人类认识的几种能量形式
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能量守恒定律能量守恒定律是自然科学中一个非常重要的定律。
它说明了在封闭系统中,能量不会被创建或者销毁,只会从一种形式转换成另一种形式,总能量保持不变。
能量守恒定律是自然界运动规律的基础之一,也是能源利用和消耗的基本法则。
能量形式在自然界中,能量存在于多种形式中,我们常见的能量形式有以下几种:•动能:物体由于运动而具有的能量;•定向势能:物体在重力场或者其他波浪形势场中的位置而具有的能量;•热能:物体内部分子和原子的运动引起的能量;•电能:电荷之间的相互作用引起的能量;•化学能:分子化学键在化学反应中被断裂或者形成时释放或者吸收的能量。
总的来说,能量以动能、势能、热能、电能和化学能等形式存在。
能量的转化能量在不同形式之间的转化,可以通过物理和化学反应发生。
在物理反应中,能量从一种形式转化为另一种形式,但总能量保持不变,这遵循着能量守恒定律。
典型的例子如下:•机械能转换:弹簧压缩时,动能转变为定向势能;•光能转换:光线照射在氢原子时,电能被激发,使得氢原子离子化;•热能转换:将存储在木柴中的化学能转化为热能和灯光。
在化学反应中,反应过程中的原子和化学键被重组,从而释放出能量。
同样的,这些能量的总和符合能量守恒定律。
总的来说,能量从一种形式转换为另一种形式的过程,总能量不变,符合能量守恒定律。
能量守恒和环境保护能量守恒定律不仅仅是自然界的基本规律,也是人类生活中能源利用和消耗的基本依据。
人类对能源的需求随着社会的发展而增长,而能源的供应成为了各国政府和企业的重要任务。
但是,对于能源的利用和消耗,我们也必须要考虑环境保护因素。
因为能源的消耗,不仅会导致能源资源的枯竭,也容易导致环境污染和生态失衡。
因此,人类在探索能源利用的同时,也要考虑如何保护环境,让资源得以可持续地利用下去。
总的来说,能量守恒定律是自然科学中最基本的定律之一。
它揭示了自然界中能量转换的规律,也成为了治理能源利用和环境保护的基本依据。
小论文:人类现阶段使用的能源都有哪几种?他们各有什么优缺点,并根据你所从事的研究方向谈谈你对中国未来资源格局发展的看法。
一、人类现阶段使用的能源小结目前人类使用的能源还是来自化石燃料的。
煤、石油、天然气均是来自于化石燃料的。
作为能源煤、石油、天然气是使用范围最广的。
当前人类利用能源的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部伸出所产生的热能。
包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、核聚变能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。
可以预知,石油,煤矿等资源将加速减少。
核能、太阳能即将成为主要能源。
相对于传统能源,新能源在未来人类社会中发挥的作用将会越来越明显。
一般地说,常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源,而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。
因此,煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源,而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及核能、氢能等作为新能源。
太阳能:太阳能一般指太阳光的辐射能量。
太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。
利用太阳能的方法主要有:太阳电能池,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能;太阳能热水器,利用太阳光的热量加热水,并利用热水发电等。
它的优点有:1、普遍:到处都有,可直接开发和利用,且无须开采和运输。
2、无害:开发利用太阳能不会污染环境,它是最清洁能源之一。
3、巨大:每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤。
4、长久:太阳的能量是用之不竭的。
缺点:1、不稳定性:由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响。
2、效率低和成本高:目前太阳能利用的发展水平,有些方面在理论上是可行的,技术上也是成熟的。
但有的太阳能利用装置,因为效率偏低,成本较高。
小学科学各种各样的能量小学科学中各种各样的能量能量是我们周围物体存在的一种属性,也是日常生活和科学研究中非常重要的概念。
小学科学课程中,我们学习到了很多种类的能量,它们在自然界中起着不同的作用。
在本篇文章中,我将介绍一些小学科学中常见的能量类型。
1. 动能:动能是物体由于运动而具有的能量。
当一个物体移动时,它的动能会随着速度的增加而增加。
例如,当我们骑自行车、跑步或者放风筝时,我们的身体会具有动能。
动能的大小取决于物体的质量和速度,可以通过公式E=1/2mv²来计算。
2. 电能:电能是由电荷带来的能量。
我们生活中的很多设备都依赖于电能,例如电灯、电视、电脑等。
电能是由电流产生的,通常需要通过电源来提供。
当电荷在电路中流动时,它们携带着能量。
电能的大小取决于电流的大小和电压的高低。
3. 热能:热能是物体的内部能量,与物体的温度有关。
当物体的温度增加时,它的分子运动速度加快,内部能量增加,从而产生热能。
我们通常用热能来做饭、取暖和产生蒸汽等。
热能也可以转化为其他形式的能量,如动能、电能等。
例如,蒸汽机利用热能转化为机械能,从而实现运动。
4. 光能:光能是由光所携带的能量。
太阳的光能使得地球上的生物能够生长和繁殖。
通过光能,我们能够看到周围的事物、阅读书籍。
我们也可以利用光能来发电、照明和计量时间等。
当太阳光照射到物体上时,它的能量被吸收,从而产生热能或者电能。
5. 音能:音能是由声音所带来的能量。
我们的声音是通过空气分子的振动传播的,它们具有能量。
音能可以使物体振动和共鸣,也可以使物体发出声音。
例如,乐器通过音能产生美妙的音乐,同时我们通过声音的传播进行交流和沟通。
6. 化学能:化学能是存储在化学物质中的能量。
当化学反应发生时,化学能可以转化为其他形式的能量。
例如,当我们烧木柴时,化学能转化为热能和光能;当我们吃食物时,化学能转化为我们身体的能量。
化学能也可以转化为电能,例如电池的工作原理就是通过化学反应释放能量产生电流。
科教版六年级科学上册第四单元4 能量世间万物的运动都是能量在驱动,如我们必须从食物中获取能量才能维持生命和进行活动,大自然中的绿色植物必须通过光合作用从阳光中获取能量,动物靠吃植物或其他动物来取得能量维持生命,一切生物都依赖能量才能生存。
本单元一共7课,通过引导学生回顾身边的能量形式,从而展开对能量的认识和探讨。
第1课“各种形式的能量”,从学生熟悉的驱动汽车的能量引入,引导学生了解身边的能量表现形式,使学生知道能量使物体发生了变化,形成对能量的初步感知,为下一课的学习做准备。
第2课“调查家中使用的能量”,以学生熟悉的“家”为能量认知场景,通过调查、分析、统计等方法,以电能消耗为突破口,发现家中的各种能量表现形式、能量来源和能量转换,并初步培养学生的节能意识。
第3~6课“电和磁”“电能和磁能”“电磁铁”“神奇的小电动机”,都是围绕“电能和磁能的转换”开展教学的,让学生随着人类发现电和磁的脚步,循序渐进地了解人类是如何发现电能和磁能可以转换、转换过程又受哪些因素影响以及生活中有哪些具体应用实例。
第7课“能量从哪里来”,先引导学生了解自然界最大的能量来源——太阳及其对生物体的意义,然后了解电能的来源和转换,最后利用班级记录表引导学生对本单元的知识进行整体回顾,完善“能量”概念的建构。
六年级学生已经接触过“能量”这个词,并对能量有了一定的感性认识,知道任何物体工作都需要能量,如果没有能量,自然界就不会有运动和变化,也不会有生命。
但是,学生的头脑里还没有形成关于能量守恒和转换的相关科学概念。
因此,本单元的教学以“能量”为研究支点,以生活实例为研究载体,用“转换”的观念把声、光、热、电、磁等多种能量形式联系在一起,逐渐认识、理解“能量不会消失,只会转移或者从一种形式转换成另一种形式”的自然规律。
1.遵循学生年龄和学习特点组织教学。
由于能量看不见,只能观察到能量产生的某种具体效应。
因此,对于学生而言,能量是非常抽象的。
小学科学各种各样的能量(课件)各位小朋友,今天我们要一起来探索小学科学中的各种各样的能量!能量是什么呢?我们可以认为能量是物体实现运动、改变物态或产生热量的能力。
在我们的日常生活中,能量无处不在,它是我们生活的基本元素之一。
让我们一起来认识一些常见的能量形式吧!第一种能量是机械能。
机械能指的是物体的动能和势能之和。
动能是物体运动时所具有的能量,它与物体的质量和速度有关。
当我们踢足球、跑步或者开车时,都是通过机械能来实现的。
势能是物体由于位置或形状而具有的能量,例如我们举起物体时,它具有势能。
第二种能量是电能。
电能是通过电力从一个地方传送到另一个地方的能量形式。
它是由电荷带有的能力来传递电流。
家里的电灯、电视和冰箱都是通过电能得以正常运行的。
第三种能量是化学能。
化学能是存储在化学物质内部的能量,是由于化学反应而释放出来的。
例如我们吃食物时,食物中的化学能被身体吸收利用,使我们能够进行各种活动。
第四种能量是声能。
声能是由物体振动而产生的能量形式,能够传播到空气中。
我们说话、唱歌时,声音的产生就是通过振动来传递的。
第五种能量是光能。
光能是太阳光产生的一种形式,我们平时所见的光也是光能。
光能能够被眼睛捕捉到,我们才能看到世界的各种事物。
第六种能量是热能。
热能是由于物体分子的运动而产生的,是物体具有的热量。
当我们用手触摸到一杯热水时,我们可以感受到热能。
第七种能量是核能。
核能是由原子核内的能量释放而产生的一种能量形式。
核能可以用于发电和核武器等领域。
第八种能量是重力能。
重力能是物体由于其高度而具有的能量,是物体处于高处储存的能量。
当我们把一个物体从高处放下时,这种能量被转化为动能。
第九种能量是地热能。
地热能是地球内部的热量形式,是地幔和地核的热量。
地热能可用于发电或加热供暖等。
总结起来,我们所讨论的这些能量形式是我们日常生活中经常遇到的。
它们贯穿于我们的生活,让我们能够进行各种各样的活动。
掌握这些能量形式的知识,不仅能够帮助我们更好地理解世界,还能够更好地利用各种能源,更加珍惜和保护我们的地球。
能量的概念及形式
能量是物体或系统由于其物理性质或状态而具有的一种属性或能力,使其能够引起物体的运动、发出辐射、产生变化或做功。
能量是自然界最基本的概念之一,它在各种物质和现象中起着重要的作用。
能量存在于多种形式中,包括:
1. 动能:物体由于运动而具有的能量,例如一个自由下落的物体或运动中的汽车。
2. 重力势能:物体由于位置高度而具有的能量,例如一个抬起的物体或在山顶上的滑雪者。
3. 弹性势能:弹性形变物体由于形状或位置的变化而具有的能量,例如拉伸的弹簧或压缩气体。
4. 热能:物体由于分子振动和运动而具有的能量,即温度,例如沸水或火焰。
5. 光能:物体或系统由于光辐射而具有的能量,例如太阳光或电灯发出的光。
6. 化学能:物体或系统由于化学反应而具有的能量,例如食物中的化学能或燃烧反应中释放的能量。
7. 电能:带电粒子在电场中具有的能量,例如电池或闪电。
除此之外,还有核能、辐射能、声能等。
能量可以在不同形式之间进行转化,根据能量守恒定律,能量不会凭空消失或产生,只会从一种形式转化为另一种形式。
这种能量的转化在自然界的各种过程中起着重要的作用。
能量的形式和分类能量是物体具有做功能力的物理量,是物质运动和相互作用的基本原因。
根据能量的形式和分类,我们可以理解和研究能量的本质以及其在不同系统中的转化和转移。
本文将从能量的形式和分类两个方面进行论述。
一、能量的形式能量的形式主要包括机械能、热能、光能、电能、化学能、核能等。
1. 机械能机械能包括动能和势能。
动能是物体由于运动而具有的能量,它与物体的质量和速度有关。
势能是物体由于位置或形状而具有的能量,常见的有重力势能、弹性势能等。
2. 热能热能是物体内部分子的热运动所具有的能量,它与物体的温度相关。
热能是一种无法直接观测到的能量形式,但它能够引起物体的温度变化和热量传递。
3. 光能光能是光波媒介的能量,它是一种电磁辐射能量。
光能可以进行传播、反射和折射等,能够被光敏物质吸收并产生光效应。
4. 电能电能是由带电粒子所携带的能量,是电场和电荷分布所具有的能量。
电能是现代社会中最为广泛使用的能量形式,它实现了电力的生产、传输和利用。
5. 化学能化学能是物质在化学反应中所具有的能量。
化学能广泛存在于化学物质中,例如燃料和食物等,通过化学反应可以释放出能量。
6. 核能核能是原子核的能量,是原子核内部强相互作用能的一种形式。
核能具有很高的能量密度,是核聚变和核裂变等核反应的能源来源。
二、能量的分类根据能量的源头和性质,能量可分为宏观能量和微观能量、可再生能源和非可再生能源。
1. 宏观能量和微观能量宏观能量是宏观尺度上物体所具有的能量,例如运动的机械能和燃料的化学能。
微观能量是微观粒子(如原子、分子)所具有的能量,例如原子内的核能和电子的电能。
2. 可再生能源和非可再生能源可再生能源是指可以源源不断地进行再生或通过自然过程进行补充的能源。
例如太阳能、风能和水能等。
非可再生能源是指自然资源有限且无法再生的能源,如石油、煤炭和天然气等。
在当前全球能源问题的背景下,发展和利用可再生能源已成为全球能源转型的重要方向。
人类认识的几种能量形式机械能热能电能辐射能化学能核能按地球上的能量来源分按能源本身的性质分含能体能源(燃料能源),如石油、煤、天然气、地热、氢等,它们可以直接储存;过程性能源(非燃料能源),如风能、水能、海流、潮汐、波浪、火山爆发、雷电、电磁能和一般热能等,它们无法直接储存。
按对环境的污染情况分清洁能源,即对环境无污染或污染很小的能源,如太阳能、水能、海洋能等;非清洁能源,即对环境污染较大的能源,如煤、石油等。
能源多种多样,各有优缺点,为了正确选择和使用能源,必须对各种能源进行正确的评价。
第2章新型储能材料一、世界能源概况1.煤炭埋在地壳中亿万年以上的植物,由于地壳变动等原因会经受一定的压力和温度作用而形成含碳量很高的可燃物质,这种物质就称为煤炭,又称原煤。
中国是世界上最早利用煤的国家。
开采煤炭已有几千年的历史。
希腊和古罗马也是用煤较早的国家,古罗马大约在2000年前已开始用煤加热。
《山海经》中称煤为石涅,魏、晋时称煤为石墨或石炭。
明代李时珍的《本草纲目》首次使用煤这一名称。
先秦时期的地理著作《山海经》有3处记载:山海经的《西山经》中,“西南三百里,曰女床之山,其阳多赤铜,其阴多石涅”《中山经》,“岷山之首,曰女几之山,其上多石涅”,“又东一百五十里,曰风雨之山,其上多白金,其下多石涅”。
2.石油资源状况3.石油资源状况能源消费当今世界的能源消费仍以石油为主。
以1994年为例,世界能源的总消费量以石油换算为97亿8000万吨标准油,其中石油占39.3%、煤炭占28.8%、天然气占21.6%。
这样化石燃料的消费量占了总量的87.9%,此外,核能占7.3%、水力、地热等其他形式能源占3%。
1.世界性能源问题2.能源危机3.能源危机4.能源危机天空正在塌陷臭氧层变薄对健康的危害臭氧层被破坏的后果据科学研究,臭氧减少10%,紫外线可能增加20%,皮肤癌患者可能增加30%,此外还会产生下列几种现象:(1)白内障罹患率增加;(2)免疫系统受到抑制;(3)谷物的收成减少,品质降低,植物和浮游生物减少,破坏自然界的生物链;(4)塑料、橡胶制品加速老化;(5)紫外线直射会引起对流层臭氧的增加,致使产生光化学烟雾,造成空气污染。
全球正在变暖海平面上升与陆地淹没;气候带的移动;飓风的加剧;植被的迁徙与物种灭绝;洋流的变化与厄尔尼诺;雨型的改变;地球变暖的原因到底是什么?太阳射向地球的光约1/3被云层、冰粒和空气分子反射回去;约25%穿过大气层时暂时被大气吸收起到增温作用,但以后又返回到太空;其余的大约37%则被地球表面吸收。
这些被吸收的太阳辐射能大部分在晚间又重新发射到天空。
如果这部分热量遇到了阻碍,不能全部被反射出去,地球表面的温度就会升高。
由于人类大量使用化石燃料,其排放出的CO2等温室气体对辐射的选择性和吸收特性是地球变暖的主要原因。
何谓酸雨简单地说,酸雨就是酸性的雨。
被大气中存在的酸性气体污染,pH小于5.65的雨叫酸雨。
pH小于5.65的雪叫酸雪。
在高空或高山(如峨眉山)上弥漫的雾,pH小于5.65时叫酸雾。
酸雨的形成现代工业、农业和交通排放更大量,种类更多的污染物(包括酸碱性物质),且与尘埃一起升到高空,与天上的水蒸气相遇,就会形成硫酸或硝酸液滴,使雨水酸化。
这时,落到地面的雨水就成了酸雨。
高硫煤和石油燃烧产生的SO2和NO x是造成酸雨的主要祸首。
酸雨的危害导致森林成片死亡,因为酸雨会损坏植物叶面和根部使湖泊酸化,湖中鱼虾绝迹。
破坏农田的土壤成分,使农作物减产甚至死亡。
造成地下水酸化,引起对人体的危害。
腐蚀建筑物和工业设备,造成重大的经济损失。
对露天文物起腐蚀作用,加速文物资源的破坏甚至毁灭。
(1)太阳能太阳能是人类最主要的可再生能源。
太阳每年输出的能量约为 3.75*1026W,到达地球的能量大约是总能量的22亿分之一,其中辐射到地球陆地上的能量大约为8.5×1016W。
这个数量远大于人类目前消耗的能量的总和,相当于1.7×1018 t标准煤。
(2)氢能氢是未来最理想的二次能源。
氢以化合物的形式储存于地球上最广泛的物质--水中。
如果把海水中的氢全部提取出来,总热量是地球现有化石燃料的9000倍。
(3)核能核能是原子核结构发生变化时放出的能量。
核能释放包括核裂变和核聚变。
核裂变所用原料铀1g就可释放相当于30t煤的能量,而核聚变所用的氘仅用560t就可以为全世界提供一年消耗的能量。
海洋中氘的储量可供人类使用几十亿年,同样是“取之不尽,用之不竭”的清洁能源。
(4)生物质能生物质能目前占世界能源中消耗量的14%。
估计地球每年植物光合作用固定的碳达到2*1012t,含能量3×1021 J。
地球上的植物每年生产的能量是目前人类消耗矿物能的20倍。
生物质能的利用晾晒在墙上的干牛粪➢物理转化➢化学转化➢生物转化1.森林能源及其废弃物2.农作物及其副产物3.禽畜粪便4.生活垃圾5. (水生植物)6. (油料植物)由于我国地广人多,常规能源不可能完全满足广大农村日益增长的需求,而且由于国际上各种有关环境问题的公约,限制CO2等温室气体排放,这就要求改变以煤炭为主要能源的传统格局。
因此,立足于农村现有的生物质资源,研究新型转换技术,开发新型装备既是农村发展的迫切需要,又是减少排放、保护环境、实施可持续发展战略的需要。
生物质能的开发和利用,也就是生物质能的转化技术,将生物质能转化为人们所需要的热能或进一步转化为清洁二次能源,如电能。
(5)化学能源化学能源实际是直接把化学能转变为低压直流电能的装置,也叫电池。
化学能源已经成为国民经济中不可缺少的重要的组成部分,同时化学能源还将承担其它新能源的贮存功能。
(6)风能风能是大气流动的动能,是来源于太阳能的可再生能源。
估计全球风能储量为1014MW,如有千万分人之一被人类利用,就有106MW的可利用风能,这是全球目前的电能总需求量,也是水利资源可利用量的10倍。
(7)地热能地热能是来自地球深处的可再生热能。
全世界地热资源总量大约1.45×1026J,相当于全球煤热能的1.7亿倍,是分布广、洁净、热流密度大、使用方便的新能源。
(8)海洋能海洋能是依附在海水中的可再生能源,包括潮汐能、潮流、海流、波浪、海水温差和海水盐差能。
估计全世界海洋能的理论可再生量为7.6×1013W,相当于目前人类对电能的总需求量。
潮汐是一种海平面周期性变化的現象,由于受月亮和太阳这两个万有引力源的作用,海平面每昼夜有两次涨落。
并基于此动力用于发电。
(9)可燃冰可燃冰是天然气的水合物。
它在海底分布范围占海洋总面积的10%,相当于4000万平方公里,它的储量够人类使用1000年。
1.5 新能源技术■新能源的分布广、储量大和清洁环保,将为人类提供发展的动力。
■实现新能源的利用需要新技术支撑,新能源技术是人类开发新能源的基础和保障。
(1)太阳能利用技术太阳能利用技术主要包括:太阳能-热能转换技术即通过转换装置将太阳辐射能转换为热能加以利用,例如太阳能热发电、太阳能采暖技术、太阳能制冷与空调技术、太阳能热水系统、太阳能干燥系统、太阳灶和太阳房等;太阳能-光电转换技术,即太阳能电池,包括应用广泛的半导体太阳能电池和光化学电池的制备技术;太阳能-化学能转化技术,例如光化学作用、光合作用和光电转换等。
(2)氢能利用技术氢能利用技术包括制氢技术、氢提纯技术和氢储存与输运技术。
制氢技术范围很广:化石燃料制氢技术、电解水制氢、固体聚合物电解质电解制氢、高温水蒸汽电解制氢、生物制氢技术、生物质制氢、热化学分解水制氢及甲醇重整、H2S分解制氢等。
氢的储存是氢能利用的重要保障,主要技术包括液化储氢、压缩氢气储存、金属氢化物储氢、配位氢化物储氢、物理吸附储氢、有机物储氢和玻璃微球储氢等。
氢的应用技术主要包括:燃料电池、燃气轮机(-蒸汽轮机)发电、MH/Ni电池、内燃机和火箭发动机等。
(3)核电技术核电技术主要有核裂变和核聚变。
自20世纪50年代第一座核电站诞生以来,全球核裂变发电迅速发展,核电技术不断完善,各种类型的反应堆相继出现,如压水堆、沸水堆、重水堆、石墨堆、气冷堆及快中子堆等,其中,以轻水(H2O)作为慢化剂和载热剂的轻水反应堆(包括压水堆和沸水堆)应用最多,技术相对完善。
人类实现核聚变并进行控制其难度非常大,采用等离子体最有希望实现核聚变反应。
将等离子体加热到点火温度,采用一定的装置和方法来控制反应物的密度和维持此密度的时间,目前人们使用得最多的是应用磁约束和惯性约束。
(4)化学电能技术化学电能技术即电池制备技术,目前以下几种电池研究活跃并具有发展前景:金属氢化物-镍电池、锂离子二次电池、燃料电池(包括碱性燃料电池,简称AFC;质子交换膜燃料电池,简称PEMFC;磷酸燃料电池,简称PAFC;熔融碳酸盐燃料电池,简称MCFC;固体氧化物燃料电池,简称SOFC)和铝电池。
(5)生物质能应用技术生物质能的开发利用在许多国家得到高度重视,生物质能有可能成为未来可持续能源系统的主要成员,扩大其利用是减排CO2的最重要的途径。
生物质能的开发技术有生物质气化技术、生物质固化技术、生物质热解技术、生物质液化技术和沼气技术等。
(6)风能、海洋能与地热能应用技术风能应用技术主要为风力发电,如海上风力发电、小型风机系统和涡轮风力发电等。
✓以人类为主的纪元✓人口仍在增长,能源的需求将更大✓人类目前的生活方式是不久前才形成的,非可持续的✓化石燃料好像安非他明。
✓你不可能一直都赢✓我们可以站在巨大能源成就的浪尖,做好准备,迎接下一次的大跨越。