ch7能量(參考版)
2024-10-03 22:16本頁面
【正文】 所以「能源危機」只是勸人節(jié)省的口號而已 (C)能量在使用中相互轉(zhuǎn)換，其總值會減少，故有「能源 危機」 (D)「能量守恆」總是成立的，但是被用來發(fā)電、行車的 汽油與煤，用過之後變成廢氣和熱能，不易再使用， 故有「能源危機」。 4. 目前人們已積極地設(shè)法利用各種再生能源，例如太陽能熱水器已是技術(shù)成熟且商業(yè)化的產(chǎn)品，而風力發(fā)電、太陽能發(fā)電、潮汐發(fā)電、地熱發(fā)電也早已是可行的發(fā)電技術(shù)。 2. 化石燃料（例如煤、天然氣、石油）以及核燃料（例如鈾）皆需長時間才能產(chǎn)生，所以不是再生能源。當然隨手關(guān)燈、少乘電梯等等也是輕易就可以節(jié)約能源的方法。例如建築物在設(shè)計時就應(yīng)注意通風、採光，以便減少冷氣及電燈的使用。目前的汽電共生系統(tǒng)可以再利用回收廢熱來發(fā)電，不但節(jié)能而且具有較高的環(huán)保功能。此外，油電混合使用的設(shè)計也是當前車輛發(fā)展的新趨勢。再經(jīng)過數(shù)次降壓，最後可以降至 110 伏特或是 220 伏特供一般用戶使用。 二、能源的有效運用及節(jié)約 1. 發(fā)電廠輸出電時，通常利用超高壓變電所將電壓升高到約三十五萬伏特。例如汽車引擎燃燒汽油讓車子能在馬路上前進，由於煞車、車輪與地面的摩擦、空氣阻力、熱廢氣等等因素，汽油所釋放的能量最後大多轉(zhuǎn)換成了無秩序、很難再使用的熱能。 73 能源的有效利用 一、能源與能量 1. 大致上講，能源是「品質(zhì)」較高的能量，其作功能力較高，較易為人類所利用，例如汽油、天然氣 …… 等等。約有 20％至 100％的患者可在一個月至一年之間復原 6000 ～ 10000 嘔吐、嚴重血液變化、出血和感染、脫髮。 輻射劑量（毫西弗） 生物效應(yīng)或癥狀 0 ～ 500 沒有顯著的效應(yīng) 500 ～ 1000 輕微的血液異常 1000 ～ 2020 倦怠、無食慾、中度血液異常。人體所受的輻射量是以輻射強度與暴露時間的乘積來計算。 1 西弗＝ 1000毫西弗 2) 人體每公斤接收 γ射線的能量為 1 焦耳時，其劑量訂為 1西弗。 2) 缺點：破壞生物體的細胞，形成病變。 四、輻射安全 1. 游離輻射： α射線、 β射線、 γ射線、中子、 x射線、宇宙射線、質(zhì)子、正電子等帶電質(zhì)點可以使電子自原子或分子游離出來，統(tǒng)稱為「游離輻射」。 4. 太陽的核融合： 1938年，美國物理學家 貝特 提出核融合理論，指出太陽或其他發(fā)光星體的能量，就是源自於星體內(nèi)部進行的核融合反應(yīng)?？茖W家已能用一種不均勻的磁場所構(gòu)成的磁瓶（ magic bottle）來侷限高溫的電漿。 三、核融合 2. 欲產(chǎn)生核融合反應(yīng)的條件： 一億度（ 10 8 k）以上的高溫：要使兩個各帶一個單位正電荷的質(zhì)子結(jié)合在一起，需要先使得它們接近到核力的作用範圍內(nèi)（ 1fm），以利用核子間的強大吸引力來克服靜電排斥力，當兩個質(zhì)子接近至 1fm 時，其靜電排斥位能約為 2 9 1 9 21315k e 9 1 0 ( 1 . 6 1 0 ) 2 1 0r 1 0???? ? ?? ? ? 焦耳克服這些靜電排斥位能所需的動能如為熱能所提供，則 131310233kT 2 10 22 2 10T 10 3 10??????? ? ??，因此 所 需 的 溫 度度足夠長的拘束時間： 由於在如此高溫下，所有物質(zhì)都游離化了，形成了所謂的電漿。反應(yīng)後總質(zhì)量減少，可釋放出能量。則反應(yīng)後 12C 與中子之動能和比 α粒子之入射動能約多出 (A)1018 (B)1012 (C)10 6 (D)104 (E)1011 焦耳。其中碘 131 對甲狀腺細胞 的破壞力大，有導致癌癥發(fā)生，其他放射性物質(zhì)的危險性則 在於半衰期過長，例如銫 137 的半衰期是 30 年，鍶 90 是 28 年 例題： 以一個 α粒子撞擊鈹產(chǎn)生核反應(yīng) 4He + 9Be → 12C + 1n。 ? 核能發(fā)電廠反應(yīng)爐使用的鈾燃料棒，所含的鈾 235濃度約3%，一般使用水作為中子的減速劑，以鎘棒吸收中子以控制核分裂的連鎖反應(yīng)速率。 ? 1945年 8月 9日，在 日本長崎 投下第二顆以鈽 239 製成的原子彈。 ? 1945年 7月 16日，以鈽 239 製成的原子彈，在 美國新墨西哥 州的沙漠中試爆成功。 (2)鈾燃料的體積或質(zhì)量必須在爆炸前達到臨界值以上，以確保連鎖反應(yīng)能快速持續(xù)的進行。 4. 原子彈： ? 如果核分裂在極短的時間內(nèi)，在未加控制的情況下，猛烈地進行連鎖反應(yīng)，則產(chǎn)生的巨大能量，將會造成威力極強的爆炸，即為原子彈。鈾 235 和鈾 238 化學性質(zhì)相同，質(zhì)量相近，很難將兩者分離。它先形成鈾 239 的激發(fā)態(tài)，經(jīng) β 衰變轉(zhuǎn)變?yōu)殄r239，最後再經(jīng)一次 β 衰變，變成鈽 239。 ? 天然鈾含有兩種同位素，占 ％ 的鈾 238 和占 ％ 的鈾 235。 3. 連鎖反應(yīng)： ? 鈾 235 捕獲慢中子進行核分裂，會同時放出 2~3 個中子，若所產(chǎn)生的中子撞擊到其它的鈾核，可繼續(xù)不斷使核分裂發(fā)生。一個鈾原子分裂 1 2 3 5 1 4 3 9 0 10 9 2 5 6 3 6 0n U B a K r 3 n? ? ? ?反應(yīng)後所減少的質(zhì)量約為 ，因此所產(chǎn)生的能量約為 10 11 焦耳。例如： 1 2 3 5 1 4 3 9 0 10 9 2 5 6 3 6 01 2 3 5 1 4 0 9 4 10 9 2 5 4 3 8 0n U B a K r 3 nn U X e S r 2 n? ? ? ?? ? ? ?二、核分裂 ※ 註：所謂的慢中子是指中子的運動速率，約等於在室溫下的氣體分子之速率，所以又稱為「熱中子」。 [ ] 答案： D 1. 原子核分裂： 1939年 德國 人 哈恩 發(fā)表核分裂的實驗結(jié)果。一 23892U（鈾）原子核衰變成 20682Pb（鉛）原子核。 4. 自發(fā)衰變： 原子序大於 82（鉛）的元素，由於質(zhì)子數(shù)太多，彼此強大的靜電排斥力，使得原子核（稱為母核）不穩(wěn)定，會經(jīng)一系列的 α、 β、 γ衰變，而成為較穩(wěn)定的原子核（稱為子核）。 ?
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