新人教版九年级物理能源与可持续发展知识点全面总结

22 能源与可持续发展

第1节能源

一、人类利用能源的历程

1、能源

（1）能量：物质的运动和相互作用的方式多种多样，每种运动形式都对应相应的能量。

（2）能源：能够提供能量的物质资源叫做能源。煤、石油、天然气是当今人类利用的主要能源。

（3）能源与能量的区别

2、能源的种类

（1）化石能源：我们今天使用的煤、石油、天然气，是千百万年前埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的，所以称为化石能源。

（2）生物质能：由生命物质提供的能量称为生物质能。生物质能是化学能源的一种，他可以理解成机体物质发生化学变化时释放的能量。

（3）太阳能：由太阳辐射提供的能量。

（4）风能、水能：都属于自然界提供的机械能。

（5）地热能：由地球内部提供的能量。

3、人类利用能源的历程

像化石能源这样可以直接从自然界中获得的能源，我们称为一次能源。我们使用的电能，无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到，所以称电能这样的能源为二次能源。

常见的一次能源有：煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、核能等。

常见的二次能源有：电能、汽油、柴油等。

注意：辨别一次能源和二次能源的依据

一次能源是可以直接从自然价获得的能源；二次能源是由一次能源经过加工转换而得到的，如电能、煤气、焦炭、汽油、柴油等。区分一次能源和二次能源的关键是看其是否经过加工转换。

知识扩展：能源有不同的分类标准，除按能否直接从自然界获得来分为一次能源与二次能源外，还有以下几种分类情况：

（1）按对环境的影响可分为

①清洁能源：指不排放污染物的能源：如太阳能、电能、水能、地热能等。

②污染能源：指人类再利用过程中会污染环境的能源，如煤、石油，天然气等。

（2）按人类开发早晚和使用情况可分为常规能源和新能源。

①常规能源：指已经大规模生产和广泛利用的能源，如煤、石油、天然气及水能等。

②新能源：指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源：如核能、太阳能、潮汐能、地热能等。

5、人类广泛使用电能的原因：电能是由其他形式的能转化而来的二次能源。由于电能便于输送和转化，又加上现代社会离不开各种各样的用电器，所以电能的利用是人类进入现代文明社会的标志。人们使用不同的用电器，根据需要将电能转化为其他各种形式的能量。

二、21世纪的能源趋势

1、能源危机：由于世界人口的急剧增加和经济的不断发展，能源的消耗持续增长。特别是近几

十年来，能源消耗增长速度明显加快。所以开发新能源、更好地利用已知能源，是全球范围内的重要课题。

2、解决能源问题的出路：随着第三次能源革命序幕的拉开，核能成为主要能源。同时人类正着力开发取之不尽、用之不竭的太阳能，并取得了重大成就。核能、太阳能的开发和利用为人类的能源问题找到了新的出路。

面对目前的能源趋势，解决能源问题的主要出路有：一是提高能源的利用率，做到科学开发，节约使用；二是开发和利用新能源，如太阳能、风能、地热能等。

第2节核能

一、核能

1、原子、原子核的组成

（1）分子由原子构成，原子由原子核和核外电子构成，其中原子核带正电，核外电子带负电。

（2）原子由原子核和核外绕核旋转的电子构成，原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，其电荷量跟电子的电荷量相等，中子不带电，整个原子不显电性。质子的质量比电子大得多，质子和中子的质量几乎相同，二者在一起构成非常小的原子核，就像几颗豆粒挤在原子这个大广场的中央。

2、核能

（1）质子、中子依靠强大的核力紧密的结合在一起，因此原子核十分牢固，要使它们分裂或结合是极其困难的。但是，一旦质量较大的原子核发生分裂或质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。

（2）核能属于一次能源，也属于新能源，释放核能的方式有两种：核裂变和核聚变。

二、裂变

1、裂变：用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生裂变，

变成两个质量中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量，这种现象叫做

裂变。1kg铀全部裂变，释放的能量超过2000t煤完全燃烧时释放的能量。

2、链式反应：用中子轰击铀235原子核，铀核分裂时释放出核能，

同时还会产生几个新的中子，这些中子又会轰击其他铀核。。。。。。于是就导致一系列

铀核持续裂变，并释放出大量核能，这就是裂变中的链式反应。

3、裂变的应用：原子核在裂变时能够释放出大量的能量。

（1）如果对链式反应不加控制，将在极短时间内释放出巨大的核能，发生剧烈爆炸，原子弹就是根据这一原理制成的。

（2）我们还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业。“核反应堆”就是控制链式

反应的装置。

控制链式反应的速度，能够缓慢地、平稳的释放核

能的装置，叫做核反应堆，核反应堆是核电站的核心设

备，它以铀为核燃料。核反应堆中放出的核能转化为高

温高压蒸汽的内能，通过汽轮机和发电机转化为电能。

核反应堆

核电站工作流程

（3）核电站工作流程

①第一回路中的水或者其他液体被泵压入核

反应堆，在那里加热，然后进入热交换器，把热量

传递给第二回路的水，以后又被泵压回到核反应堆

里。

②在热交换器内，第二回路中的水经加热生成高温高压蒸汽送入汽轮机，驱动汽轮机做功后温度和压强都降低，进入冷凝器，最后又由泵把它压回热交换器。

③高速旋转的汽轮机带动发电机发电

可见，核电站发电时能量转化顺序是：核能——内能——机械能——电能。

核电站特点：①消耗的燃料少、废渣也少、对大气基本无污染。

②成本低，一些发达国家的核电已占相当大的比例，我国的核电事业发展的也很快。

③可以大大减少燃料的运输量，特别适合能源缺乏的地区使用。

④要防止发射性物质的泄漏，避免放射性污染，确保安全。

知识拓展：各种发电方式的特点

火力发电水力发电核能发电风力发电发电类型

特点

能量转化化学能→内能→机械能→电能水能→电能核能→内能→机械能→电能风能→电能应用范围广泛较广泛较小较小

对环境的污染程度较大没有较小没有

三、聚变

1、如果将某些质量很小的原子核，在超高温下结合成新的原子核，

也会释放出巨大的核能，这就是聚变。聚变反应要求一开始就要有很高

的温度，因此聚变反应也称为热核反应。

2、大量氢核的聚变，可以在瞬间释放出惊人的能量。清单就是利

用核聚变原理制造的一种比原子弹威力还要大的核武器。太阳内部也在时刻不停地发生着核聚变。

3、裂变与聚变的比较

比较裂变聚变

定义较大原子核分裂为较小原子核的过程质量很小的原子核结合成较大原子核的过程