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2013新人教版九年级物理第二十二章第一节能源 第二节核能

发布时间:2013-10-01 18:32:57  

一、什么是能源
问题: 我们每天要吃饭、喝水,用什么来煮饭、 烧水呢?
?

回答: 煤,煤气,柴草、天然气……
?

?

问题: 要开动汽车、火车、飞机等交通工具 需要消耗什么呢?

回答: 汽油或者柴油、煤油等
?

问题: 煤,煤气,柴草、天然气、汽油、煤油或 者柴油等它们在起什么作用?
?

答案: 它们在以上工作的作用就是提供能量.
?

问题: 你知道还有什么可以提供能量吗?
?

回答: 江河里的水流、流动的空气、电、太阳光.
?

什么是能源?
? 像煤、天然气、汽油、水流、

风、电、太阳光等能够提供能 量的物质资源,我们把它们都 叫做能源.

?人们的生活、生产、

科研都离不开能源.那 么能源包括哪些种,我 们应该怎样来开发和有 效地利用它们呢?

按能源的来源分
按是否可再生来分 按提供能源的物质来分

按来源划分:一次能源和二次能源
?

一次能源是自然界直接提供的
能源.如:风、核能、太阳能、 化石能源等

化石能源:千百万年 前埋在地下的动植物 经过漫长的地质年代 形成的

?

二次能源是由自然界提供的能
源转化而来的能源如:电能、 沼气等

按能否再生划分:可再生能源和不可再生能源
?不可再生能源:使用后不可能短期内从自然界得到
补充的能源。如:化石能源、核能等 ?可再生能源:使用后能从自然界不断地得到补充的

能源。如:风能、水能、太阳能、生物质能等 生物质能:由有生命物质提供的能量,如各种动植
物体内存储的化学能

生物质能、化石能源、核能、风能、 太阳能、地热能、海洋能等等

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。

二 核 能

从原子弹说起

发射区1.6公里内的所有生物全都荡然无存。离发射场800 米的一座32吨重的钢塔成了一堆扭曲的废物。发射场周围 800米的沙粒被融化成玻璃体,绿色透明似翡翠。

1945年8月6日名为“小男孩”的原子弹这个 “小男孩”的巨大毁灭力,令日本广岛核爆中心 方圆2公里内所有建筑物全部被夷为平地

1945年8月6日和9日, 美国分别在日本广岛和 长崎两市投下原子弹, 使其遭到致命打击,8 月15日,日本无条件投 降。

(1)

(2)

我国用了短短4年时间完成了原子弹的研制 工作,并于1964年10月16日成功地爆炸了 第一颗原子弹. ? 1967年6月17日又成功地爆炸了第一颗氢弹, 完成了其他国家要十几年或几十年才完成 的工作.
?

我国

第一颗原子弹

我国 第一颗氢弹

一、核能
原子弹和氢弹为什么会具有这么大的威力 呢? ? 因为它们都利用了核能.我们知道化

学能是 在分子发生变化时放出的能量而核能是在 原子核发生变化时放出的能量. ? 在原子核发生变化时放出的能量叫做核能.
?

核能的产生原理

核能的产生原理
质子 原子核 中子

原子
核外电子

氢原子核

锂原子核

核子间存在着强大的核力,所以原子核是 一个坚固的集合体,要把原子核拆散成核子, 需要巨大原能量。

核能

一、核能 ---原子核发生变化时所产生的能量 获得核能有两种途径 1、裂变

2、聚变

核裂变原子模型

原子弹――根据 核裂变的原理制 成。属于不可控 制的链式反应的 结果!

一、核能

---原子核发生改变所产生的能量
获得核能有两种途径 1、裂变 -质量较大的原子核在中子轰击下分裂
成2个新原子核,并释放能量的过程 例:原子弹 --链式反应

2、聚变

链式反应
用中子轰击铀核,使铀核发生裂变,放出能量. 铀 核分裂时,还同时放出2~3个中子,又可以轰击 其它铀核,使它们也发生裂变. 这些铀核分裂时,同样放出中子,从而引起更多 的铀核发生裂变.于是裂变反应便会链锁式地自行 持续下去.这种现象叫做链式反应. ? 如果对裂变的链式反应不加控制,在极短时 间(约百万分之几秒)会释放出大量核能,发生 猛烈爆炸,原子弹就是根据这个原理制成的.

核反应堆
为便于和平利用核能,必须控制链式反应 的速度,使核能缓慢而又平稳地释放出来. 为此,人们制成了一种专门装置——核反 应堆. ? 核反应堆能缓慢、平稳地释放核能.
?

(2)聚变
科学家们发现,某些质量较小的原子 核结合成质量较大的原子核时,也能释放 出核能,这种现象叫做核聚变,简称聚变. ? 聚变是获得大量核能的另一重要途径. ? 前面讲过,原子弹是利用重核裂变现象制 成的.而另一种威力更大的核武器——氢弹, 则是利用轻核聚变现象制成的.
?

2、核聚变 2个质量较小的原子核结合成质量较大 的新核,同时释放出能量的过程。

氘核
氦核 氚核

一个中子 (随能量 释放)

一、核能 ---原子核发生改变所产生的能量 获得核能有两种途径

1、裂变 -质量较大的原子核在中子轰击下分裂

成2个新原子核,并释放能量的过程 --链式反应 例:原子弹

是使2个质量较小的原子核结合成 较大的新核,并释放能量的过程 例:氢弹 --热核反应 太阳 3、聚变威力更大

2、聚变

氢 弹――根据核聚变的原理制成。威力 比原子弹还大。

自然界中的热核反应
自然界中,太阳内部的温度高达摄氏1千万 度以上,在那里就进行着大规模的聚变反 应.太阳辐射出的光和热,正是由聚变反应 释放的核能转化而来的.可

以说,地球上的 人类每天都享用着聚变释放出的能量.

?

设疑:核能这么巨大,难道只能用于战争吗? 如何才能有效地控制核能的释放?

二、核能的和平利用――核电站
如果使原子核的裂变和聚变在可控制的条件下 缓慢进行,释放的核能就可有效地利用。

核能的和平利用――核电站

思考:在电站工作过程中,能是如何转化的? 核能→内能→机械能→电能

二、核能的和平利用--核电站

1、能量转化:
核能 内能 机械能 电能

2、我国第一座自行设计建造的核电站: --秦山核电站

秦山核电站

大亚湾核电站

布 比 利 斯 核 电 站

法国1980年到1986年 间核电占总发电量的 比例由24%提高到 70 %,在此期间法国总 发电量增加40%,而 排放的硫氧化物 却减 少了9%,尘埃减少 了36%,大气质量有 明显改善。

核电站与环境
——核电是安全的能源

核电站实施纵深防御、多重保护、多样性的设计原则,确保核安 全;核电站运行期间不受发电量、经济效益和其他因素的约束。 以秦山核电站为例,它有三道屏障,用于防止放射性物质的外泻。 第一道屏障是锆-4合金的燃料包壳,它把核燃料及其裂变产物封 闭起来。第二道屏障是壁后为175毫米钢板制成的反应堆压力容 器以及相应的管道设施,它把反应堆冷却剂包容在里面,防止有 放射性的反应堆冷却剂外泄。第三道屏障是反应堆安全壳,它是 高72.5米、外径38米、厚1米的钢筋混凝土制成的圆柱形建筑,内 衬6毫米的钢板。安全壳既能抵御外部破坏,例如龙卷风、地震、 喷气式飞机的撞击,还能抵御最严重事故情况下内部的高温和高 压,防止放射性物质的外泄。

核电站不会像原子弹那样发生爆炸
核燃料中铀-235的含量约为3%,而核炸药 中的铀-235含 量高达90%以上
压水型反应堆具有设计所赋予的内在安全的特 性。更何况核 反应堆还有多重的安全保护系统, 确保反应堆不会失控

3、存在的问题: --放射性污染

也谈辐射

问:什么是辐射? 答:辐射是能量传递的一种方式,辐射依能量的 强弱分为三种: 1. 电离辐射:能量最强,可破坏生物细胞分子,如α、 β、γ射线。 2. 非电离辐射(有热效应):能量弱,不会破坏生物 细胞分子,但会产生温度,如微波、光。 3. 非电离辐射(无热效应):能量 最弱,不破坏生物细胞分子, 也不会产生温度,如无线电波、 电力电磁场。

电离辐射

α
非电离辐射

Β γ

1986年俄罗斯的切尔诺贝

利的核电站事故造成的辐 射污染波及了白俄罗斯、 俄罗斯及乌克兰的大片领 土。各类辐射病、癌症、 神经紧张、居民被迫疏散 等后斯影响还深深的留

在 人们的心中。有的同学提 出,既然核电站有这么大 的危害,就不用建造核电 站。你认为这种观点合理 吗?提出你的看法。

核电是经济的能源

放射性物质对人体伤害的规律是:距离射源越远,受照时间越短, 隔离的“屏障”越多,受到伤害越小。

核电站和日常生活辐照水平的对比
一次全身大剂量辐射照射对身体的影响

21世纪已经到来!
我们将如何面对到来的下一个10年? 膨胀的人口...发 展的经济...对计算机更多的依赖、各种电子技术...对 进口石油的更多依赖...天然气价格和长期供应的不确 定性...以及燃烧天然燃料对环境带来的一大堆问题。 所有这些问题归结到一点,那就是:我们需要更多的 电力资源--包括核能发电。 下一个30年,核能将是我们可以依赖的能源--能够可 靠地提供电力,保护环境,并促进经济。

放射性物质的标志


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