消费 与经济发展有着密不可分的关系。从世 界能源消费的增长趋势看，与世界经济 发展的趋势是一致的。
能源与国民经济
• 世界各国经济发展的实践证明，在经济 正常发展的情况下，能源消耗总量和能 源消耗增长速度与国民经济生产总值和 国民经济生产总值增长率成正比例关系。
9.91
36.39
1.24
东
小计
1.93
-----
----
1.93
小计
69.00
43.55
1.75
世界合计