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主要內(nèi)容 第一章 能源簡介 1.1 能源及其分類 1.2 能源利用史 1.3 能源的作用 1.4 能源儲量及消費 1.5 能源化學 1.6  能源與環(huán)境 1.7  能源發(fā)展趨勢 能源的定義 一次能源：直接從自然界取得的能源 可再生能源：可供人們?nèi)≈�不盡的一次能源 常規(guī)能源：已經(jīng)廣泛利用的能源 有關能源的國際組織 國際能源機構(gòu)（國際能源署、國際能源組織）International Energy Agency， IEA 世界能源理事會（世界能源委員會）World Energy Council， WEC 國際原子能機構(gòu)International Atomic Energy Agency， IAEA 世界石油大會（世界石油理事會）World Petroleum Congress， WPC 石油輸出國組織Organization of the Petroleum Exporting Countries簡稱歐佩克（OPEC）或油組 政府間氣候變化專業(yè)委員會Intergovernmental Panel on Climate Change， IPCC 經(jīng)濟合作與發(fā)展組織Organization for Economic Cooperation and Development， OECD 能源計量單位 能源計量單位可以有3種表示方法 能量單位：用熱功單位來表示，如焦耳（J）、卡（cal）、千瓦小時（kWh）；英國熱能單位（BTU） 當量單位：用能源的當量值表示，常見的如煤當量和油當量。 能源的實物量單位：用能源的實物量來表示，如煤用噸(t)，石油用(桶)，天然氣用立方米(m3)。 能源的評價 儲量 能量密度 儲能的可能性與供能的連續(xù)性 能源的地理分布 開發(fā)費用和利用能源的設備費用 運輸費用與損耗 能源的可再生性 能源的品位 對環(huán)境的影響 1.2 能源利用史 人類利用能源的歷史，也就是人類認識和征服自然的歷史。 (1)火的發(fā)現(xiàn)和利用； (2)畜力、風力、水力等自然動力的利用； (3)化石燃料的開發(fā)和熱的利用； (4)電的發(fā)現(xiàn)及開發(fā)利用； (5)原子核能的發(fā)現(xiàn)及開發(fā)利用 用中子轟擊鈾235時，鈾核會分裂成大小差不多的兩部分，這種現(xiàn)象叫做核裂變。 1.3 能源的作用 2010年底煤炭探明儲量分布 2010年底天然氣探明儲量分布 2010年底各國天然氣探明儲量分布 全球一次能源消費量 2010年人均一次能源消費量 本世紀我國能源消費增長 能源的定義 機械能 動能：物體運動的能量 位能：物體因位置而具有的能量 熱 能：一種與溫度有關的能量形態(tài) 電 能：以電流電壓呈現(xiàn)的能量 輻射能：以電磁波方式呈現(xiàn)的能量 化學能：食物、化石燃料等物質(zhì)儲存的能量 核 能：粒子相互作用而釋放出的能量 能量貶值原理 能量不僅有量的多少，還有質(zhì)的高低。熱力學第一定律只說明了能量在量上要守恒，并沒有說明能量在“質(zhì)”方面的高低。 自然界進行的能量轉(zhuǎn)換過程是有方向性的。 不需要外界幫助就能自動進行的過程稱為自發(fā)過程，反之為非自發(fā)過程。自發(fā)過程都有一定的方向 熱力學第二定律 克勞修斯說法：“不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引起其它變化。” 開爾文說法：“不可能從單一熱源吸取熱量使之完全轉(zhuǎn)變成功而不產(chǎn)生其它影響。” 能量儲存 機械能——以動能、勢能形式儲存。 熱能——以潛熱、顯熱形式儲存。 電能——感應場能或靜電場能。 化學能、核能——自身即為儲能形式。 機械能的儲存 以動能形式儲存 （1）飛輪 以勢能形式儲存 （1）彈簧、扭力桿和重力裝置 （2）壓縮空氣儲能 （3）抽水蓄能電站：純抽水蓄能電站 ，混合式抽水蓄能電站 電能的儲存 蓄電池 發(fā)展方向：廉價、高效、能大規(guī)模儲能。 靜電場和感應電場 （1）電容器在直流電路中廣泛用作儲能裝置，在交流電路中則用于提高電力系統(tǒng)或負荷的功率因數(shù)，調(diào)整電壓； （2）高電壓技術、高能核物理、激光技術、地震勘探等方面采用的直流高壓電容器； （3）超導磁鐵蓄能。 化學能儲存 一種高能量密度的儲存方法； 利用某些物質(zhì)在可逆化學反應中的吸熱和放熱過程來達到熱能的儲存和提��； 技術上困難，目前尚難實際應用。 熱能的儲存 顯熱儲存 潛熱儲存 化學儲存 地下含水層儲存 1.6 能源與環(huán)境 全球環(huán)境惡化主要表現(xiàn)在大氣和江海污染加劇、大面積土地退化、森林面積急劇減少、淡水資源日益短缺、大氣層臭氧空洞擴大、生物多樣性受到威脅等多方面，同時溫室氣體的過量排放導致全球氣候變暖，使自然災害發(fā)生的頻率和強度大幅增加。 　 大氣環(huán)境的三大問題 20世紀80年代中期，在南極上空發(fā)現(xiàn)了臭氧空洞，它與地球變暖及所謂的溫室效應和酸雨沉降問題構(gòu)成全球性的大氣環(huán)境問題，明顯地危及全人類的生存和繁衍，引起了國際社會的高度關注，使當今的世界環(huán)境問題具有明顯的時代特征。 臭氧層的空洞 臭氧層的作用 臭氧層空洞的產(chǎn)生 臭氧層的保護 全球正在變暖 大氣層的作用 溫室氣體的來源 CO2與全球變暖 氣候變化對環(huán)境的影響 解決溫室效應的對策 酸雨 酸雨的形成 酸雨污染來源 酸雨的危害 酸雨對湖泊的影響 pH對于湖中生物的影響 酸雨對農(nóng)作物的影響 酸雨對森林的影響 酸雨除危害農(nóng)作物之外，也危害森林，如阿爾卑斯山和西德黑森林，瑞士、英國等的森林中，半數(shù)以上的樹木呈枯黃，枝葉凋落。在加拿大魁北克，在受損嚴重的山區(qū)，絕大部分的樹木已經(jīng)枯萎。另外，美國的針葉林也遭受傷害。 酸雨對建筑物的影響 酸雨對人類的影響 酸雨控制對策 熱污染 熱污染是指日益現(xiàn)代化的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活中排放的各種廢熱所造成的環(huán)境污染。 熱污染可以污染大氣和水。 火力發(fā)電廠、核電站和鋼鐵廠的冷卻系統(tǒng)排出的熱水以及石油、化工、造紙等工廠排出的生產(chǎn)性廢水中均含有大量廢熱。 熱污染對水生生物的影響 熱污染首當其沖的受害者是水生生物。由于水溫升高，使水中溶解氧減少，水體處于缺氧狀態(tài)，同時又使水生生物代謝率增高而需要更多的氧，造成一些水生生物在熱效力作用下發(fā)育受阻或死亡，從而影響環(huán)境和生態(tài)平衡。 熱污染對人體健康的影響 河水水溫上升給一些致病微生物造成一個人工溫床，使它們得以滋生、泛濫，引起疾病流行，危害人類健康。 隨著人口和耗能量的增長，城市排入大氣的熱量日益增多。按照熱力學定律，人類使用的全部能量終將轉(zhuǎn)化為熱，傳入大氣，逸向太空 熱污染對大氣的影響 使地面反射太陽熱能的反射率增高，吸收太陽輻射熱減少，沿地面空氣的熱減少，上升氣流減弱，阻礙云雨形成，造成局部地區(qū)干旱，影響農(nóng)作物生長，使土壤沙化。 近一個世紀以來，地球大氣中的二氧化碳不斷增加，氣候變暖，冰川積雪融化，使海水水位上升，一些原本十分炎熱的城市，變得更熱。 專家們預測，如按現(xiàn)在的能源消耗的速度計算，每10年全球溫度會升高0.1℃～0.26℃；一個世紀后即為1.0℃～2.6℃，而兩極溫度將上升3℃～7℃，對全球氣候會有重大影響。 如何減少大氣熱污染 提高熱效率可減少熱污染； 利用廢熱也可減少熱污染； 利用降溫冷卻減少大氣熱污染。 放射性污染 但是，核電廠等核設施從建設、運營及退役全過程中都存在著潛在的放射性危害。若不加強管理，核電廠在任何環(huán)節(jié)發(fā)生事故時，都會造成嚴重的放射性污染，威脅公眾健康。 從污染物對人和生物的危害程度看，放射性物質(zhì)污染要比其他污染嚴重得多。 正因為如此，從核能開發(fā)以來，人們就對放射性污染的防治極其重視，采取了一系列嚴格的措施，并將這些措施以法律的形式明確下來。 1.7  能源發(fā)展趨勢 世界性的能源問題主要反映在能源短缺及供需矛盾所造成的能源危機。 世界能源面臨的另一問題是，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和生活水平的提高，人們對環(huán)境質(zhì)量的要求也越來越高，相應的環(huán)保標準和環(huán)保法規(guī)也越來越嚴格。 可持續(xù)發(fā)展的深刻內(nèi)涵 “發(fā)展”是大前提，即發(fā)展是人類永恒的主題； “協(xié)調(diào)性”是核心； “公平性”是關鍵； “科學技術進步”是必要保證。 中國能源問題 ①一次能源人均占有率低 ②能源消費隨經(jīng)濟發(fā)展而迅猛增長 ③以煤為主的能源結(jié)構(gòu)短期難以改變 ④生態(tài)環(huán)境壓力明顯增大 中國能源可持續(xù)發(fā)展的對策 三個手段： 加強政府的宏觀決策和行政管理； 運用市場機制的調(diào)節(jié)作用； 利用經(jīng)濟增長的機遇。 解決我國能源問題應采取的措施 提高能源利用率； 努力改善能源結(jié)構(gòu)； 加速實施潔凈煤技術； 合理利用石油和天然氣； 加快電力發(fā)展速度； 積極開發(fā)利用新能源； 建立合理的農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)，扭轉(zhuǎn)農(nóng)村嚴重缺能局面； 改善城市民用能源結(jié)構(gòu)，提高居民生活質(zhì)量； 重視能源的環(huán)境保護。tBR紅軟基地

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