能源与可持续发展
能源的分类
火的利用
化石能源的利用
电能的利用
核能的发现
中国南海发现可燃冰发育区 能解人类能源危机
月球资源将挽救地球将来出现的能源危机
能源的分类
１、按其形成和来源分类： （1）来自太阳辐射的能量，如：太阳能、煤、石油、天然气、水能、风能、生物能等。
（2）来自地球内部的能量，如：核能、地热能。
（3）天体引力能，如：潮汐能。
能源的分类
２、按开发利用状况分类：
（2）新能源，是目前尚未广泛利用而正在积极研究以便推广利用的一次能源。如：核能、地热、海洋能、太阳能、风能。
（1）常规能源，是指当前被广泛利用的一次能源。如：煤、石油、天然气、水能、生物能。
能源的分类
３、按转换传递过程分类：
（2）二次能源，由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品如：沼气、汽油、柴油、焦炭、煤气、蒸汽、火电、水电、核电、太阳能发电、潮汐发电、波浪发电等。
（1）一次能源，是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源 。如：煤、石油、天然气、水能、风能、核能、海洋能、生物能。
能源的分类
４、按属性分类：
（2）非可再生能源，则不能自然再生。如：煤、石油、天然气、核能、油页岩 。
（1）可再生能源，指具有自然恢复能力，不会随本身的转化或人类的利用而日益减少的能源。如：太阳能、地热、水能、风能、生物能、海洋能。
世界能源储量及需求
世界能源储量及需求
现在世界能源消耗中90%以上是不可再生能源。其中：石油大约占40%，煤大约占30%，天然气大约占20%。
按现在的能源消耗，世界上的石油、天然气和煤等生物化石能源将在几十年至200年内逐渐耗尽。
世界能源储量及需求
地球上不可再生能源情况
世界能源储量及需求
人类对能源需求情况
世界能源储量及需求
我国已探明的煤、石油和天然气的储藏量
世界能源储量及需求
我国能源结构特点：富煤、贫油、少气
在21世纪前50年内，世界能源的发展趋势仍将以化石燃料为主。随着石油、天然气资源的日渐短缺和洁净煤技术的进一步发展，煤炭的重要性和地位还会逐渐提升。根据我国资源状况和煤炭在能源生产及消费结构中的比例，以煤炭为主体的能源结构在相当长一段时间内不会改变。我国能源资源的基本特点（富煤、贫油、少气）决定了煤炭在一次能源中的重要地位。我国煤炭资源总量为5．6万亿吨，其中已探明储量为1万亿吨，占世界总储量的11%，（石油占2.4%，天然气占1.2%）。建国以来，煤炭在全国一次能源生产和消费中的比例长期占70%以上，2001年全国开采量近13亿吨。
世界能源储量及需求
专家预测，据有关部门预测，到2005年，全国一次能源生产量为12．3亿吨标准煤，其中煤炭为7．85亿吨标准煤(折合11亿吨原煤)，仍占63．8%。专家预测，在本世纪前30年内，煤炭在我国一次能源构成中仍将占主体地位。
按现有的能源消耗量来计算,我国煤、石油、天然气等不可再生能源的开采年限仅为40年。
世界能源储量及需求
能源利用中的问题及相应对策
能源利用中的问题主要包括以下三个方面：
１、传统能源煤、石油、天然气随着不断开采逐渐枯竭，俗称“能源危机”。
２、能源利用中硫化物、碳氧化合物和粉尘的大量排放造成对环境及生态的破坏。
３、由于突发事件引起的能源的短缺或能量供应的中断。
原子核的直径大约是原子的10万分之一.核内的粒子靠强大的核力结合在一起.当原子核发生变化时,就可以放出惊人的能量,即核能.
质量较大的原子核分裂成两个或两个以上中等质量核的过程叫核裂变.核裂变时放出大量的核能.
1kg铀中的铀核如果全部发生裂变，释放出的能量大约相当于2500t的标准煤完全燃烧所放出的能量
核裂变时放出大量的核能.原子弹就是利用重核裂变的现象制成的。
核裂变
核裂变(nuclear fission)是大核分裂为小核的过程. 普通的核武器和核电站都依赖于裂变过程产生的能量。
铀-235的裂变与核武器
发生链反应
爆炸
核裂变和链式反应
广岛被核袭后
原子弹
我国大陆已建成:浙江秦山、广东大亚湾和岭澳
建设中:江苏田湾
核能
内能
机械能
电能
→
→
→
核电是经济的能源
两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核的现象叫核聚变（也叫热核反应）.
核聚变时放出大量的核能.氢弹就是利用轻核聚变现象制成的
氢弹
核电是安全可靠清洁的能源吗?
1986年4月26日，前苏联（现乌克兰境内）的切尔诺贝利核电站4号机组发生爆炸，8吨多强辐射物质倾泻而出，使5万多平方公里的土地受到污染，320多万人遭受核辐射的侵害。事故发生后，发生爆炸的4号机组被用钢筋混凝土封起来，电站30公里以内的地区被定为“禁入区”
核电是安全可靠清洁的能源吗?
正方：
核电站综合运行成本低
不排放有害气体
新式核反应堆，多道防护屏障
反方：
并不是万无一失
核废料的安全处理
技术是柄双刃剑
前苏联于1954建成世界上第一座核电站；至今已有30多个国家和地区的400多座核电站处在运行之中。 右图列出1995年一些国家核电占各自总电力的百分率。
第二次世界大战结束后，科学家迅速将原子能的利用转向和平用途。
新能源的开发利用
核能的开发利用
核能主要是原子能，是从铀矿石中提取的核燃料，与煤炭相比，1千克铀的原子核所释放出的热量大约相当于 2500吨煤炭燃烧时放出的热量。核电站的优势突出表现为：其体积小，运输方便；而且能减少运输费用，在地壳中储量巨大，足以让人类使用很长时间；燃烧时清洁，不会对环境构成严重污染……
核能的成就虽然首先被应用于军事目的，但其后就实现了核能的和平利用，其中最重要也是最主要的是通过核电站来发电。
我国的核电站：浙江秦山核电站
广东大亚湾核电站
广东岭澳核电站
我国第一座核电站——浙江秦山核电站于 1991年建成发电。
秦山核电站厂区一景，左上角圆柱体建筑为核反应堆外景
秦山一期1号机组总控制台
秦山二核一号机组
2002年投入使用的秦山二核汽轮机厂房
浙江秦山核电站
广州大亚湾核电站。这是我国大陆第一座大型商用核电站
广东岭澳核电站
大亚湾核电站全貌
太阳能的开发和利用
太阳能利用的形式很多，例如：太阳能集热为建筑供暖、供热水，用太阳能电池驱动交通工具和其它动力装置等等，这些都属于太阳能小型、分散的利用形式。太阳能大型、集中的利用形式，则是太空发电。在距离地面三万多公里高空的同步卫星上，太阳能电池每天24小时均可以发电，而且效率高达地面的10倍。太空电能可以通过对人体无害的微波向地面输送。
三.太阳能
太阳能巨大,获取方便,没有污染,具有重要的开发和利用价值.
太阳中心的热核聚变,通过辐射的方式向四面八方发射能量.二十二亿分之一能到达地球.
到达人类居住和生活地区的能量约为太阳能的5%～6%,比全世界各种能源总和还大.
除核能,地热能,潮汐能以外的所有能量几乎都来自太阳能.
利用太阳能的方式
光热转换
光电转换
光化转换
太阳能
太阳能发电站
太阳能路灯
太阳能电池板
黄果树瀑布
热水中的冰块
空气会自动聚拢吗？
上面的水沸腾、下面的水结冰，可能吗？
问题1、火炉把自己的内能传递给房间里的 空气，供人取暖；到了春天，能否把这些内能重新收集起来，来年再
用？
问题2、汽车制动，由于摩擦，动能转
化为地面和空气的内能，这些能量能
够自动开汽车吗
思考
能量转移和转化的方向性
水滴实验
永动机不可能制成
能源的利用过程，实质上是能的转化和传递过程
能量转化和守恒定律
能量既不会凭空消灭, 也不会凭空产生,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化或转移的过程中,其总量保持不变.这就是能量的转化和守恒定律.
三次能源革命
人工取火
蒸汽机
核能
第一次
第二次
第三次
以柴薪为燃料
化石燃料
铀
一万年
二百年
几十年
能量转化与效率
白炽灯正常工作的效率仅10%
小轿车的效率仅15%
热机的效率
我国人均能源可开采量与世界平均水平的比较
地热能的开发利用
目前世界上已有近二百座地热发电站投入了运行，装机容量数百万千瓦。研究表明，地热能的蕴藏量相当于地球煤炭储量热能的1.7 亿倍，可供人类消耗几百亿年，真可谓取之不尽、用之不竭，今后将优先利用开发。
“地球动力”公司设计的地热发电站运行示意图
其他新能源的开发利用
风能　　风能利用技术的不断革新，使这种丰富的无污染能源正重放异彩。据估计，二三十年内，风力发电量将要占欧共体电占全国总电力的30%左右。
氢能　　　氢是宇宙中含量最丰富的元素之一，可以提取出无穷无尽的氢。氢运输方便，用作燃料不会污染环境，重量又轻，优点很多。俄罗斯试着用氢作为“图-155”型飞机的燃料已经初步获得成功，各国也正积极试验用氢作为汽车的燃料。氢无疑也是人类未来要优先利用的能源之一。
波浪能　　　主要的开发形式是海洋潮汐发电。80年代中期挪威成功地建成一座小型潮汐发电站，让涨潮的海水冲进有一定高度的贮水池，池水下溢即可发电。已经在设计的单座潮汐电站，其它发电量可供一个30万人口的城市使用。
氢能　　　氢是宇宙中含量最丰富的元素之一，可以提取出无穷无尽的氢。氢运输方便，用作燃料不会污染环境，重量又轻，优点很多。俄罗斯试着用氢作为“图-155”型飞机的燃料已经初步获得成功，各国也正积极试验用氢作为汽车的燃料。氢无疑也是人类未来要优先利用的能源之一。
生物能