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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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。
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
01
02
03
能源
能、太阳能等。
不可再生能源
02
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
03
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。
能源管理培训教材
水能是一次能源，也是可再生能源。广义的水能源包括河 流水能、潮汐能、波浪能、海流能等能量资源。狭义的水 能资源是指河流的水力资源。 水能，是运用水的势能和动能做功转换其他可利用的能源 形式（主要是水力发电）。 水力发电的特点 水力发电的优点是成本低、可连续再生、无污染，是世界 上公认的水不枯竭的优质能源。缺点是分布受水文、气候、 地貌等自然条件的限制。
热功当量的概念及确定过程：
热量以卡为单位时与功的单位之间的数量关系，相当 于单位热量的功的数量，叫做热功当量。英国物理学 焦耳首先用电热法实验确定了这种关系，以后随着
科学仪器的进一步发展，其他科学家又做了大 量的验证。目前公认的热功当量值为：在物理 学中J＝4．1868焦／卡（其中的“卡”叫国 际蒸汽表卡）；在化学中J＝4．1840焦／米 （其中的“卡”叫热化学卡）。
高位发热量：1Kg的燃料完全燃烧后所产生的 热量叫做燃料的高位发热量。 低位发热量：燃料完全燃烧后所产生的热量减 去燃烧时生成的水蒸汽完全凝结成水放出的汽 化潜热后的差值：
Qdw=Qgw- rw 式中：Qdw ，Qgw——燃料的低位与高位发热量 （Kcal /kg） r——水蒸汽凝结热（Kcal /kg） w——1kg燃料燃烧产物的水蒸汽量（kg/kg） 在企业能计算源消费量时，应用低位发热量。
5、按能源使用的类型分 常规能源、新能源 6按能源的形态特征或转换与应用的层次分 固体燃料、液体燃料、气体燃料水能、电能、太阳能、 生物质能、风能等等 ，前三类统称化石燃料或化石能 源。 7按照是否进入市场分 商品能源（煤、石油、天然气等）、非商品能源（风 能、太阳能等) 8在使用中是否等到补充或能在较短周期内再产生分 可再生能源，可以不断得到补充或在较短周期内再产 生的能源：风能、太阳能、水能、海洋能、潮汐能等。 非可再生能源，包括煤、电、地热能等
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。
能源管理师考试 节能基础考点
第一章能源与能量二、习题考点1、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。
2、能量的6个属性：状态性、可加性、转换性、传递性、做功性、贬值性。
3、能量在利用过程中的总量是不变的。
4、能源与能量的关系：能源具有两个重要特征：首先，能源是自然界中存在的资源的一种，是可以被人类开发利用的自然资源；其次，能源可以提供人类生产生活所必需的各种能量。
能源的总量是不断变化的，它随着人类的开发利用而逐渐减少，能量的总量是不会改变的，它在人类的开发利用过程中转化为其他的不可利用能继续存在。
第二章能源概述二、习题考点1、2009年在我国的能源消费结构中，煤炭约占70%。
2、2020年我国单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%-50%。
3、《节约能源法》明确规定：节约资源是我国的一项基本国策。
4、我国的能源发展战略是节约与开发并举，把节约放在首位。
5、二氧化碳是导致地球温室效应最主要的原因。
6、加快节能“四新”的推广应用包括新技术、新设备、新材料和新工艺。
7、如果我国能源利用效率能提高十个百分点，则相应环境污染能降低25%。
8、能源安全的基本要点是互利合作、多元发展、协同保障。
9、能源在开发、输送、加工、转换、利用和消费的过程，必然对生态系统产生各种影响，成为环境污染的根源之一。
主要表现是酸雨、臭氧层破坏、热污染、温室效应。
10、我国能源发展的主要任务：四个方面：推进节约能源，提高能源效率；调整能源结构，发展清洁能源；能源多元发展，保障能源安全；深化能源体制改革，完善能源法制建设。
第三章节能概述二、习题考点1、我国节能定义突出特点是节能概念更加科学、节能目标更加明确、节能环节更加突出，节能条件更加全面。
2、开展节能工作的途径包括管理节能、技术节能和结构节能。
3、节能标准体系的建立能促进节能工作的标准化、规范化和科学化。
4、技术节能包括调整产业结构、调整工业结构、调整工艺结构、调整产品结构等方面的内容。
热工基础绪论和第一章
工质：
实现热能和机械能之间转换的媒介物质。
例如空气、燃气、水蒸气等。
内 燃 机
燃气轮机
工质：
实现热能和机械能之间转换的媒介物质。
例如空气、燃气、水蒸气等。 物质三态中 气态最适宜。
4）稳定性，安全性 5）对环境友善 6）价廉，易大量获取
对工质的要求:
1）膨胀性;
2）流动性
3）热容量
热源：
本身热容量很大，且在放出或吸收有 限量热量时自身温度及其它热力学参数没 有明显变化的物体。 例如锅炉、循环水池、大气等。
用于描述系统平衡状态的物理量称为 状态参数，如温度、压力、比体积等。
状态参数的特点：
状态确定，状态参数的数值也确定，反 之亦然。 （4）非平衡状态 系统内部存在不平衡势（温差或压差）， 因此存在能量或质量传递的宏观物理状况。 非平衡状态不能用状态参数来描写。
2. 基本状态参数
工程热力学中常用的状态参数有压力、 温度、比体积、比热力学能、比焓、比熵等， 其中可以直接测量的状态参数有压力、温度、 比体积，称为基本状态参数。
热能利用的基本方式
（1） 热利用： 烧饭、采暖、烘干、熔炼等；
（2）动力利用： 通过热机将热能转换成机械能 或者再通过发电机转换成电能 加以
利用。
由于热能转换为机械能的有效利用程度（即热 机的热效率）较低，早期蒸汽机的热效率只有1％ 2％，现代燃气轮机装置的热效率大约只有37％ 42％，蒸汽电站的热效率也只有40％左右。因此， 如何更有效地实现热能和机械能之间的转换，提高 热机的热效率，是十分重要的课题。
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1-2 平衡状态及基本状态参数
1. 平衡状态
（1）状态（热力状态）
系统在某一瞬间所呈现的宏观物理状 况称为系统的热力状态，简称状态。 （2）平衡状态 系统内部各处的宏观性质均匀一致、不 随时间而变化的状态称为平衡状态。 系统内部不存在热量传递，即各处的温 度均匀一致的状态称为热平衡状态。
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。
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第一章 能量与能源第一节 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 1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，前者称为动能，后者称为势能如果质量为m 的物体的运动速度为v 则该物体的动能E k 可以用下式计算：重力势能E p 可以用下式计算弹性势能 的计算式为：表面能 可用下式计算2 热能构成物质的微观分子运动的动能和势能总和称为热能。
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E q 可表述成如下的形式：3 电能电能是和电子流动与积累有关的一种能量，通常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。
4 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E r 可由下式计算：5 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称为化学能。
6 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）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2k 21mv E =mgH E =p 2τ21kx E =S E σ=s ⎰=S T E d q UIE =e 40r 100⎪⎭⎫⎝⎛=T c E ε是核能。
7 能量的性质状态性可加性传递性转换性做功性贬值性8 能量的转换能量在空间上的转移，即能量的传输。
能量在时间上的转移，即能量的储存。
9 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。
9 能量传递的途径主要有两条：由物质交换和质量输运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。
在体系边界面上的能量交换通常以两种方法进行：传热——由温差引起的能量交换，这是能量传递的微观形式；做功——由非温差引起的能量交换，这是能量传递的宏观形式。
通过能量交换而实现的能量传递，即传热和做功，其具体方式为：传热的三种基本方式是热传导、热对流和热辐射；做功（这里指机械功）的三种基本方式是容积功、转动轴功和流动功（推动功）。
能量传递的结果主要体现在两方面，即能量使用过程中所起的作用以及能量传递的最终去向。
能量传递的最终去向通常只有两条：或转移到产品，或散失于环境，包括直接损失和用于过程后再进入环境这两种情况。
能量传递的实质实际上就是能量利用的实质。
如果把产品的使用也包括在内，能量的最终去向只能是唯一的，即最终进入环境第二节能源的分类与评价1 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。
自然资源包括煤、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，上述资源经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。
由于可被人类利用的能源多种多样，因此有以下六种不同的分类方法：（1）按地球上的能量来源分；（2）按被利用的程度分；（3）按获得的方法分；（4）按能否再生分；（5）按能源本身的性质分；（6）按对环境的污染情况分。
按地球上的能量来源分来自于地球本身，如核能、地热能等；来自于地球外天体，如宇宙射线及太阳能，以及由太阳引起的水能、风能、波浪能、海洋温差能、生物质能、光合作用等；来自于地球和其他星体的相互作用，如潮汐能。
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，是高品质的能源。
按能源能否再生分可再生能源，即不会随其本身的转化或人类的利用而越来越少的能源，如水能、风能、潮汐能、太阳能等；非再生能源，它随人类的利用而越来越少，如石油、煤、天然气、核燃料等。
按能源本身的性质分含能体能源（燃料能源），如石油、煤、天然气、地热、氢等，它们可以直接储存；过程性能源（非燃料能源），如风能、水能、海流、潮汐、波浪、火山爆发、雷电、电磁能和一般热能等，它们无法直接储存。
按对环境的污染情况分清洁能源，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。
2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。
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第三节能源与人类文明1 能源更迭与社会发展人类利用能源的历史，也就是人类认识和征服自然的历史。
(1)火的发现和利用；(2)畜力、风力、水力等自然动力的利用；(3)化石燃料的开发和热的利用；(4)电的发现及开发利用；(5)原子核能的发现及开发利用。
人类社会已经历了三个能源时期：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。
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。
经济的增长和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，能源消费与世界经济发展的趋势是一致的。
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。
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型工业的发展，能源效率也较低，因此能源弹性系数多大于1。
人们的日常生活处处离不开能源，不仅衣、食、住、行，而且文化娱乐、医疗卫生等都与能源密切相关。
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。
第四节能源资源生产与消费世界化石燃料探明可采储量能源消费当今世界的能源消费仍以石油为主。
第四节能源与环境1 全球环境状况联合国最新公布的研究结果显示，在过去30年中，虽然国际社会在环保领域取得了一定成绩，但全球整体环境状况持续恶化。
国际社会普遍认为，贫困和过度消费导致人类无节制地开发和破坏自然资源，这是造成环境恶化的罪魁祸首。
世界经济发展和人类赖以生存的环境是不协调的，经济发展和人口增长给环境造成了巨大的压力，对发展中国家这种情况尤为突出。
全球环境恶化主要表现在大气和江海污染加剧、大面积土地退化、森林面积急剧减少、淡水资源日益短缺、大气层臭氧空洞扩大、生物多样性受到威胁等多方面，同时温室气体的过量排放导致全球气候变暖，使自然灾害发生的频率和强度大幅增加。
2 全球正在变暖海平面上升与陆地淹没；气候带的移动；飓风的加剧；植被的迁徙与物种灭绝；洋流的变化与厄尔尼诺现象；雨型的改变。
3 大气环境的三大问题20世纪80年代中期，在南极上空发现了臭氧空洞，它与地球变暖及所谓的温室效应和酸雨沉降问题构成全球性的大气环境问题，明显地危及全人类的生存和繁衍，引起了国际社会的高度关注，使当今的世界环境问题具有明显的时代特征。
酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分图我国SO2可能排放情况的预测3 温室效应最近几十年来，地球日益变暖。
地球为什么会变暖？是由于人类大量使用能源而放出的热量使地球变暖的吗？人类一年使用的全部能源为80亿t 石油，相当于33⨯1016 kJ 的热量如果把这些热量全部用于加热海洋，仅仅可以使海水温度上升6⨯10-5℃，即加热1万年，海水温度也只上升到1℃。
地球变暖的原因到底是什么？人类使用能源一天所放出的热量01000200030004000200020102020203020402050年份S O 2排放量/万＝0.1 ⨯1016kJ；地球一天从太阳获得的热量＝1500 ⨯1016kJ。
太阳射向地球的光约1/3被云层、冰粒和空气分子反射回去；约25％穿过大气层时暂时被大气吸收起到增温作用，但以后又返回到太空；其余的大约37％则被地球表面吸收。
这些被吸收的太阳辐射能大部分在晚间又重新发射到天空。
如果这部分热量遇到了阻碍，不能全部被反射出去，地球表面的温度就会升高。
4 温室气体CO2不吸收短波，只吸收长波，于是，地球表面吸收的太阳辐射就散不出去，从而使地表温度升高，地球变暖。
像CO2这类会使地球变暖的气体就称为温室气体，温室气体还包括水蒸气、SO、甲烷、氟利昂等。
主要温室气体的含量与来源由于人类大量使用化石燃料，其排放出的CO2等温室气体对辐射的选择性和吸收特性是地球变暖的主要原因。
/10-6 /ºC年份年份CO2与全球变暖5 气候变化对环境的影响地球表面变暖，在远离赤道的地方变化最显著。
虽然某些地区由于蒸发迅速和风型改变会变得更干燥，但全球降雨量增加。
沿海岸的亚热带出现更潮湿的季风。
在高海拔和高纬度地区更频繁地出现更大的风雪。
在内地，大陆中部地区出现较早的雪融和潮湿的春季，夏季漫长且来得早，干旱更加频繁。
在高纬度地区，农业条件会更好些。
由于海水的边界向北移动，因此海洋冰量减少。
沿海海平面每世纪上升几英尺。
飓风更频繁、更强大，并向高纬度地区扩展。
森林火灾更频繁、更严重。
大量物种迅速灭绝。
由于气候的原因，人口死亡率增加。
解决温室效应的对策提高能源的利用率，减少化石燃料的消耗量，大力推广节能新技术；开发不产生CO2的新能源，如核能、太阳能、地热能、海洋能；推广植树绿化，限制森林砍伐，制止对热带森林的破坏；减慢世界人口增长速度，在农村发展“能源农场”，一方面利用种植薪柴树木通过光合作用固定CO2，另一方面燃烧薪柴比燃用化石燃料产生的CO2要少得多；采用天然气等低含碳燃料，大力发展氢能。