能源与化学-能源的概念与分类共22页文档
工程热力学15-能源的合理利用及新能源简介
在我国，现有能源的合理利用重点包括
洁净煤技术
能量的梯级利用和工业余能利用
能量转换新技术
1. 洁净煤技术
洁净煤技术包括煤炭开发和利用的全过程，包括：
国际社会普遍认为，贫困和过度消费导致 人类无节制地开发和破坏自然资源，这是造 成环境恶化的罪魁祸首
全球环境状况
全球环境恶化主要表现在大气和江海污染加 剧、大面积土地退化、森林面积急剧减少、 淡水资源日益短缺、大气层臭氧空洞扩大、 生物多样性受到威胁等多方面 同时温室气体的过量排放导致全球气候变暖， 使自然灾害发生的频率和强度大幅增加
核能是蕴藏在原子核内部的物质结构能
能源
所谓能源，是指能够直接或经过转换而获 取某种能量的自然资源
自然资源包括煤、石油、天然气、太阳能、 风能、水能、地热能、核能等
为了便于运输和使用，上述资源经加工可 得到一些更符合使用要求的能量来源，如 煤气、电力、焦炭、蒸汽、沼气、氢能等
能源是人类社会可持续发展的物质基础
能源与环境问题的妥善解决是人类社会可持 续发展的前提 目前主要从两个方面入手
合理利用现有能源 积极开发和利用各种可再生能源
以上二者并举，完成能源结构从常规能源向可再生 能源的过渡和转换，最终解决能源问题并消除环境 污染产生的根源
15-2 能源的科学合理高效利用
依靠科技进步，通过开发新型高效用能设 备、开发能源转化新技术等来改造传统能 源工业是实现现有能源合理利用的主要途 径
来自太阳
直接太阳辐射能 太阳辐射能转化 （煤炭、石油、天然气、生物燃料、 风能、水能、海洋能等）
能源的分类和能量的转化
能源的分类和能量的转化一、能源的分类能源品种繁多，按其来源可以分为三大类：一是来自地球以外的太阳能，除太阳的辐射能之外，煤炭、石油、天然气、水能、风能等都间接来自太阳能；第二类来自地球本身，如地热能，原子核能（核燃料铀、钍等存在于地球自然界）；第三类则是由月球、太阳等天体对地球的引力而产生的能量，如潮汐能。
1．一次能源：指在自然界现成存在，可以直接取得且不必改变其基本形态的能源，如煤炭、天然气、地热、水能等。
由一次能源经过加工或转换成另一种形态的能源产品，如电力、焦炭、汽油、柴油、煤气等属于二次能源。
2．常规能源：也叫传统能源，就是指已经大规模生产和广泛利用的能源。
几种能源中如煤炭、石油、天然气、核能等都属一次性非再生的常规能源。
而水电则属于再生能源，如葛洲坝水电站和未来的三峡水电站，只要长江水不干涸，发电也就不会停止。
煤和石油天然气则不然，它们在地壳中是经千百万年形成的（按现在的采用速率，石油可用几十年，煤炭可用几百年），这些能源短期内不可能再生，因而人们对此有危机感是很自然的。
3．新能源：指以新技术为基础，系统开发利用的能源。
其中最引人注目的是太阳能的利用。
据估计太阳辐射到地球表面的能量是目前全世界能量消费的1.3万倍。
如何把这些能量收集起来为我们所用，是科学家们十分关心的问题。
植物的光合作用是自然界“利用”太阳能极为成功的范例。
它不仅为大地带来了郁郁葱葱的森林和养育万物的粮菜瓜果，地球蕴藏的煤、石油、天然气的起源也与此有关。
寻找有效的光合作用的模拟体系、利用太阳能使水分解为氢气和氧气及直接将太阳能转变为电能等都是当今科学技术的重要课题，一直受到各国政府和工业界的支持与鼓励。
二、能源的转化以上是从能源的使用进行分类的方法，若从物质运动的形式看，不同的运动形式，各有对应的能量，如机械能（包括动能和势能）、热能、电能、光能等等。
各种形式的能量可以互相转化，如动能可与势能互相转化（建筑工地打夯的落锤的上、下运动所包括的能量转化过程）；化学能可与电能互相转化（化学电池和电解就是实现这种转化的两种过程）。
第一节 能源的综合利用
燃料
原 煤 原 油 天然气
热值
2.1 × 107J∕㎏ 4.2 × 107J∕㎏ 3.9 × 107J∕㎏ 1.56×107J∕㎏ 4.7×107J∕㎏ 约1.7×107J∕㎏
煤 气
液化气 柴 草
常见燃料的热值
二、化石燃料的燃烧与环境污染
由于化石燃料是目前世界一级能源的主要部分，其开采、 燃烧、耗用等方面的数量都很大，从而对环境的影响也令人 关注。 化石燃料开采过程对环境的影响最典型的是煤炭开采， 包括开采对土地的损害、对村庄的损害和对水资源的影响。 据不完全统计，迄今为止平均每开采一万吨煤炭塌陷农田 0.2公顷，平均每年塌陷2万公顷。我国建筑物下压煤超过48 亿吨，其中村庄下压煤占2/3。
（1）举出一个环境中吸收热能的物理变化的例子：
冰熔化成水等
热 光 （2）镁条燃烧时，部分化学能转化为_______能和_______能。 （3）已知氢气在氧气中燃烧生成水的变化放出热能。根据 能量守恒原理，反应前氢气和氧气的混合物所包含的化学能 高 比反应后的水所包含的化学能______(高或低)，理由是 反应时放出了热能和光能。 __________________________________。
3、能源可划分为一级能源和二级能源,自然界中以现成形式 提供的能源称为一级能源,需要依靠其他能源的能量间接地制 取称为二级能源。下列叙述正确的是（ＢC） A.氢气为一级能源 B.核能为一级能源
C.电能为二级能源
D.天然气为二级能源
现学现用
4、制取氢气不需要的仪器是 (Ｂ)
化学与能源
A.试管
B.酒精灯
虽然使用电池能减少大气污染物和 提高能量的转化效率，但随意丢弃废旧电池，会导致 固体废弃物和重金属离子对环境的污染。你认为废弃 电池应如何处理？请与同学们交流、讨论。
能源与化学-能源的概念与分类
PART 03
可再生能源
REPORTING
WENKU DESIGN
太阳能
利用方式
局限
太阳能可以通过光伏发电、光热利用 等方式进行利用，其中光伏发电是目 前应用最广泛的方式。
受地理位置和气候条件限制，太阳能 的利用效率会受到影响，同时光伏发 电需要大量的土地资源。
优势
特点
02
水力发电是一种可再生能源，对环境影响较小。但建设水力发
电站需要大量投资，且对生态环境有一定影响。
应用
03
主要用于发电、灌溉等领域。
风能
定义
风能是利用风力驱动风力 发电机叶片转动，从而带 动发电机发电。
特点
风能是一种可再生能源， 对环境影响较小。但风能 利用受地理位置和气候条 件限制较大。
应用
能源是促进生态 应对气候变化等。
PART 02
传统能源
REPORTING
WENKU DESIGN
化石燃料
定义
化石燃料是由古代生物遗骸在长 期的地质过程中形成的可燃矿物 质，主要包括煤、石油和天然气。
特点
化石燃料储量丰富，能满足人类长 期能源需求。但其燃烧会产生大量 的二氧化碳和其他污染物，对环境 造成严重污染。
应用
主要用于发电、工业、交通等领域。
核能
01
02
03
定义
核能是通过核裂变或核聚 变反应释放出的能量。
特点
核能具有能量密度高、无 排放污染等优点。但核能 利用存在放射性废料处理 和核安全风险等问题。
应用
主要用于发电、军事等领 域。
水力发电
定义
01
水力发电是利用水流驱动水轮机转动，从而带动发电机发电。
化学能与电能课件-高一化学人教版(2019)必修第二册
即原电池的总反应
下列各种情况是否形成了原电池？
G
G
Fe
Ag Mg
Al
Zn
Cu
盐酸
A
G
Zn
Cu
CuSO4溶液
B
Zn
Cu
蔗糖溶液
D
H2SO4
E
盐酸
C
生铁
盐酸
F
装置是否为原电池的判断方法
练习
[例] X、Y、Z都是金属， 把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面 有Z析出， X与Y组成原电池时，Y是电池的负极。 X、Y、Z三种金属的活动性顺序为 ( C) Ａ．Ｘ＞Ｙ＞Ｚ Ｂ．Ｘ＞Ｚ＞Ｙ Ｃ．Ｙ＞Ｘ＞Ｚ Ｄ．Ｙ＞Ｚ＞Ｘ
原电池
4、原电池的应用
④金属因发生原电池反应而腐蚀 ——金属防护问题
如何避免轮船船身被腐蚀，延长 其寿命？ 通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下部 分，装有一定数量的锌块，请解释原因
外 电子流向：负极 沿导线 正极
电
路 电流方向：正极 沿导线 负极
内 阳离子 正极
电 路
阴离子
负极
锌铜原电池的工作原理
负极（Zn） Zn - 2e- === Zn2+
工作原理 （反应方程式）
正极（Cu）
2H+ + 2e- === H2↑
总反应离子方程式： Zn + 2H+ === Zn2+ + H2↑
原因：轮船的船身一般是用铁做的， 装上锌块后，铁跟锌形成原电池，此 时锌作为负极发生氧化反应溶掉，而 铁作为正极被保护起来不受腐蚀。
能源基础知识
能源基础知识发布时间：2008-7-5 1 点击：611.1.1能源能源亦称能量资源或能源资源,是可产生各种能量（如热量、电能、光能和机械能等）或可作功的物质的统称。
指能够直接取得或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源，包括煤炭、原油、天然气、煤层气、水能、核能、风能、太阳能、地热能、生物质能等一次能源和电力、热力、成品油等二次能源，以及其他新能源和可再生能源。
1.1.2能源的分类1、按来源分为3类：①来自地球外部天体的能源，主要是太阳能。
②地球本身蕴藏的能量，如原子核能、地热能等。
③地球和其他天体相互作用而产生的能量，如潮汐能。
2、按能源的基本形态分类，有一次能源和二次能源。
前者即天然能源，指在自然界现成存在的能源，如煤炭、石油、天然气、水能等。
后者指由一次能源加工转换而成的能源产品，如电力、煤气、蒸汽及各种石油制品等。
3、按能源性质分，有燃料型能源（煤炭、石油、天然气、泥炭、木材）和非燃料型能源（水能、风能、地热能、海洋能）。
4、根据能源消耗后是否造成环境污染可分为污染型能源和清洁型能源。
污染型能源包括煤炭、石油等。
清洁型能源包括水力、电力、太阳能、风能以及核能等。
5、根据能源使用的类型又可分为常规能源和新型能源。
常规能源包括一次能源中的可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气等资源。
新型能源是相对于常规能源而言的，包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能以及用于核能发电的核燃料等能源。
6、按能源的形态特征或转换与应用的层次进行分类。
世界能源委员会推荐的能源类型分为：固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能。
其中，前三个类型统称化石燃料或化石能源。
已被人类认识的上述能源，在一定条件下可以转换为人们所需的某种形式的能量。
7、商品能源和非商品能源凡进入能源市场作为商品销售的如煤、石油、天然气和电等均为商品能源。
国际上的统计数字均限于商品能源。
能源管理培训教材
水能是一次能源，也是可再生能源。广义的水能源包括河 流水能、潮汐能、波浪能、海流能等能量资源。狭义的水 能资源是指河流的水力资源。 水能，是运用水的势能和动能做功转换其他可利用的能源 形式（主要是水力发电）。 水力发电的特点 水力发电的优点是成本低、可连续再生、无污染，是世界 上公认的水不枯竭的优质能源。缺点是分布受水文、气候、 地貌等自然条件的限制。
热功当量的概念及确定过程：
热量以卡为单位时与功的单位之间的数量关系，相当 于单位热量的功的数量，叫做热功当量。英国物理学 焦耳首先用电热法实验确定了这种关系，以后随着
科学仪器的进一步发展，其他科学家又做了大 量的验证。目前公认的热功当量值为：在物理 学中J＝4．1868焦／卡（其中的“卡”叫国 际蒸汽表卡）；在化学中J＝4．1840焦／米 （其中的“卡”叫热化学卡）。
高位发热量：1Kg的燃料完全燃烧后所产生的 热量叫做燃料的高位发热量。 低位发热量：燃料完全燃烧后所产生的热量减 去燃烧时生成的水蒸汽完全凝结成水放出的汽 化潜热后的差值：
Qdw=Qgw- rw 式中：Qdw ，Qgw——燃料的低位与高位发热量 （Kcal /kg） r——水蒸汽凝结热（Kcal /kg） w——1kg燃料燃烧产物的水蒸汽量（kg/kg） 在企业能计算源消费量时，应用低位发热量。
5、按能源使用的类型分 常规能源、新能源 6按能源的形态特征或转换与应用的层次分 固体燃料、液体燃料、气体燃料水能、电能、太阳能、 生物质能、风能等等 ，前三类统称化石燃料或化石能 源。 7按照是否进入市场分 商品能源（煤、石油、天然气等）、非商品能源（风 能、太阳能等) 8在使用中是否等到补充或能在较短周期内再产生分 可再生能源，可以不断得到补充或在较短周期内再产 生的能源：风能、太阳能、水能、海洋能、潮汐能等。 非可再生能源，包括煤、电、地热能等
关于能源的科学笔记
关于能源的科学笔记一、能源的概念。
1. 能源是能够提供能量的资源。
- 例如，我们日常生活中的煤、石油、天然气等，它们燃烧时能够释放出大量的热，从而提供能量。
- 像太阳能，它以光和热的形式为地球提供能量。
2. 能源的分类。
- 按来源分。
- 一次能源：可以直接从自然界获取的能源。
- 化石能源（煤、石油、天然气）：它们是古代生物经过漫长的地质年代形成的，是不可再生能源。
- 太阳能：是太阳内部氢原子核在超高温下发生聚变释放出的巨大能量，是可再生能源。
- 风能：由于空气流动所产生的能量，是可再生能源。
风的形成是由于不同地区的气压差等因素，如海边的风通常比较大。
- 水能：是水体的动能、势能等能量资源，如河流中的水从高处流向低处时可以带动水轮机发电，是可再生能源。
- 地热能：来自地球内部的热量，如温泉就是地热能的一种体现，是可再生能源。
- 二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源。
- 电能：是由其他形式的能源转化而来的，如火力发电是将煤等化石燃料的化学能转化为电能；水力发电是将水的机械能转化为电能。
- 按是否可再生分。
- 可再生能源：在自然界可以不断再生并有规律地得到补充的能源。
如太阳能、风能、水能、生物质能（由生物体产生的能量，如木材燃烧产生的能量）等。
- 不可再生能源：经过亿万年形成的、短期内无法恢复的能源。
如化石能源（煤、石油、天然气）、核能（核燃料是不可再生的）等。
- 按对环境的影响分。
- 清洁能源：对环境无污染或污染小的能源，如太阳能、风能、水能、地热能等。
- 非清洁能源：对环境有污染的能源，如煤燃烧会产生大量的二氧化碳、二氧化硫等污染物，石油燃烧也会产生污染物。
二、能源的利用与发展。
1. 人类对能源的利用历程。
- 柴薪时代：人类最早利用的能源是柴薪，通过燃烧木材获取热量用于取暖、做饭等。
但柴薪的大量使用会导致森林资源的减少。
- 化石能源时代：随着工业革命的发展，煤、石油、天然气等化石能源成为主要能源。