第二章 能源的转换与利用
高中化学二课时作业:第二章化学反应与能量第二节第课时化学能转化为电能含答案
第二节化学能与电能第1课时化学能转化为电能[目标导航]1。
熟悉能源的分类和化学能与电能的转化关系。
2.知道原电池是利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置,通过实验会说明原电池的原理,以及判断原电池的正、负极。
3.会正确书写电极反应式,熟知原电池的应用。
一、一次能源和二次能源1.能源按其来源可分为一次能源和二次能源。
能源类别定义实例一次能源直接从自然界中取得的能源太阳能、风能、地热能、潮汐能、煤、石油、天然气等二次能源由一次能源经过加工、转换得到的能源电能(水电、火电、核电)、蒸汽能、机械能等2.二次能源-—火力发电(1)火力发电原理:首先通过化石燃料燃烧,使化学能转变为热能,加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机,然后带动发电机发电. (2)能量转换过程:化学能错误!热能错误!机械能错误!电能.其中能量转换的关键环节是燃烧。
(3)火力发电弊端:①煤属于不可再生资源,用一点少一点,用煤发电会造成资源的浪费。
②能量经过多次转化,利用率低,能量损失大.③煤燃烧会产生有害物质(如SO2、CO、NO2、粉尘等),污染环境。
【议一议】1.判断正误(1)根据一次能源和二次能源的划分,氢气为二次能源。
()(2)电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源.()(3)火力发电是化学能间接转化为电能的过程.()(4)水力发电是将化学能转化为电能的过程。
()答案(1)√(2)√(3)√(4)×二、化学能直接转化为电能1.按要求完成下列实验,并填表2.原电池(1)概念:是将化学能转化为电能的装置;原电池的反应本质是氧化还原反应。
(2)构成条件①原电池反应必须是自发的氧化还原反应,②具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属),③两电极均插入电解质溶液中,④电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。
(3)原电池的工作原理原电池总反应式:Zn+2H+===Zn2++H2↑。
(4)能量转化过程:原电池在工作时,负极失电子,电子通过导线流向正极,被氧化性物质得到,闭合回路中形成电流,化学能转变为电能.【议一议】2.判断正误:(1)HCl+NaOH===NaCl+H2O是放热反应,可以设计成原电池.()(2)将铜片和锌片用导线连接插入酒精中,电流表指针发生偏转.()(3)在铜-锌-稀硫酸原电池中,电子由锌通过导线流向铜,再由铜通过电解质溶液到达锌。
新能源开发与利用的研究
新能源开发与利用的研究第一章:引言近年来,能源问题越来越受到人们的关注。
随着经济的发展和人口的增长,传统化石能源日益减少,对环境的影响越来越显著。
因此,新能源的开发和利用已经成为一个全球性的热点话题。
本文将从太阳能、风能、地热能三个方面展开新能源的研究探讨。
第二章:太阳能的开发与利用太阳能是一种非常重要的新能源类型。
目前,太阳能在全球新能源开发中占据了重要的地位。
太阳能的开发和利用已经有了一些成果,如太阳能热水器、太阳能电池等。
太阳能热水器是目前使用最广泛、效率最高的太阳能产品之一。
随着技术的不断进步和产品的不断升级,太阳能热水器已经可以满足人们生活的热水需求,并且可以适用于不同的气候和环境条件。
太阳能电池是将太阳辐射能转换成直流电的设备。
现在的太阳能电池已经发展出了多种类型,如硅基太阳能电池、薄膜太阳能电池、多晶太阳能电池等。
随着技术的不断进步,太阳能电池的效率越来越高,成本也逐渐降低。
第三章:风能的开发与利用风能是一种重要的新能源类型。
目前,风能在全球新能源开发中也占据了重要的地位。
风能的开发和利用已经有了一些成果,如风力发电等。
风力发电是通过风能驱动发电机转动,将机械能转化为电能的装置。
目前,风力发电已经成为新能源领域最为成熟的技术之一。
发展迅速的风电行业也成为了全球最具活力的产业之一。
风力发电的优点包括:无污染、资源丰富、经济性高、可持续性强等。
随着技术研究的不断深入,风力发电的效率不断提高,成本逐渐降低。
第四章:地热能的开发与利用地热能是一种新的清洁能源形式。
地热热能是最常见的一种地热能,是指从地下深处获取热能。
地热能除了可以用于发电之外,还可以用于供热、制冷、温室种植、游泳池加热等领域。
地热发电是利用地下的高温区域(地热田)的热能来发电。
地热发电的优点包括:稳定性强、环保、低成本、可持续性强等。
随着技术的不断进步,地热发电已经成为一种可行的新能源选择。
第五章:结论综上所述,新能源开发与利用是一个非常重要的研究课题。
能源动力课程设计
能源动力课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解能源的定义、种类及能源转换的基本原理。
2. 学生能够掌握动力设备的工作原理及其在生活中的应用。
3. 学生能够解释能源利用对环境的影响,并了解可再生能源的优势。
技能目标:1. 学生能够运用所学的能源知识,分析并解决实际生活中的能源问题。
2. 学生能够设计简单的能源转换装置,提升动手操作能力。
3. 学生能够通过小组合作,进行能源动力相关实验,培养团队协作能力。
情感态度价值观目标:1. 学生能够认识到能源动力在现代社会生活中的重要性,增强节能环保意识。
2. 学生能够关注能源动力领域的科技发展,培养创新精神。
3. 学生能够通过学习能源动力知识,树立正确的能源消费观念,积极参与能源节约和环境保护活动。
课程性质:本课程为科普性质课程,旨在让学生了解能源动力的基本知识,提高学生的能源素养。
学生特点:五年级学生具有一定的认知能力和好奇心,对能源动力知识有一定的基础,但需要进一步引导和激发。
教学要求:结合学生的认知特点,采用直观、生动的教学手段,激发学生的学习兴趣,注重培养学生的动手操作能力和团队协作精神。
在教学过程中,关注学生的情感态度价值观的培养,引导他们形成正确的能源消费观念。
通过分解课程目标,为后续教学设计和评估提供具体依据。
二、教学内容1. 能源概念与分类:介绍能源的定义、种类(如:化石能源、可再生能源等),并通过实例讲解各类能源的特点及应用。
教学内容关联教材章节:第一章 能源与能源动力2. 能源转换与动力设备:讲解能源转换的基本原理,以生活中常见的动力设备(如:内燃机、电动机等)为例,介绍其工作原理和能量转换过程。
教学内容关联教材章节:第二章 能源转换与动力设备3. 能源利用与环境影响:分析能源利用对环境的影响,探讨可再生能源(如:太阳能、风能等)在环境保护方面的优势。
教学内容关联教材章节:第三章 能源利用与环境保护4. 能源动力实验与动手操作:组织学生进行能源动力相关实验,如制作简易太阳能小车、风力发电机等,提高学生的动手操作能力。
《能源工程管理》课程教学大纲
《能源工程管理》课程教学大纲一、课程目标能源工程管理课程是能源与动力专业的一门必修的技术基础课。
本课程共30学时,学分1.5;考查课。
通过对该课程的学习,使学生初步了解我国能源的现状,认识能源管理的重要意义,掌握能源转换和利用的过程及原理,特别是一些新能源的转换和利用,并具体掌握如何利用余能,掌握多联产、热管与热泵的节能技术原理,初步了解现代管理学的相关知识及其管理方法、原则和优化,在此基础上能够熟练的进行相关系统的经济技术分析,深刻认识工程项目的评价原理,学会进行固定资产的折旧计算及进行重置决策的方法,能够熟练进行系统的不确定性分析,并对项目的可行性研究有进一步的认识。
通过本课程的理论学习,使学生具备如下知识和能力:1.学生发现问题、分析问题和解决问题的能力、培养学生谦虚、好学的能力;培养学生勤于思考、做事认真的良好作风。
2.掌握能源转换和利用的过程及原理;了解相关的法律法规;掌握多联产、热管与热泵的节能技术原理;初步了解现代管理学的相关知识及其管理方法、原则和优化。
3.培养学生的沟通能力及团队协作精神;良好的职业道德;培养学生整体思维、融会贯通、学会学习的能力。
二、课程教学的内容及学时分配1、课程理论教学内容及要求《能源工程管理》课程主要以讲授为主,以案例分析为辅。
课堂教学将利用多媒体等辅助教学,调动学习积极性,提高教学效率。
本课程目标、知识单元与学时分配见表1。
表1 课程目标、知识单元与学时分配2、课程实验教学内容及要求无三、课程教学方法课程教学以课堂讲授为主,结合实验、作业、微课,MOOC课等相应的资源,配合多媒体课件等共同完成课堂授课内容。
采用E-mail、QQ、微信等交流工具,加强和学生之间的交流和沟通。
课堂讲授通过启发式教学、讨论式教学等教学方法和手段培养学生学习电路理论中遇到典型体型的解法,提高其应用基本概念和理论提高分析问题和解决问题的能力。
本课程也会适当地安排一些讨论环节和报告交流环节,培养学生自主学习能力、实际动手能力、团队合作能力、获取和处理信息的能力、准确运用语言文字的表达能力,激发学生的创新思维。
第二章细胞能量的来源与转变
第二章细胞能量的来源与转变第一节细胞中的能源物质1细胞中的ATPATP是三磷酸腺苷的英文缩写,它是活细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物。
事实上,从细菌、真菌一直到高等动植物,所有的生物生命活动中的直接能源物质都是ATP。
ATP能作为直接能源物质与其结构密切相关。
ATP的结构ATP的机构简式A-P~P~P,其中的A表示腺苷,P表示磷酸基,~表示高能磷酸键。
ATP中大量的化学能就储存在高能磷酸键中。
ATP与ADP的相互转化ATP分子中远离腺苷A的那个高能磷酸键,在一定条件下很容易断裂,同时储存在这个高能磷酸键中的能量释放出来,A TP就转化为ADP;在另一种酶的作用下,ADP接受能量,同时与一个磷酸结合,从而转化成ATP。
ATP在细胞中的含量虽然很少,但是通过ATP与ADP之间的相互转化,使细胞内的ATP总是处于动态平衡之中,从而保证了细胞能量的持续供应。
ATP含量稳定、移动迅速、功能高效,因为成为细胞内能量释放、转移和利用的中心物质。
细胞中ATP的合成所需要的能量主要来自于糖类、脂质等有机物的氧化分解;此外在在植物细胞的叶绿体内也能合成A TP,其能量来自光能的转化,2糖类糖类是由C、H、O三种元素组成的,生命活动需要的能量70%以上来自于糖的氧化分解,糖类是细胞生命活动的主要能源物质。
3脂质脂质主要由C、H、O三种化学元素组成,有的脂质还含有N、P等元素。
其中脂肪中C、H 的含量相对较高,含有较多的能量,是细胞中重要的储存能量的物质。
在细胞中,ATP是生命活动的直接能源物质,糖类是主要的能源物质,脂肪是重要的储存能量的物质,其它有机物如蛋白质也能为生命提供能量,这些物质中的能量最终都来自太阳能。
第二节酶在代谢中的作用1影响酶活性的因素生物代谢过程离不开酶的催化作用,生物体内酶的活性同样受到各种因素的影响。
2酶的专一性和高效性酶可以加快化学反应的速度,具有高效性。
一种酶只能催化或一类底物的反应,说明酶还具有专一性的特点。
能源工程管理复习题
第一章概述1.2如何评价能源?我国常规能源有哪些特点?评价能源,应当分析和研究它们的现实性、可用性和经济性,可以从以下几个方面进行分析:能流密度;资源储量;供能连续性和能量可储性;能源开发费用和用能设备费用;能源运输费用与损耗;能源品位;环境保护。
我国常规能源特点:>能源开发利用在立足于国内的基础上逐步开发和利用国际能源A能源生产构成中以煤炭为主>能源消费构成工业耗能为主,交通、民用和商业耗能将逐步扩大>农村清洁能源的需求量越来越大>能源利用率低,节能潜力大1.3什么叫能源弹性系数?有何作用?能源弹性系数是指一次能源或电力消费的年增长率与国民生产总值增长率的比值。
作用:反映能源与经济发展的长期趋势。
1.4能源与发展国民经济的关系怎样?能源是发展社会生产和提高人民生活的必要条件,是推动国民经济发展的基本保证。
能源消费与经济增长之间的关系,一般用能源弹力系数和电力弹性系数来表示。
能源消费量的增长和国民生产总值的增长基本成正比的关系,二者基本保持同步。
1.5能源的转换与利用跟生态环境有何密切关系?能源的开采、输送、转换、利用和消费都直接或间接地改变着自然界的生态平衡,必然对生态环境造成各种影响,其中很多影响正是产生环境污染的根源。
能源转换与利用过程中会产生大气污染,渣污染、热污染、水污染对生态环境造成破坏。
1.能源转换与利用过程中,产生烟尘、粉尘、SO X,NO X,C O X,等有害物质,介入大气中,危害人体舒适健康、污染环境。
2.能源转换与利用过程中,产生冶金渣,燃料渣,化工渣等固体废物,占用土地,损伤地质,破坏土壤,危害生物,淤塞河道,污染水质3.能源转换与利用过程中,排出大量人,使工厂附近水域温度升高,水中O2降低,影响水中生物生存,温室效应也是一种热污染。
4.能源转换与利用过程中,洗煤污水,矿石污水,焦化厂等产生污水,巨型油轮事故,电厂循环水,冲渣水等都可以引起水污染,严重影响居民生活环境与身体健康。
第二章 热力学第一定律
(二)热力学第一定律
热力学第一定律实质就是能量守恒和转换 定律在热现象上的应用。 表述1:热可以变为功,功也可以变为热;一 定量的热消灭,必产生一定量的功;消耗一 定量的功时,必出现与之相应数量的热。
表述2:第一类永动机是造不成的
First Law of Thermodynamics
In 1843, at the age of 25, James Prescott Joule did a series of careful experiments to prove the equivalence of heat and work.
A p V
dl
对推进功的说明
1、与宏观流动有关,流动停止,推进功不存在 2、作用过程中,工质仅发生位置变化,无状态变化
3、w推=pv与所处状态有关,是状态量 4、并非工质本身的能量(动能、位能)变化引起, 而由外界(泵与风机)做出,流动工质所携带的能量
可理解为:由于工质的进出,外界与系统之
间所传递的一种机械功,表现为流动工质进 出系统使所携带和所传递的一种能量
4、物理意义:开口系中随工质流动而携带的、取决 于热力状态的能量。
三、稳定流动能量方程
Energy balance for steady-flow systems
稳定流动条件
(P22)
1、
•
•
•
mout min m
2、
•
Q Const
min
uin 1 2
c
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gzin
3、
•
•
Wnet ConstWs
三、总能
热力系统的储存能: 储存于热力系统的能量。 (1)内部储存能———热力学能 (2)外部储存能———宏观动能,宏观位能。
热能转换与利用 第二章课件
工设备的 效率。 8.通过锅炉的热平衡与 平衡、钢材连续加热炉的热平
衡与 平衡的例子进一步熟练 分析。 9.了解 的性质、 分析的作用、 分析的发展。
2–1 能量转换
钢铁企业中涉及到的主要能的形式有:热能、 机械能、电能、化学能
T0
c
pT0
T T0
dT T
cp[(T
T0
)
T0
ln
T T0
]
cp
(T
T0
)[1
T
T0 T0
ln
T T0
]
h
h0
1
T
T0 T0
ln
T T0
它的能级为
T
exT h h0
1 T0 T T0
T ln
T0
如果需要考虑比热容 cp随温度变化时,一般把比热容与 温度的关系表示成幂函数的关系:
本章知识点
1.理解能量转换与平衡; 2.理解 的概念、熟练 的计算、了
解 的平衡、掌握 损失计算; 3.学会 分析,以及 分析的举例,
分析的意义。
本章重点
1.了解能量转换; 2.理解能量平衡; 3.掌握 的概念; 4.熟练各种 的计算包括温度 、潜热 、压力 、
混合气体的 、化学 。 5.深入理解流动过程、混合过程、分离过程的 平衡。 6.掌握燃烧 损失、传热 损失、散热等 损失、燃烧
1kWh=860kcal=3600kJ
2.3 (可用能)
根据能量可转换性的不同,可以把能量分为三类: 高级能:可以不受限制地完全转换的能量 中级能:具有部分转换能力的能量 低级能:完全没有转换能力的能量 热能属于第二类能量:它具有的可用能取决于它的状态参 数(温度、压力等),同时与环境状态有关。当参数与环境相 同,即与环境处于平衡状态时,其 值为零。但是,只要与环 境处于不平衡状态,它就具有一定的 值。 为了衡量能量的可用性,提出以“可用能”或“ ”作为 衡量能量质量的物理量。
能源管理的基础知识
热力学第一定律
任何处于平衡态的热力学系统都有一个状态参数U(内 能)。系统从一个平衡态变化到另一个平衡态时,内能 等于系统吸收的热量和系统对外做功之和。
能量贬值原理
• 能量不仅有量的多少,还有质的高低。 热力学第一定律只说明了能量在量上要 守恒,并没有说明能量在“质”方面的 高低。
• 自程称 为自发过程,反之为非自发过程。自发 过程都有一定的方向。
1. 电力产生;2. 通过升压变电站电压升高;3. 电能传送;4. 通过降压变 电所降低电压;5.分配电力;6.到达需要电力的地点
电能的输送
电能的输送
升压和降压变压器
我国电能输送存在的问题
• 电压等级偏低,电压层次过多,造成重 复容量多,线路长、线损高,事故多, 调度不灵。 • 输电方式单一,缺乏超高压直流输电。 • 电网容量小,联网发展缓慢,影响了电 网整体效益的发挥。 • 变配电设备陈旧老化,难以适应电力输 送发展的需要。
第二节 化学能转换为热能
概述
• 燃料燃烧是化学能转换为热能的最主要方式。 • 能在空气中燃烧的物质称为可燃物,但不能把 所有的可燃物都称作燃料(如米和沙糖之类的 食品)。 • 所谓燃料,就是能在空气中容易燃烧并释放出 大量热能的气体、液体或固体物质,是能在经 济上值得利用其发热量的物质的总称。 • 燃料通常按形态分为固体燃料、液体燃料和气 体燃料。
• 常用的气体燃烧器有扩散式燃烧器;另 一种是预混式燃烧器;此外还有一种部 分预混式燃烧器,
室燃(粉状燃烧) 煤的燃烧 层燃(层状燃烧) 内燃 燃烧方式 油的燃烧 外燃 容器内燃烧 气体燃料的燃烧 燃烧器燃烧
第三节 热能转换为机械能电能
概述
• 在能量利用中热效率和经济性是非常重 要的两个指标。 • 由于存在着耗散作用、不可逆过程以及 可用能损失,在能量转换和传递过程中, 各种热力循环、热力设备和能量利用装 置的效率都不可能达到100%。
工程热力学童钧耕第六版
工程热力学童钧耕第六版简介《工程热力学童钧耕第六版》是一本经典的工程热力学教材,由童钧耕教授编写。
本书系统地介绍了工程热力学的基本概念、原理和应用,适用于工科相关专业的学生和从事相关领域的工程师。
内容概述《工程热力学童钧耕第六版》共分为十章,内容涵盖了热力学的基本概念、气体和蒸汽的性质、能量转换与传递、理想气体混合物等方面。
以下将对每一章节进行简要介绍。
第一章:引言这一章主要介绍了工程热力学的基本概念和范围,以及其在实际应用中的重要性。
同时还对温度、压力、体积等基本物理量进行了定义和解释。
第二章:能量转换与能量传递本章讲述了能量转换与传递的基本原理,包括能量守恒定律、功与功率、传热与传质等内容。
通过对各种能量转换过程的分析,读者可以深入理解能量守恒定律在工程实践中的应用。
第三章:气体与蒸汽的性质这一章主要介绍了气体和蒸汽的基本性质,包括物态方程、气体混合物、湿空气等内容。
通过对气体和蒸汽性质的分析,读者可以了解到它们在工程热力学中的重要作用。
第四章:一次能源与二次能源本章重点讲述了一次能源和二次能源的概念和特点。
同时还介绍了常见的一次能源和二次能源类型,以及它们在工程实践中的应用。
第五章:理想气体混合物这一章主要介绍了理想气体混合物的基本原理和计算方法。
通过对理想气体混合物进行分析,读者可以掌握计算混合气体性质和热力学过程参数的技巧。
第六章:燃烧与燃烧产物本章讲述了燃烧与燃烧产物的基本原理和特点。
同时还介绍了常见的燃料类型、燃烧过程中的能量转换和产物生成等内容。
第七章:蒸汽发生器这一章主要介绍了蒸汽发生器的原理和构造,包括锅炉、汽轮机等设备。
通过对蒸汽发生器的分析,读者可以了解到其在能量转换中的重要作用。
第八章:蒸汽涡轮机本章重点讲述了蒸汽涡轮机的工作原理和性能特点。
同时还介绍了蒸汽涡轮机在电力工业中的应用和优化方法。
第九章:压缩机与风机这一章主要介绍了压缩机和风机的基本原理和分类。
通过对压缩机和风机的分析,读者可以掌握它们在工程实践中的应用技巧。
高效能源转化与利用技术研究
高效能源转化与利用技术研究第一章:引言能源转化与利用一直是全球范围内的研究热点,因为高效能源转化与利用技术的开发对于可持续发展以及减少能源消耗具有重要意义。
本文将关注高效能源转化与利用技术的研究和应用。
第二章:高效能源转化技术2.1 智能电网技术智能电网技术作为一种新兴的能源转化与利用技术,通过实现电力的高效调度、智能监控和网络化管理,能够提高电力系统的可靠性和稳定性,同时降低能源损耗,实现能源的高效转化和利用。
2.2 新能源利用技术随着全球对常规能源消耗的担忧,新能源的利用日益受到关注。
高效能源转化与利用技术的研究包括太阳能、风能、水能等各种新能源的开发利用,通过技术手段提高新能源转化效率,满足能源需求的同时减少对环境的影响。
第三章:高效能源利用技术3.1 储能技术储能技术是高效能源转化与利用技术的关键环节之一。
通过将能源转化成可储存的形式,可以在能源需求高峰期间释放储存的能量,从而提高能源利用效率和稳定性。
目前常用的储能技术包括电池储能、超级电容储能和压缩空气能储存等。
3.2 热能利用技术热能是一种常见的能源形式,其高效利用对于减少能源损耗具有重要意义。
传统的热能利用技术包括热电联产和余热回收等,通过回收废热并转化成有用的能源形式,可以提高能源利用效率。
第四章:高效能源转化与利用技术的应用案例4.1 智能电网在能源转化与利用中的应用智能电网技术在能源转化与利用中具有广泛应用前景。
例如,在智能电网的调度和管理下,可以实现能源供应的柔性调节,减少能源浪费和损耗,提高能源利用效率。
4.2 新能源利用技术在能源转化与利用中的应用随着太阳能和风能等新能源的快速发展,其在能源转化与利用中的应用越来越广泛。
例如,太阳能光伏发电技术和风能发电技术已经成为主流能源产业,通过提高新能源的转化效率,可以实现能源的可持续利用。
第五章:未来发展趋势目前,高效能源转化与利用技术仍处在不断发展和完善阶段。
未来发展趋势包括进一步优化现有技术,推动新能源利用技术的创新和应用,提高能源利用效率和节能减排水平。
第二章 化学反应与能量变化(知识点总结)
第二章 化学反应与能量变化 班级 姓名 第一节 化学能与热能1、化学反应的本质:旧化学键的断裂,新化学键的生成过程。
化学键的断裂需要吸收能量,化学键的形成会释放能量。
任何化学反应都会伴随着能量的变化。
①放出能量的反应:反应物的总能量 > 生成物的总能量②吸收能量的反应:反应物的总能量 < 生成物的总能量2、能量守恒定律:一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量,转化的途径和能量形式可以不同,但是体系包含的总能量不变。
化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化,即吸热或者放热。
3、常见的放热反应:①所有的燃烧反应;②酸碱中和反应;③活泼金属与酸(或水)的反应;④绝大多数的化合反应;⑤自然氧化(如食物腐败)。
常见的的吸热反应:①铵盐和碱的反应;②绝大多数的分解反应。
第二节 化学能与电能1、一次能源:直接从自然界取得的能源。
如流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀矿。
二次能源:一次能源经过加工,转换得到的能源。
如电力、蒸汽等。
2、原电池:将化学能转化为电能的装置。
右图是铜锌原电池的装置图。
①锌片(负极反应):22Zn e Zn -+-=,发生氧化反应;铜片(正极反应):222H e H +-+=↑,发生还原反应。
总反应:Zn+2H +=Zn 2++H 2↑②该装置中,电子由锌片出发,通过导线到铜片,电流由铜片出发,经过导线到锌片。
③该装置中的能量变化:化学能转化为电能。
④由活泼性不同的两种金属组成的原电池中,一般比较活泼的金属作原电池的负极(发生氧化反应),相对较不活泼的金属作原电池的正极(发生还原反应,正极电极本身不反应!)。
⑤构成原电池的四个条件:1、自发的氧化还原反应;2、活泼性不同的两个电极(导体);3、有电解质溶液;4、形成闭合回路。
第三节 化学反应速率和限度1、化学反应速率:通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量(均取正值)来表示。
浓度常以mol/L 为单位,时间常以min 或s 为单位。
高一化学人教版必修二第二章第2节《化学能与电能》知识点总结
第2节 化学能与电能一、能源的分类1.化学能间接转化为电能(在能量的转化过程中存在能量的损失)—比如火力发电 ①转化过程火力发电是通过化石燃料的燃烧,使化学能转化为热能,加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机,然后带动发电机发电.燃煤发电是从煤中的化学能开始的一系列能量转化过程.化学能−−→−燃烧热能−−→−蒸汽机械能−−→−发电机电能 ①转化原理燃烧(氧化还原反应)是使化学能转化为电能的关键.因此燃烧一定发生氧化还原反应,氧化还原反应必定有电子的转移,电子的转移引起化学键的重新组合,同时伴随着体系能量的变化. 拓展点1:火力发电的优缺点优点:①我国煤炭资源丰富①投资少,技术成熟,安全性能高缺点:①排出大量的能导致温室效应的气体CO 2以及导致酸雨的含硫氧化物,比如SO 2①消耗大量的不可再生的化石燃料资源①能量转化率低①产生大量的废渣、废水.2.化学能直接转化为电能(在能量的转化过程中不存在能量的损失)—原电池(将氧化还原反应所释放的化学能直接转化为电能)(1)原电池的工作原理实验现象产生的原因分析2+会逐渐溶解,而由Zn失去的电子则由Zn片通过导线流向Cu片,因此Zn片上会带有大量的正电荷,Cu片上会带有大量的负电荷,而电解质溶液中含有阳离子(H+、Zn2+)以及阴离子(OH-、SO42-),由于正负电荷相互吸引,所以电解质溶液中的阳离子会移向Cu片去中和Cu片上带负电荷的电子,阴离子则移向Zn片去中和Zn片上的正电荷,但是由于溶液中的H+得电子能力比Zn2+强,所以H+就移向Cu片去获得Cu片上由Zn片失去的电子而被还原为H原子,H 原子再结合成H分子即H2从Cu片上逸出,因此Cu片上有无色气泡产生.通过电流表指针发生偏转并且指针偏向于Cu片这一边,可以得出该装置产生了电流(而电流的形成是因为电子发生了定向移动),并且电流移动的方向与电子移动的方向相反,所以电流是从Cu片流出,Zn片流进,即Cu片作为正极;Zn片作为负极.原电池工作原理的总结归纳:①原电池中电流的流向:正极→负极①原电池中电子的流向:负极→导线→正极(注意:在该过程中,电子是永远都不会进入到电解质溶液中,因为电子只在金属内部运动并且电解质溶液中的自由移动的阴阳离子也不能在导线中通过)①原电池中电解质溶液中阴、阳离子的移动方向:阳离子→正极阴离子→负极①原电池工作原理的本质:发生自发的氧化还原反应即将氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动,将化学能转化为电能的形式释放.(所谓自发就是指该氧化还原反应不需要借助外在的力量即本身就能够自己发生)①原电池中的负极发生氧化反应,通常是电极材料或还原性气体失去电子被氧化,电子从负极流出;原电池的正极发生还原反应,通常是溶液中的阳离子或O2等氧化剂得到电子被还原,电子流入正极.(2)原电池的构成条件(两极一液一回路,反应要自发)①两极:正极和负极是两种活泼性不同的电极材料,包括由两种活泼性不同的金属材料构成的电极或者是由一种金属与一种非金属导体(如石墨)构成的电极,一般活泼性较强的金属作为负极.①一液(电解质溶液):包括酸、碱、盐溶液.①一回路(构成闭合的电路):即两电极由导线相连或直接接触以及两电极必须插入到同一种电解质溶液中或者分别插入到一般与电极材料相同的阳离子的两种盐溶液中,两盐溶液之间用盐桥相连形成闭合回路.比如以下装置:①氧化还原反应要自发:指电解质溶液至少要与作为负极的金属电极材料发生自发的氧化反应.(3)电极反应式①定义:原电池中的正极和负极所发生的反应①电极反应式的书写方法:补充:复杂电极反应式的书写如CH4碱性燃料电池负极反应式的书写:CH4+2O2+2OH-===CO2-3+3H2O……总反应式2O2+4H2O+8e-===8OH-……正极反应式CH4+10OH--8e-===7H2O+CO2-3……负极反应式注意:①电极反应式的书写必须遵守离子方程式的书写要求,比如难溶物、弱电解质、气体等均应写成化学式形式.①注意电解质溶液对正、负极反应产物的影响.如果负极反应生成的阳离子能与电解质溶液中的阴离子反应,则电解质溶液中的阴离子应写入电极反应式中,例如Fe与Cu在NaOH溶液中形成原电池,负极反应式为:Fe+2e-+2OH-=Fe(OH)2.三、原电池的应用(1)比较金属的活动性强弱①原理:一般原电池中活动性较强的金属作负极,活动性较弱的金属作正极.①应用:比如A、B两种金属用导线连接或直接接触后插入到稀H2SO4电解质溶液中,若A极溶解,B极有气泡产生,由此可判断A是负极,B是正极,活动性:A>B.(2)加快氧化还原反应的速率①原理:在原电池中,氧化反应与还原反应分别在两极进行,溶液中的粒子运动时相互间的干扰小,从而使化学反应速率加快.①应用:比如实验室中用Zn和稀H2SO4制取H2时,通常滴入几滴CuSO4溶液,能够加快产生H2的速率.原因在于Zn 与置换出的Cu构成了原电池,加快了反应的进行.(3)防止金属被腐蚀(比如要保护一个铁闸,可用导线将其与一Zn块相连,使Zn作原电池的负极,铁闸作正极)补充:金属腐蚀①定义:指金属或合金与周围接触到的气体或液体发生化学反应,使金属失去电子变为阳离子而消耗的过程.②金属腐蚀的分类:化学腐蚀和电化学腐蚀在金属腐蚀中,我们把直接发生氧化还原反应且不构成原电池的腐蚀称为化学腐蚀;而由不纯的金属与电解质溶液接触时形成的原电池反应而引起的腐蚀称为电化学腐蚀,电化学腐蚀又分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀:在潮湿的空气中,钢铁表面吸附一层薄薄的水膜,里面溶解了少量的O2、CO2等气体,含有少量的H+和OH-从而形成电解质溶液.A.当电解质溶液呈中性、弱碱性或弱酸性时,它跟钢铁里的Fe和少量的C形成了无数个微小的原电池,Fe作负极,C 作正极,因此钢铁发生吸氧腐蚀.电极反应式为:负极(Fe):2Fe-4e-=2Fe2+ 正极(C):O2+2H2O+4e-=4OH-总反应式为:2Fe+O2+2H2O=Fe(OH)2B.当电解质溶液的酸性较强时,钢铁则发生析氢腐蚀.电极反应式为:负极(Fe):Fe-2e-=Fe2+ 正极(C):2H++2e-=H2↑总反应式为:Fe+2H+=Fe2+ +H2↑(4)制作各种化学电源(比如制作干电池、铅蓄电池、新型高能电池等)(5)设计制作原电池①设计电路原电池的设计要满足构成原电池的四个条件:(a)由两种活动性不同的金属或由一种金属与其他导电的材料(非金属或某些氧化物)作为电极材料;(b)两个电极必须浸在电解质溶液中;(c)两个电极之间要用导线连接形成闭合回路;(d)有自发进行的氧化还原反应.②电极材料的选择电池的电极必须导电.电池中的负极必须能够与电解质溶液反应,容易失去电子,因此负极一般是活泼的金属材料.正极和负极之间只有产生电势差,电子才能定向移动,所以正极和负极一般不用同一种材料.③电解质溶液的选择电解质是使负极材料放电的物质.因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应,或电解质溶液中溶解的其他物质与负极发生反应(如空气中的O2).但是如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则左、右两个容器中的电解质溶液一般选择与电极材料相同的阳离子的盐溶液.比如Cu-Zn-硫酸盐原电池中,负极金属Zn浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中.④设计示例拓展点2:原电池的正、负极的判断方法(1)根据组成原电池两电极的材料判断:一般是活泼性较强的金属作为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属作为正极.(2)根据电流方向或电子流动的方向判断:电流方向(在外电路)是由正极流向负极,电子的流动方向是由负极流向正极.(3)根据原电池中电解质溶液内阴、阳离子的定向移动方向判断:在原电池的电解质溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极.(4)根据原电池两电极发生的反应类型判断:原电池的负极总是失电子发生氧化反应,其正极总是得电子发生还原反应.(5)根据电极质量的变化判断:原电池工作后,X极质量增加,说明溶液中的阳离子在X极(正极)放电,X极活动性弱;反之,X极质量减少,说明X极金属溶解,X极为负极,活动性强.(6)根据电池中的现象判断:若某电极上有气泡冒出,则是因为析出了H2,说明该电极为正极,活动性弱.上述判断方法可简记为:特别提醒:①在判断原电池正、负极时,不能只根据金属活泼性的相对强弱判断,有时还要考虑电解质溶液,比如Mg、Al和NaOH溶液构成的原电池中,由于Mg不与NaOH溶液反应,虽然金属性Mg>Al,但是在该条件下却是Al作负极.因此要根据具体情况来判断正、负极.又比如说Fe、Cu在稀H2SO4溶液中,Fe作负极,Cu作正极;而Fe、Cu在浓HNO3溶液中,Fe作正极,Cu作负极.①原电池的负极材料可以参加反应,表现为电极溶解,但有的原电池(比如燃料电池)负极材料不参加反应;原电池的正极材料通常不参加反应.四、发展中的化学电源1.化学电源的分类2PbSOSO4放电充电锌银蓄电池的负极是锌,正极是Ag电极反应:O+H O+2e- =2Ag+2OH2Ag+Zn(OH)2Zn+Ag2O+H2O放电充电五、燃料电池燃料电池是一种能连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池.燃料电池的最大优点在于能量转化率高,可以持续使用,无噪音,不污染环境.燃料电池的电极本身不参与氧化还原反应,只是一个催化转化元件.它工作时,燃料和氧化剂连续地由外部供给,在电极上不断地进行反应,生成物不断地被排出,于是电池就连续不断地提供电能.(1)氢氧燃料电池2H+O=2H O1)燃料电池正极反应式的书写因为燃料电池正极反应物一般是O2,即正极都是氧化剂—O2得到电子的还原反应,故正极反应的基础都是O2+4e-=2O2-,O2-的存在形式与燃料电池的电解质的状态以及电解质溶液的酸碱性有着密切的联系.①电解质为酸性电解质溶液(如稀硫酸)在酸性环境中,O2-离子不能单独存在,可供O2-离子结合的微粒有H+离子和H2O,O2-离子优先结合H+离子生成H2O.这样在酸性电解质溶液中,正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O.①电解质为中性或碱性电解质溶液(如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液)在中性或碱性环境中,O 2-离子也不能单独存在,O 2-离子只能结合H 2O 生成OH -离子,故在中性或碱性电解质溶液中,正极反应式为O 2+2H 2O +4e -=4OH -.①电解质为熔融的碳酸盐(如Li 2CO 3和Na 2CO 3熔融盐混和物)在熔融的碳酸盐环境中,O 2-离子也不能单独存在,O 2-离子可结合CO 2生成CO 32-离子,则其正极反应式为O 2+2CO 2 +4e -=2CO 32-.①电解质为固体电解质(如固体氧化锆—氧化钇)该固体电解质在高温下可允许O 2-在其间通过,故其正极反应为O 2+4e -=2O 2-.2)燃料电池负极反应式的书写燃料电池负极反应物种类比较繁多,可为氢气、水煤气、甲烷、丁烷、甲醇、乙醇等可燃性物质.不同的可燃物有不同的书写方式,要想先写出负极反应式相当困难.一般燃料电池的负极反应式都是采用间接方法书写,即按上述要求先正确写出燃料电池的总反应式和正极反应式,然后在电子守恒的基础上用总反应式减去正极反应式即得负极反应式.比如以H 2、C 3H 8为燃料的碱性电池为例说明如下: H 2-2e - =2H +或H 2-2e -+2OH -=2H 2O;C 3H 8−−→−--e 203CO 2−−→−-OH 63CO 32-(3个C 整体从-8价升高到+12价,失去20e -),则有:C 3H 8-20e -+aOH -=3CO 32-+bH 2O,由电荷守恒知a=26;由H 原子守恒知b=17,所以电极反应式为C 3H 8-20e -+26OH -=3CO 32-+17H 2O(3)燃料电池与一次电池、二次电池的主要区别①氧化剂与燃料在工作时不断地由外部供给.①生成物不断地被排出.(4)废弃电池的处理废弃电池中含有重金属和酸碱等有害物质,随意丢弃,对生态环境和人体健康有很大的危害.若把它当作一种资源,加以回收利用,既可以减少对环境的污染,又可以节约资源.因此,应当重视废弃电池的回收.。
太阳能能量转换与利用技术
太阳能能量转换与利用技术第一章:太阳能的介绍与重要性太阳是地球上最重要的能源来源之一。
无论是光照、热能还是光谱辐射,太阳都为我们提供了丰富的能量资源。
太阳能作为一种新型的可再生能源,对于解决能源危机和减少环境污染具有重要的意义。
太阳能的转换与利用技术是指将太阳辐射能转变为其他形式的能量,并将其应用于生产、生活和科学研究中的一系列技术。
太阳能的转换与利用技术主要包括太阳能电池、太阳能热利用技术和光热太阳能利用技术等。
第二章:太阳能电池技术太阳能电池是将太阳能转换为电能的装置。
它通过将太阳能光子与半导体材料中的电子相互作用来产生电流。
常见的太阳能电池有硅基太阳能电池、多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池和染料敏化太阳能电池等。
其中,硅基太阳能电池是最常见的太阳能电池类型。
它由p-n 结构组成,通过光生电子和光生空穴在p-n结的界面处的扩散与偏移来产生电流。
多晶硅太阳能电池采用多个单晶晶粒组成,能效较高。
而单晶硅太阳能电池则由单个晶体材料制成,能效最高。
染料敏化太阳能电池则是利用染料或其他光敏剂吸收光能,产生电流。
第三章:太阳能热利用技术太阳能热利用技术是指将太阳能转化为热能来满足人们的生活和工业用热需求。
太阳能热利用技术主要包括太阳能热水器、太阳能温室和太阳能空调等。
太阳能热水器是最为常见的太阳能热利用设备之一。
它通过太阳能集热器将太阳辐射能转化为热能,用于加热水。
太阳能温室利用太阳能供给温室内部的热量,保持温暖的环境,提供良好的生长条件。
太阳能空调则通过利用太阳能吸热工作物理原理,实现室内空调效果。
第四章:光热太阳能利用技术光热太阳能利用技术是指将太阳能转化为热能,并进一步转化为电能的技术。
其中最常见的应用是太阳能发电。
太阳能发电主要通过聚光或反射太阳能光线,使其集中到一个点上,产生高温,然后将产生的热能转化为电能。
光热太阳能利用技术主要包括太阳能塔式发电和太阳能槽式发电。
太阳能塔式发电采用太阳能集热器将太阳能光线聚焦到集热器顶部的接收器上,使其产生高温,然后将热能转化为电能。
沪科版八年级物理全册知识思维导图
沪科版八年级物理全册知识思维导图思维导图简介思维导图是一种以树状图形式展示思维过程和知识结构的图示工具。
它具有可视化、整合性和易于理解的特点,能够帮助人们更好地理清思路、整合知识,并更好地记忆和应用所学知识。
本文档以沪科版八年级物理全册为基础,利用思维导图形式展示了全册的知识结构,帮助读者更好地把握物理知识。
第一章:物体的热与温度1.1 物体的热与温度基本概念•物体的热:物体内部微观粒子的自身运动能量。
•温度:反映物体内部微观粒子平均运动能量的大小。
1.2 温度的测量•温标:摄氏温标、华氏温标、绝对零度。
•温度计:水银温度计、酒精温度计。
1.3 温度的传递•热传导:导热与绝缘材料的特性。
•对流传热:流体的对流传热。
•辐射传热:热辐射与热辐射规律。
第二章:物体的热与热能2.1 热能的守恒定律•热的机械等价性原理•外部做功与内部能量变化•热能转化与守恒2.2 物体的内能•分子内能与微观粒子的热运动•内能的变化与微观粒子的热运动变化2.3 高温物体的辐射•热辐射与红外线•辐射通量与辐射强度的关系第三章:物体的热与能源3.1 能源的种类•可再生能源:太阳能、风能等•不可再生能源:煤炭、石油等3.2 能源的转换•能源的利用与转换•能量守恒定律在能源转换中的应用第四章:物体的热与环境4.1 火灾与消防知识•火灾的危害与防范•灭火器材与使用4.2 节约能源与低碳生活•节约能源的意义与方式•低碳生活的理念与实践第五章:物体的热与生活5.1 空调和冰箱的原理与使用•空调与冰箱的工作原理•使用空调和冰箱的注意事项5.2 历史时期的能源利用•火的利用与发展•水力和风力能的利用总结通过思维导图的形式,我们可以清晰地看到沪科版八年级物理全册的知识结构,并能更好地理解和应用所学知识。
物体的热与温度、热能的守恒定律、能源的种类和转换、火灾与消防知识、节约能源与低碳生活,以及空调和冰箱的原理与使用等内容,都散布在各个章节中。
希望本文档能够对读者在学习八年级物理知识过程中提供一些帮助。
高中化学人教版必修二《第二章化学反应与能量第2节化学能与电能第1课时原电池-化学能转化为电能》课件
Cu-Zn原电池 Zn片上Zn溶解,Zn 失电子,发 生 氧化反应。 可表示为:
Zn: Zn-2e=Zn2+
Cu片上产生气泡,H+ 得电子,发生 还原 反应。 可表示为:
Cu:2H++2e=H2↑
定义2:在原电池中,电子流出的一极叫负极, 负极发生氧化反应;电子流入的一极叫正极, 正极发生还原反应。
[实验现象]:铜片上有气泡产生,锌片不断溶解,电流表的指 针发生偏转。
[实验结论]:导线中有电流通过。
实验结论:
1.该装置实现了将__化__学__能转化为_电____能。 2.该装置的化学反应本质是:_氧__化__还_原__反__应_____.
2. 原电池
定义1:使化学能转化为电能的的装置,叫做原 电池。
例1.如图装置中,明显有电流产生的是( C )
解析:A项中酒精不是电解质溶液,不能构成原电池;B项中的两电极材料 与电解质溶液不能发生自发的氧化还原反应,因而也不能构成原电池;D项 中的装置没有构成闭合回路,不能构成原电池;只有C选项中的装置符合原 电池的构成条件。
例2.[2019·河南省实验中学高一检测]关于原电池及其电极名称的下列 叙述中正确的是( C ) a. 原电池的正极和负极必须是两种活动性不同的 属 b. 正极上发生还原反应,一定产生气体 c. 电子流出的一极为负极 d. 阴离子在电解质溶液中向正极移动 解析:a错,构成原电池正极和负极的必须是两种活动性不同的电极,可 以是两种不同 属,也可以是一种 属、一种非 属。b错,原电池中正极上 发生还原反应,但不一定产生气体。c对,原电池中电子流出的一极为负 极,电子由负极流向正极。d错,原电池放电时,电解质溶液中阴离子向 负极移动。
教科版八年级物理下册知识点
教科版八年级物理下册知识点教科版八年级物理下册知识点第一章:力与运动1、力的定义和性质:力是物体对物体的作用,力的作用是相互的。
力可以改变物体的形状和运动状态。
2、力的单位是牛顿(N),一个普通的成年人的体重约等于质量是700N。
重力是地球对物体施加的力,方向总是竖直向下。
3、二力平衡:物体在受到两个大小相等、方向相反、作用在同一直线上的两个力作用时,将保持静止或匀速直线运动状态。
4、摩擦力:摩擦力是两个表面接触的物体,当它们发生相对运动时,在接触面上产生的阻碍相对运动的力。
第二章:压强与浮力1、压力:垂直作用在物体表面上的力,方向总是垂直于物体的表面。
压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关。
2、压强:压强是表示压力作用效果的物理量,其定义为单位面积上受到的压力。
3、浮力:浮力是物体受到液体或气体对其向上托的力。
浮力的方向总是竖直向上的。
4、浮沉条件:物体的浮沉条件取决于浮力和重力的大小关系。
当浮力大于重力时,物体会上浮;当浮力等于重力时,物体会悬浮;当浮力小于重力时,物体会下沉。
第三章:光学与声学1、光的传播:光可以在真空中传播,也可以在透明介质中传播。
光沿直线传播,当光线通过介质时,会发生折射、反射和衍射等现象。
2、光的反射:当光线遇到介质分界面时,会有一部分光线改变传播方向,返回原介质中,这就是光的反射。
3、光的折射:当光线从一种介质进入另一种介质时,传播方向会发生改变,这就是光的折射。
4、声音的产生与传播:声音是由物体的振动产生的,可以通过气体、液体和固体等介质传播。
声音的传播速度与介质的温度和密度有关。
5、音调、响度和音色:音调是声音的高低,响度是声音的强弱,音色是声音的品质。
第四章:热学与电磁学1、温度与热传递:温度是表示物体冷热程度的物理量,热传递是物体之间热量的转移。
热传递的方式有传导、对流和辐射。
2、物体的内能:物体内所有分子动能和分子势能的总和称为物体的内能。
改变物体内能的方式有做功和热传递。
高一化学能源的利用知识点
高一化学能源的利用知识点能源在我们的生活中扮演着至关重要的角色。
为了满足人类对能源的需求,我们需要了解并有效地利用不同类型的能源。
本文将介绍高一化学中与能源相关的知识点,包括化学能的转化、化学反应与能量变化以及无机化合物在能源转换中的应用。
一、化学能的转化化学能是一种能够转化成其他形式能量的能源。
在能量转化的过程中,化学能可以被转化为热能、电能、光能等。
下面是一些常见的化学能转化情况:1. 燃烧反应:例如燃烧木材、煤炭或石油时,化学能被转化为热能和光能。
2. 酸碱中和反应:在酸碱中和反应中,化学能可以转化为热能。
3. 电化学反应:在电池中,化学能被转化为电能。
4. 光化学反应:光合作用是一种重要的光化学反应,太阳能被转化为化学能。
二、化学反应与能量变化化学反应中能量的变化是通过研究热效应(焓变)来描述的。
热效应是指在常压下,化学反应中吸热或放热的过程。
常见的热效应包括焓变、反应焓和燃烧热。
1. 焓变:化学反应发生时,反应物转变为生成物,其间吸热或放热的过程称为焓变。
焓变可以表示为ΔH,正值表示放热反应,负值表示吸热反应。
2. 反应焓:反应焓是指单位物质参与反应时的焓变。
在化学反应中,反应焓可以用来计算反应物与生成物之间的能量差异。
3. 燃烧热:燃烧热是指单位物质完全燃烧放出的焓变。
通过测量燃烧反应的焓变,可以确定燃料的热能。
三、无机化合物在能源转换中的应用无机化合物在能源转换中起着重要的作用。
以下是一些典型的无机化合物在能源领域的应用:1. 硝酸铵:硝酸铵(NH4NO3)是一种常用的氧化剂,可用于火箭推进剂和炸药。
在燃烧过程中,硝酸铵中的化学能被转化为热能和气体的膨胀能。
2. 氢氧化钠:氢氧化钠(NaOH)是一种常用的碱性物质,可用于提取铝等金属。
在铝的提取过程中,氢氧化钠与铝反应,释放出大量的热能。
3. 二氧化硫:二氧化硫(SO2)是一种常见的废气,但它也可以被用作脱硫剂。
二氧化硫与煤炭中的硫化物反应,形成硫酸,从而将有害的气体转化为有用的化学物质。
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第二章能源的转换与利用
第一节能量转换的基本原理
1 概述
从热力学的角度看,能量是物质运动的度量,运动是物质的存在的方式,因此一切物质都有能量。
2 能量守恒与转换定律
能量守恒和转换定律指出:“自然界的一切物质都具有能量;能量既不能创造,也不能消灭,而只能从一种形式转换成另一种形式,从一个物体传递到另一个物体;在能量转换与传递过程中,能量的总量恒定不变。
”
热力学第一定律:能量守恒
系统的内能=系统吸收的热量+对系统做功
3 热力学第一定律
任何处于平衡态的热力学系统都有一个状态参数U(内能)。
系统从一个平衡态变化到另一个平衡态时,内能等于系统吸收的热量和系统对外做功之和。
4 能量贬值原理
自然界进行的能量转换过程是有方向性的。
不需要外界帮助就能自动进行的过程称为自发过程,反之为非自发过程。
自发过程都有一定的方向。
能量不仅有量的多少,还有质的高低。
热力学第一定律只说明了能量在量上要守恒,并没有说明能量在“质”方面的高低。
水总是从高处向低处流动
气体总是从高压向低压膨胀
热量总是从高温物体向低温物体传递
热量传递有方向性
4 热力学第二定律的克劳修斯说法
不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。
为了将热量从冷态输送到热态,您需要一个装置,例如热泵或冰箱,持续做功。
5 热力学第二定律的开尔文–普朗克说法
不可能从单一热源吸取热量使之完全转变成功而不产生其他影响。
热力学第二定律的实质就是能量贬值原理。
热力学第二定律深刻地指明了能量转换过程的方向、条件及限度。
6 能量转换的效率
根据能量贬值原理,不是每一种能量都可以连续地、完全地转换为任何一种其他形式的能量。
各种不同形式的能量,按其转换能力可分为三大类:
(1)无限转换能(全部转换能),如电能、机械能、水能、风能、燃料储存的化学能等;(2)有限转换能(部分转换能),如热能、流动体系的总能;
(3)非转换能(废能)。
在能量利用中热效率和经济性是非常重要的两个指标。
由于存在着耗散作用、不可逆过程以及可用能损失,在能量转换和传递过程中,各种热力循环、热力设备和能量利用装置的效率都不可能达到100%。
7 火电站的能量转换效率是多少?
Overall efficiency: 88% ×46% ×98% = 40%
第二节化学能转换为热能
1 概述
燃料燃烧是化学能转换为热能的最主要方式。
能在空气中燃烧的物质称为可燃物,但不能把所有的可燃物都称作燃料(如米和沙糖之类的食品)。
所谓燃料,就是能在空气中容易燃烧并释放出大量热能的气体、液体或固体物质,是能在经济上值得利用其发热量的物质的总称。
燃料通常按形态分为固体燃料、液体燃料和气体燃料。
天然的固体燃料有煤炭和木材;人工的固体燃料有焦炭、型煤、木炭等。
其中煤炭应用最为普遍,是我国最基本的能源。
天然的液体燃料有石油(原油);人工的液体燃料有汽油、煤油、柴油、重油等。
天然的气体燃料有天然气,人工的气体燃料则有焦炉煤气、高炉煤气、水煤气和液化石油气等。
2 燃料燃烧必须具备的条件
必须有可能燃烧的可燃物(燃料);
必须有使可燃物着火的能量(或称热源),即使可燃物的温度达到着火温度以上;
必须供给足够的氧气或空气(因为空气中也含有助燃的氧气)。
通过燃料燃烧将化学能转换为热能的装置称为燃烧设备
3 不同燃料的燃烧特点
煤的燃烧
油的燃烧
气体燃料的燃烧
4 煤的燃烧
煤的燃烧基本上有两种:第一种是煤粉悬浮在空间燃烧,称为室燃或粉状燃烧;第二种就是煤块在炉排上燃烧,称为层燃或层状燃烧。
5 煤的燃烧技术
目前煤的燃烧方式主要是煤粉燃烧和流化床燃烧。
我国大型锅炉和工业窑炉大多采用煤粉燃烧。
为了提高煤炭燃烧的效率和减少污染,发展了许多先进的燃烧技术,如煤粉燃烧稳定技术,包括各种新型的燃烧器,煤粉低氮氧化物燃烧技术,高浓度煤粉燃烧技术,流化床燃烧技术等。
6 油的燃烧
油的燃烧方法有内燃和外燃两种方式。
所谓内燃,是在发动机气缸内部极为有限的空间进行高压燃烧,是一种瞬间的燃烧过程。
所谓外燃,就是不在机器内部燃烧,而在燃烧室内燃烧,并直接利用燃烧发出的热量,如锅炉、窑炉内进行的燃烧。
油燃烧的全过程包含着传热过程、物质扩散过程和化学反应过程。
7 油的燃烧技术
油是最常用的液体燃料。
油的燃烧实际上包含了油加热蒸发、油蒸气和助燃空气的混合以及着火燃烧三个过程。
为了实现油的高效低污染燃烧,应从以下来两方面着手:
(1)提高燃油的雾化质量;
(2)实现良好的配风。
8 气体燃料的燃烧
气体燃料的燃烧可以分为容器内燃烧和燃烧器燃烧,它们和油的两种燃烧方式相近。
气体燃料的燃烧过程包括三个阶段,即混合、着火和正常燃烧。
9 气体燃料的燃烧技术
气体燃料燃烧的效率主要取决于气体燃料燃烧器。
对气体燃烧器的基本要求是: 不完全燃烧损失小,燃烧效率高;
燃烧速率高,燃烧强烈,燃烧热负荷高;
着火容易,火焰稳定性好,既不回火,又不脱火;
燃烧产物有害物质少,对大气污染小;
操作方便,调节灵活,寿命长,能充分利用炉膛空间。
常用的气体燃烧器有扩散式燃烧器;另一种是预混式燃烧器;此外还有一种部分预混式燃烧器
第三节 热能转换为机械能电能
1 概述
将热能转换为机械能是目前获得机械能的最主要的方式。
热能转换成机械能的装置称为热机。
因为热机能为各种机械提供动力,故通常又将
其称为动力机械。
应用最广泛的热机有内燃机、蒸汽轮机、燃气轮机等。
2 蒸汽轮机
蒸汽轮机,简称汽轮机,是将蒸汽的热能转换为机械功的热机。
汽轮机单机功率大、效率高、运行平稳,在现代火力发电厂和核电站中都用它驱动
发电机。
汽轮发电机组所发的电量占总发电量的80%以上。
此外汽轮机还用来驱动大型鼓风机、水泵和气体压缩机,也用作舰船的动力。
汽轮机发电过程
3 燃气轮机
燃汽轮机和蒸汽轮机最大的不同是,它不是以水蒸气作工质而是以气体作工质。
燃
料燃烧时所产生的高温气体直接推动燃汽轮机的叶轮对外做功,因此以燃汽轮机作为热机的火力发电厂不需要锅炉。
它包括三个主要部件:压气机、燃烧室和燃气轮机。
⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧燃烧器燃烧容器内燃烧气体燃料的燃烧外燃内燃油的燃烧层燃(层状燃烧)室燃(粉状燃烧)煤的燃烧燃烧方式。