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
2 in
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。
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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。