高一物理《能量守恒定律與能源》知識(shí)點(diǎn)總結(jié)
高一物理《能量守恒定律與能源》知識(shí)點(diǎn)總結(jié)
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高一物理《能量守恒定律與能源》知識(shí)點(diǎn)總結(jié)
一、能量的轉(zhuǎn)化與守恒
1.化學(xué)能：由于化學(xué)反應(yīng)，物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)變化而產(chǎn)生的能量。
2.核能：由于核反應(yīng)，物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而產(chǎn)生的能量。
3.能量守恒定律：能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)創(chuàng)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而能的總量保持不變。
●內(nèi)容：能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)創(chuàng)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持不變。
即
E機(jī)械能1+E其它1=E機(jī)械能2+E其它2
●能量耗散：無(wú)法將釋放能量收集起來(lái)重新利用的現(xiàn)象叫能量耗散，它反映了自然界中能量轉(zhuǎn)化具有方向性。
二、能源與社會(huì)
1.可再生能源：可以長(zhǎng)期提供或可以再生的能源。
2.不可再生能源：一旦消耗就很難再生的能源。
3.能源與環(huán)境：合理利用能源，減少環(huán)境污染，要節(jié)約能源、開(kāi)發(fā)新能源。
三、開(kāi)發(fā)新能源
1.太陽(yáng)能
2.核能
3.核能發(fā)電
4、其它新能源：地?zé)崮?、潮汐能、風(fēng)能。
能源的分類(lèi)和能量的轉(zhuǎn)化
能源品種繁多，按其來(lái)源可以分為三大類(lèi)：一是來(lái)自地球以外的太陽(yáng)能，除太陽(yáng)的輻射能之外，煤炭、石油、天然氣、水能、風(fēng)能等都間接來(lái)自太陽(yáng)能;第二類(lèi)來(lái)自地球本身，如地?zé)崮?，原子核?核燃料鈾、釷等存在于地球自然界);第三類(lèi)則是由月球、太陽(yáng)等天體對(duì)地球的引力而產(chǎn)生的能量，如潮汐能。
【一次能源】指在自然界現(xiàn)成存在，可以直接取得且不必改變其基本形態(tài)的能源，如煤炭、天然氣、地?zé)?、水能等。由一次能源?jīng)過(guò)加工或轉(zhuǎn)換成另一種形態(tài)的能源產(chǎn)品，如電力、焦炭、汽油、柴油、煤氣等屬于二次能源。
【常規(guī)能源】也叫傳統(tǒng)能源，就是指已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛利用的能源。表2-1所統(tǒng)計(jì)的幾種能源中如煤炭、石油、天然氣、核能等都屬一次性非再生的常規(guī)能源。而水電則屬于再生能源，如葛洲壩水電站和未來(lái)的三峽水電站，只要長(zhǎng)江水不干涸，發(fā)電也就不會(huì)停止。煤和石油天然氣則不然，它們?cè)诘貧ぶ惺墙?jīng)千百萬(wàn)年形成的(按現(xiàn)在的采用速率，石油可用幾十年，煤炭可用幾百年)，這些能源短期內(nèi)不可能再生，因而人們對(duì)此有危機(jī)感是很自然的。
【新能源】指以新技術(shù)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)利用的能源。其中最引人注目的是太陽(yáng)能的利用。據(jù)估計(jì)太陽(yáng)輻射到地球表面的能量是目前全世界能量消費(fèi)的1.3萬(wàn)倍。如何把這些能量收集起來(lái)為我們所用，是科學(xué)家們十分關(guān)心的問(wèn)題。植物的光合作用是自然界“利用”太陽(yáng)能極為成功的范例。它不僅為大地帶來(lái)了郁郁蔥蔥的森林和養(yǎng)育萬(wàn)物的糧菜瓜果，地球蘊(yùn)藏的煤、石油、天然氣的起源也與此有關(guān)。尋找有效的光合作用的模擬體系、利用太陽(yáng)能使水分解為氫氣和氧氣及直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿榷际钱?dāng)今科學(xué)技術(shù)的重要課題，一直受到各國(guó)政府和工業(yè)界的支持與鼓勵(lì)。
以上是從能源的使用進(jìn)行分類(lèi)的方法，若從物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的形式看，不同的運(yùn)動(dòng)形式，各有對(duì)應(yīng)的能量，如機(jī)械能(包括動(dòng)能和勢(shì)能)、熱能、電能、光能等等。各種形式的能量可以互相轉(zhuǎn)化，如動(dòng)能可與勢(shì)能互相轉(zhuǎn)化(建筑工地打夯的落錘的上、下運(yùn)動(dòng)所包括的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程);化學(xué)能可與電能互相轉(zhuǎn)化(化學(xué)電池和電解就是實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化的兩種過(guò)程)。在能量相互轉(zhuǎn)化過(guò)程中，盡管做功的效率因所用工具或技術(shù)不同而有差別，但是折算成同種能量時(shí)，其總值卻是不變的，這就是能量轉(zhuǎn)化和能量守恒定律，這是自然界中一條極為基本的定律(另一條為質(zhì)量守恒定律)，也是識(shí)破各式各樣永動(dòng)機(jī)的有力判據(jù)。在能量轉(zhuǎn)化過(guò)程過(guò)中，未能做有用功的部分稱(chēng)為“無(wú)用功”，通常以熱的形式表現(xiàn)。
物質(zhì)體系中，分子的動(dòng)能、勢(shì)能、電子能量和核能等的總和稱(chēng)為內(nèi)能。內(nèi)能的絕對(duì)值至今尚無(wú)法直接測(cè)定，但體系狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，內(nèi)能的變化以功或熱的形式表現(xiàn)，它們是可以被精確測(cè)量的。體系的內(nèi)能、熱效應(yīng)和功之間的關(guān)系式為：
△E=Q+W
其中△E是體系內(nèi)能的變化，Q是體系從外界吸收的熱量，W是外界對(duì)體系所做的功。這就是著名的熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，也就是能量守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。應(yīng)用上述公式時(shí)，要注意各種物理量的正、負(fù)號(hào)，即：
△E──(+)體系內(nèi)能增加， (-)體系內(nèi)能體系減少;
Q──(+)體系吸收熱量， (-)體系放出能量;
W──(+)外界對(duì)體系做功， (-)體系對(duì)外界做功。
例如1.00 g乙醇在78.3℃時(shí)氣化，需吸收 854 J的熱，這些乙醇由液態(tài)變成氣態(tài)，在101 kPa壓力下所做的體積膨脹功為63.2J，這是體系對(duì)外界所做的功，應(yīng)為負(fù)值，所以該體系內(nèi)能的變化△E=[854+(- 63.2)]J=+791J，△E為正值，即體系內(nèi)能增加了791J。
能源的利用，其實(shí)就是能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程。如煤燃燒放熱使蒸汽溫度升高的過(guò)程就是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為蒸汽內(nèi)能的過(guò)程;高溫蒸汽推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的過(guò)程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程;電能通過(guò)電動(dòng)機(jī)可轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;電能通過(guò)白熾燈泡或熒光燈管可轉(zhuǎn)化為光能;電能通過(guò)電解槽可轉(zhuǎn)化為化學(xué)能等等。柴草、煤炭、石油和天然氣等常用能源所提供的能量都是隨化學(xué)變化而產(chǎn)生的，多種新能源的利用也與化學(xué)變化有關(guān)?；瘜W(xué)變化的實(shí)質(zhì)是化學(xué)鍵的改組，所以了解化學(xué)鍵及鍵能等基本概念，將有助于加深對(duì)能源問(wèn)題的認(rèn)識(shí)。
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