【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 為能源的一個(gè)必要條件是儲(chǔ)量要有足夠的豐富度。 ?在考察 儲(chǔ)量 的同時(shí)，還要對(duì)能源的 （ ） 和 （ ）作出評(píng)價(jià)。 可再生性 地理分布 1 能源資源概論 （ 2）能量的基本形式 1 能源資源概論 ?能量是指物質(zhì)做功的能力 。 ? 廣義說(shuō) ， 任何物質(zhì)都具有一定的能量 ， 并可轉(zhuǎn)化為其它形式的能量 ， 但轉(zhuǎn)化的難易程度差別很大 。 ? 上述能源所包含的能量形式有以下六種： 1 能源資源概論 能量 形式 機(jī)械能 熱能 化學(xué)能 核能 輻射能 電能 1 能源資源概論 能量的基本形式 ? 機(jī)械能 。 機(jī)械能是物體宏觀機(jī)械運(yùn)動(dòng)或空間狀態(tài)所具有的能量 ， 前者是為動(dòng)能；后者為勢(shì)能 。 ? 如風(fēng)能 、 水力能等 ， 是人類(lèi)認(rèn)識(shí)最早的能量形式 。 核心教學(xué)區(qū) 1 能源資源概論 機(jī)械能 ? 如果質(zhì)量為 m的物體的運(yùn)動(dòng)速度為 v則該物體的 動(dòng)能 Ek可以用下式計(jì)算： ? 重力勢(shì)能 Ep可以用下式計(jì)算： 2k 21 mvE ?m g HE ?p1 能源資源概論 機(jī)械能 ? 彈性勢(shì)能 的計(jì)算式為： ? 表面能 可用下式計(jì)算： 2τ 21 kxE ?SE ??sτEsE1 能源資源概論 能量的基本形式 ? 熱能 。 構(gòu)成物質(zhì)的微觀粒子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和勢(shì)能總和 。 它反映了微觀粒子運(yùn)動(dòng)的激烈程度 ， 宏觀上表現(xiàn)是 溫度 的高低 。 ?熱能 是人類(lèi)使用最廣泛的一種能量形式 ， 大約有 85～ 90％ 的能源是轉(zhuǎn)換成熱能后再加以利用的 。 也是利用最早的一種能量形式 。 1 能源資源概論 ? 熱能 Eq通?？杀硎龀扇缦碌男问剑? ? 來(lái)源： 產(chǎn)生熱能的主要常規(guī)能源是 化石燃料 ，新能源有 太陽(yáng)能 、 核能 、 地?zé)崮芎秃Ｑ鬅崮?等 ，其中 地?zé)崮?是地球上最大的熱能資源 。 ?? STE dq1 能源資源概論 能量的基本形式 ? 化學(xué)能 。 是在 原子核外 進(jìn)行化學(xué)變化時(shí)釋放出來(lái)的一種能量 。 ? 如礦物燃料燃燒 （ 放熱反應(yīng) ） ， 是 化學(xué)能 轉(zhuǎn)化 熱能 的過(guò)程 ， 燃燒過(guò)程主要是 碳和氫 的化學(xué)變化 。 ? 基本反應(yīng)式： kgkJCOOC /3 2 7 8 022 ???kgkJOHOH /120 37021 222 ???1 能源資源概論 碳基能源 ? 主要的碳基能源：煤碳 、 石油 、 天然氣等 。 ? 石油： 碳 、 氫是主要組成元素 ， 其中碳占 84%88%， 氫占 12%14%；另外氧 、 氮 、 硫等占不足 1%。 平均低位發(fā)熱量 。 ? 天然氣： 碳占 65%80%， 氫占 12%20%；平均低位發(fā)熱量 。 ? 煤碳： 主要由碳 、 氫 、 氧 、 氮和硫等構(gòu)成 （ 含碳 80％~85％ ， 含氫 4％ ~5％ ） ；還有極少量的磷 、 氟 、 氯和砷等元素 。 原煤的平均低位發(fā)熱量 。 1 能源資源概論 能量的基本形式 ? 電能 。 由帶電荷物體的吸力或斥力引發(fā)的能量 。 是和電子流動(dòng)與積累有關(guān)的一種能量 。 ?電源： 電能由電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換而來(lái) ， 或是通過(guò)發(fā)電機(jī)由機(jī)械能轉(zhuǎn)換得到；另外 ， 電能也可由光能 、 核能轉(zhuǎn)換 ， 或由熱能直接轉(zhuǎn)換 （ 磁流體發(fā)電 ） 。 ? 反之 ， 電能 也可以通過(guò)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為 機(jī)械能 ， 從而顯示出做功的本領(lǐng) 。 UIE ?e1 能源資源概論 能量的基本形式 ? 輻射能： 物體以電磁波形式發(fā)射的能量 。 ? 輻射能 包括：電磁波 、 聲波 、 彈性波 、 核射線所傳遞的能量 。 太陽(yáng)能是典型的輻射能 。 1 能源資源概論 ? 物體的輻射能 Er可由下式計(jì)算 （ 《 傳熱學(xué) 》 中斯蒂芬 玻爾滋曼定律 ） ： 40r 1 00 ??????? TcE ?1 能源資源概論 能量的基本形式 ? 核能 。 是由于物質(zhì) 原子核內(nèi) 結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而釋放出來(lái)的巨大能量 。 是蘊(yùn)藏在原子核內(nèi)部的物質(zhì)結(jié)構(gòu)能 。 又稱(chēng)核內(nèi)能 。 ? 核反應(yīng)分為 核裂變和核聚變 兩種 ， 目前技術(shù)成熟的是利用 核裂變 的能量 。 ? 如 1kg U235核裂變反應(yīng) 可釋放出 1010kJ的熱能 ， 相當(dāng)于 24000t標(biāo)準(zhǔn)煤 的發(fā)熱量 。 1 能源資源概論 ?輕質(zhì)量的原子核 （ 氘 、 氚等 ） 及重質(zhì)量的原子核（ 鈾等 ） 核子之間的結(jié)合力比中等質(zhì)量原子核的結(jié)合力小 。 ?這兩類(lèi)原子核在一定的條件下可以通過(guò) 核聚變 和核裂變 轉(zhuǎn)變?yōu)樵谧匀唤?更穩(wěn)定的中等質(zhì)量原子核 ，同時(shí)釋放出巨大的結(jié)合能 。 ?這種結(jié)合能就是核 （ 內(nèi) ） 能 （ 原子能 ） 。 核聚變和核裂變 1 能源資源概論 能量的性質(zhì) ? 狀態(tài)性 ? 可加性 ? 做功性 ? 貶值性（熱力學(xué)第二定律） ? 轉(zhuǎn)換性（熱力學(xué)） ? 傳遞性 1 能源資源概論 能量傳遞過(guò)程的特點(diǎn) 1 ? 能量傳遞有 條件性 ，即在有 能量密度差 的條件下，能量總是從能量密度大的物質(zhì)向能量密度小的物質(zhì)傳遞，或總是從集中到分散，并逐步達(dá)到平衡 。 （能量平衡原理） 1 能源資源概論 ? 能量傳遞遵循一定的 規(guī)律性 ，即能量傳遞的速率正比于傳遞的 動(dòng)力 ，而反比于傳遞的 阻力 。 ? 能量在傳遞和轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，總量保持不變。即熱力學(xué)第一定律，能量 守恒 定律。 能量傳遞過(guò)程的特點(diǎn) 2 1 能源資源概論 ? 能量的傳遞包括兩種 形式 ：轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)換。 ? 轉(zhuǎn)移 是某種形態(tài)的能量從一地轉(zhuǎn)移到另一地，從一物轉(zhuǎn)移到另一物； ? 轉(zhuǎn)換 則是能量由一種形態(tài)變?yōu)榱硪恍螒B(tài)。 能量傳遞過(guò)程的特點(diǎn) 3 1 能源資源概論 能量的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系 1 能源資源概論 能源 （ 能量 ） 的轉(zhuǎn)換 ? 能源的形態(tài)或能量的形式 可以轉(zhuǎn)換 ， 以便于應(yīng)用 。 ? 如煤制油 、 制煤氣 、 制甲醇 ， 屬于能源形態(tài)的轉(zhuǎn)換； ? 煤的下列轉(zhuǎn)換屬于能量形式的轉(zhuǎn)換 。 化學(xué)能 熱能 機(jī)械能 電能 鍋爐 汽輪機(jī) 發(fā)電機(jī) 1 能源資源概論 燃煤火力發(fā)電廠示意圖 1 能源資源概論 壓水堆核電站基本工作原理 1 能源資源概論 ? 能量的傳遞 途徑 主要有兩條： ? 由物質(zhì)交換和質(zhì)量輸運(yùn)而攜帶的能量稱(chēng)為攜帶能 ； ? 在體系邊界面上的能量交換稱(chēng)為 交換能 。 能量傳遞過(guò)程的特點(diǎn) 4 1 能源資源概論 ? 在體系 邊界面 上的能量交換通常以?xún)煞N方法： ? 傳熱 —— 由溫差引起的能量交換，這是能量傳遞的微觀形式； ? 做功 —— 由非溫差引起的能量交換，這是能量傳遞的宏觀形式。 能量傳遞過(guò)程的特點(diǎn) 5 1 能源資源概論 ? 傳熱和做功的具體方式為： ? 傳熱 的三種基本方式是熱傳導(dǎo) 、 熱對(duì)流和熱輻射； ? 做功 （ 這里指機(jī)械功 ） 的三種基本方式是容積功 、 轉(zhuǎn)動(dòng)軸功和流動(dòng)功 （ 推動(dòng)功 ） 。 能量傳遞過(guò)程的特點(diǎn) 6 1 能源資源概論 ? 能量傳遞的 結(jié)果 主要體現(xiàn)在兩方面，即能量使用過(guò)程中所起的作用以及能量傳遞的最終去向。 ? 能量傳遞的最終去向通常只有兩條： 或轉(zhuǎn)移到產(chǎn)品，或散失于環(huán)境，包括直接損失和用于過(guò)程后再進(jìn)入環(huán)境兩種情況。 能量傳遞過(guò)程的特點(diǎn) 7 1 能源資源概論 ? 能量傳遞的 實(shí)質(zhì) 實(shí)際上就是能量利用的實(shí)質(zhì) 。 ? 如果把產(chǎn)品的使用包括在內(nèi) ， 能量的最終去向是唯一的 ， 即最終進(jìn)入環(huán)境 （ 宇宙空間 ） 。 能量傳遞過(guò)程的特點(diǎn) 8 1 能源資源概論 （ 3）能源的重要性 1 能源資源概論 國(guó)際公認(rèn)的發(fā)展迅速且前景廣闊的四大高新技術(shù)產(chǎn)業(yè) ？ Do you know ? 1 能源資源概論 ? 生物 、 能源 、 信息 、 新材料 是國(guó)際公認(rèn)的發(fā)展迅速且前景廣闊的四大高新技術(shù)產(chǎn)業(yè) 。（ 哪一個(gè)產(chǎn)業(yè)更重要 ？ ） ?能源的開(kāi)發(fā)和有效利用 一直是世界上努力解決而又一直未完全解決的課題 。 新能源的開(kāi)發(fā)是當(dāng)前的重要研究方向！ 1 能源資源概論 ? 目前 ， 隨著 常規(guī)能源 日益減少 ， 而社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的能源卻越來(lái)越多 ， 怎樣更高效 、 更合理地利用常規(guī)能源 ， 是當(dāng)前必須解決的重要課題 。 ? 從未來(lái)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)