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科目:初中物理 來(lái)源:1+1 輕巧奪冠·優(yōu)化訓(xùn)練 九年級(jí)物理 北京課改版 題型:048
閱讀與思考.
21世紀(jì)——核能時(shí)代21世紀(jì),能源問(wèn)題是首先要解決的問(wèn)題之一,隨著人口的增加和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,能源的消耗量飛快地增長(zhǎng).從目前的消耗量計(jì)算,石油還能采50年,煤最多能采100多年.若全世界均按美國(guó)和加拿大的耗能水平(人均耗煤8.4噸/年)計(jì)算,即使人口增長(zhǎng)率為零,地球上的煤也只能維持30多年,而石油和天然氣只能維持10幾年.
雖然地球上還有其他形式的能源,如太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⑺艿,但與煤和石油相比微不足道,不能滿(mǎn)足人類(lèi)的需要.相比之下,核能是解決能源危機(jī)的一個(gè)最有效的途徑.核能是地球上儲(chǔ)量最豐富的能源.又是高度密集的能源.它的效率是驚人的,1 kg核燃料所釋放的能量相當(dāng)于2 500 t煤或2 000 t石油.而且,核裂變發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成熟,它有其無(wú)法取代的優(yōu)點(diǎn).首先,是地球上核燃料資源儲(chǔ)量豐富,已探明的礦至少有460萬(wàn)噸,可供人類(lèi)使用200多年;其次,核能發(fā)電比較經(jīng)濟(jì),總的算起來(lái),核電廠的發(fā)電成本要比火電廠低15%~50%;第三,核電是清潔的能源,有利于保護(hù)環(huán)境.
所以,21世紀(jì)是核能發(fā)電的大發(fā)展時(shí)期.氫是一種很有前途的新的“二次能源”.液態(tài)氫已被用來(lái)作為人造衛(wèi)星和宇宙飛船中的能源,但困難是不能大量制。湓蚴悄壳爸迫涞霓k法是以消耗其他能源為代價(jià)的.若利用核聚變反應(yīng)則非常有希望解決這一問(wèn)題.因?yàn)楹K泻写罅繗浼捌渫凰仉碗?據(jù)計(jì)算,一桶海水中能提取的氘的能量相當(dāng)于300桶汽油).若將海水中所有的氘的核能都釋放出來(lái),它所產(chǎn)生的能量足以提供人類(lèi)使用數(shù)百億年.
然而,實(shí)現(xiàn)持續(xù)的可控核聚變,難度非常大.核聚變反應(yīng)的溫度大約需要幾十億度,在這樣的高溫下,氘、氚混合燃料形成高溫等離子態(tài).這里有許多問(wèn)題需要解決,如怎樣加熱到如此高的溫度?怎樣盛裝如此高溫度的等離子體?這就是如何約束的問(wèn)題.
目前,世界各國(guó)已建造多種類(lèi)型的試驗(yàn)裝置200多臺(tái).近年來(lái),設(shè)在英國(guó)牛津附近的核聚變裝置完成了一項(xiàng)可控核聚變?cè)囼?yàn).在圓形圈內(nèi),在2億攝氏度下,氘、氚氣體相遇成功爆炸,產(chǎn)生了200 kW的能量,試驗(yàn)持續(xù)了幾分鐘.雖然這距實(shí)際應(yīng)用還有相當(dāng)大的距離,技術(shù)上也還有許多難題需要解決.但已露出勝利的曙光.預(yù)計(jì)到21世紀(jì)50年代前后能實(shí)現(xiàn)原型示范的可控聚變反應(yīng).
可見(jiàn),下世紀(jì)一旦核聚變能被利用起來(lái),將會(huì)使人類(lèi)徹底擺脫能源危機(jī).我們?cè)O(shè)想,到那時(shí),廉價(jià)的能源將使21世紀(jì)成為一個(gè)能量富足的時(shí)代,可生產(chǎn)出更豐富更新型的產(chǎn)品,而成本更為低廉.例如,可以從海洋中提取更多有用的元素,像金和鉑,到那時(shí),其價(jià)值不再是金錢(qián)的象征.那么利用金和鉑耐腐蝕的優(yōu)良特性,來(lái)制造耐腐蝕的儲(chǔ)槽、閥門(mén)、管道等,可延長(zhǎng)其使用壽命而不用頻繁更換.
此外,從海水中提取礦物質(zhì)的“核”工廠生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)品——蒸餾水,也非常有用,可以通過(guò)管道將它們輸送到水源短缺的地方,實(shí)施龐大的灌溉計(jì)劃,改造農(nóng)田,生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量還可以送入城市,用于取暖或作為熱源.核能除了發(fā)電之外,還可以用于煉鋼、推動(dòng)動(dòng)力機(jī)械、海水淡化處理、建筑物供熱采暖、空調(diào)制冷及熱水供應(yīng)等.
低溫核供熱反應(yīng)堆是一種既清潔、經(jīng)濟(jì)又安全的理想新熱源.建設(shè)一座20萬(wàn)千瓦的供熱堆,每年消耗核燃料二氧化鈾僅1 t,它可以為500萬(wàn)立方米的建筑物供暖.利用核能還可以對(duì)海水進(jìn)行淡化處理,以解決缺水問(wèn)題.
法國(guó)已設(shè)計(jì)了一種輕小型反應(yīng)堆,功率為10~20萬(wàn)千瓦,只有10個(gè)大氣壓的運(yùn)行壓力,比較安全.利用堆芯產(chǎn)生的熱量將海水加熱蒸餾,每天可生產(chǎn)8萬(wàn)立方米淡水,可供15萬(wàn)人飲用.
中子照相已成為一種新的無(wú)損檢驗(yàn)方法,它可以彌補(bǔ)X射線和γ射線照相的不足之處,進(jìn)行一些它們鞭長(zhǎng)莫及的工作.如可以檢驗(yàn)手機(jī)、航天器、火箭等裝置內(nèi)部零件的結(jié)構(gòu)狀況和質(zhì)量,進(jìn)行考古文物內(nèi)部的無(wú)損檢驗(yàn)等.
可以預(yù)計(jì),21世紀(jì)是核能與核技術(shù)在醫(yī)學(xué)中廣泛應(yīng)用并取得重大發(fā)展的時(shí)代.除了現(xiàn)有的核醫(yī)學(xué)診斷治療技術(shù)之外,中子治療癌癥是比較有前途的方法之一.這是因?yàn)樵S多癌組織對(duì)硼有較好的吸收效果,同時(shí)硼又有吸收中子的能力,當(dāng)它被癌組織吸收后,經(jīng)中子輻照,硼-10變成鋰-7,并放出α粒子,α粒子的射線能量較高,可以更有效地殺死癌細(xì)胞.
例如,日本有一腦癌患者就是利用這種方法治療后,不僅痊愈了,而且還能駕駛卡車(chē),簡(jiǎn)直不可思議.在交通運(yùn)輸領(lǐng)域,核能的利用將使其產(chǎn)生革命性的變革.核能艦船組成的遠(yuǎn)洋艦隊(duì)可以在水上游弋幾十年而不用補(bǔ)充燃料.如果將反應(yīng)堆做得足夠小,并解決防護(hù)問(wèn)題,到那時(shí),就能生產(chǎn)出核能汽車(chē)、核能坦克、核能火車(chē)、核能飛機(jī).
核能還可作為宇宙飛船的動(dòng)力,到那時(shí),人們可以到其他星系去旅游.21世紀(jì),人們可以對(duì)“老天爺”——天氣發(fā)號(hào)施令.人類(lèi)將充分利用核能與大自然抗衡.到那時(shí),不會(huì)因氣候和天氣情況影響飛機(jī)的起降,沒(méi)有飛機(jī)會(huì)因機(jī)場(chǎng)封凍而不能著陸,因?yàn)槲覀兛稍O(shè)法在飛機(jī)水泥跑道下面安裝蒸氣管道.
不難預(yù)料,未來(lái)的世紀(jì)將是科學(xué)技術(shù)日新月異的時(shí)代,是人類(lèi)學(xué)會(huì)和自然和諧相處的時(shí)代,是經(jīng)濟(jì)和文明繼續(xù)高速發(fā)展的時(shí)代,也是核能與核技術(shù)全方位應(yīng)用的新時(shí)代.未來(lái)的核能時(shí)代將成為人類(lèi)歷史上最光彩奪目、最美好的時(shí)代.
(李士 中國(guó)科學(xué)院核分析開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室)
(1)21世紀(jì)存在什么樣的能源危機(jī)?為什么說(shuō)核能是解決能源危機(jī)的一個(gè)最有效的途徑?
(2)21世紀(jì),核能除了發(fā)電之外,還有哪些方面的應(yīng)用?
(3)人類(lèi)社會(huì)現(xiàn)在所應(yīng)用的能源很多來(lái)自千百萬(wàn)年前埋在地下的植物經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代形成的化石能源(例如:石油、煤),如果有一天化石燃料枯竭了,你能否想出一些能替代這些化石能源的清潔能源.(至少寫(xiě)出三種)
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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:閱讀理解
人教版第十七章 能源與可持續(xù)發(fā)展 復(fù)習(xí)提綱
一、能源家族
(一)、能源:凡是能提供能量的物質(zhì)資源。
(二)、分類(lèi):
1、按能源的利用方式分為:
一次能源:(直接從自然界中可以獲取的能源)(化石能源:煤、石油、天然氣;核能;內(nèi)能、太陽(yáng)能、海洋能、生物質(zhì)能)
二次能源:(無(wú)法從自然界直接獲取,必須經(jīng)過(guò)一次能源的消耗才能得到)電能
2、按是否可再生分:
不可再生能源(化石能源:煤、石油、天然氣;核能)
可再生能源:內(nèi)能、太陽(yáng)能、海洋能、生物質(zhì)能
3、按開(kāi)發(fā)早晚的情況還可分為:常規(guī)能源(煤、石油、天然氣、)和新能源(太陽(yáng)能、水能、潮汐能、地?zé)崮、核能)?/p>
4、化石能源:煤、石油、天然氣,是千百年前埋在地下的動(dòng)植物經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代形成的。
5、生物質(zhì)能:由生命物質(zhì)提供的能量。
二、核能
1、原子和原子核
(1)原子的組成:質(zhì)子、中子、電子組成,質(zhì)子帶正電荷,電帶負(fù)電荷,中子不帶電。
(2)原子核的組成:由質(zhì)子和中子組成。
2、核能:由于原子核的變化而釋放的巨大能量叫核能,也叫原子核。
裂變:用中子轟擊重核時(shí),重核會(huì)分裂成大小相差不大的部分,同時(shí)釋放核能。 原子彈:不可控核裂變。
聚變:較輕的核在超高溫下結(jié)合成新核的過(guò)程同時(shí)釋放巨大的能量。 氫彈:不可控核聚變。
(2)核能獲得的途徑:
①原子核的核裂變:核電站。②原子核的核聚變:太陽(yáng)能(太陽(yáng)表核聚變面)的利用。
3、核電站
(1)利用核能發(fā)電的電站。已建成的核電站都是利用重原子核裂變釋放的能量發(fā)電。
(2)核電站具有的消耗的燃料少、運(yùn)輸量小、成本低、功率大的特點(diǎn),但需防止放射性物質(zhì)泄漏,避免放射性污染,確保安全。
三、太陽(yáng)能
太陽(yáng)能的優(yōu)缺點(diǎn):
來(lái)源 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
輕核聚變的核能以電磁波的形式輻射出去 | 十分巨大;供應(yīng)時(shí)間長(zhǎng);分布廣闊;無(wú)需開(kāi)采、運(yùn)輸安全;無(wú)污染。 | 存在分散;太陽(yáng)能的功率變化大,不穩(wěn)定,給正常連續(xù)使用造成困難;轉(zhuǎn)換效率低;轉(zhuǎn)換系統(tǒng)造價(jià)過(guò)高。 |
人類(lèi)利用太陽(yáng)能的四個(gè)渠道:
被直接利用;被海洋、大地吸收;被植物、微生物吸收;使大氣、水升騰循環(huán)。
直接利用太陽(yáng)能兩種方式:
2、太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化
使空氣變熱形成風(fēng)能;直接使大地變熱,使水汽化,太陽(yáng)能變?yōu)閮?nèi)能;被生物吸收成為生物質(zhì)能等。
四、能源革命 五、能源與可持續(xù)發(fā)展
1、能源革命
人類(lèi)歷史上,能量轉(zhuǎn)化技術(shù)在不斷進(jìn)步,這就在能源革命。
A、第一次能源革命:標(biāo)識(shí):鉆木取火; 主要能源:柴薪; 持續(xù)時(shí)間:近一萬(wàn)年。
B、第二次能源革命:標(biāo)識(shí):蒸汽機(jī)的發(fā)明;主要能源:煤、石油、天然氣;持續(xù)時(shí)間:二百多年
C、第三次能源革命:標(biāo)識(shí):核能的使用 主要能源: 持續(xù)時(shí)間:到現(xiàn)在
2、能量轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)化的方向性: 例如:汽車(chē)制動(dòng)時(shí),由于摩擦而使一部分動(dòng)能變?yōu)榈孛婧涂諝獾膬?nèi)能,這部分內(nèi)能就不能再次開(kāi)動(dòng)汽車(chē)。
3、節(jié)約能源:由于能量轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)化的方向性,目前作為人類(lèi)主要能源的化石能源正逐漸被消耗,所以節(jié)約能源,已成為緊迫部問(wèn)題。
出路:提高能源的利用率,開(kāi)發(fā)新能源,特別是開(kāi)發(fā)利用核能和太陽(yáng)能。
4、能源消耗對(duì)環(huán)境的影響
(1)環(huán)境污染:燃料燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有害氣體,不完全燃燒還會(huì)產(chǎn)生粉塵,污染大氣,危害人體健康,影響動(dòng)植物正常生長(zhǎng)。
(2)環(huán)境影響:水土流失,土地沙漠化。
(3)環(huán)境保護(hù)的主要措施:改進(jìn)燃燒設(shè)備,盡量使燃料充分燃燒;加裝消煙裝置,減少煙塵排放量。普及使用煤氣和天然氣,以代替家用煤爐。集中供熱,以減少煙囪數(shù)目,既提高了燃料的利用率又減少了污染。開(kāi)發(fā)利用污染小的新能源。
5、未來(lái)的理想能源
理想能源滿(mǎn)足的四個(gè)條件:
第一,必須足夠豐富,可以保證長(zhǎng)期使用;第二,必須足夠便宜,可以保證大多數(shù)人用得起;第三,相關(guān)的技術(shù)必須成熟,可以保證大規(guī)模使用;第四,必須足夠安全、清潔,可以保證不會(huì)污染環(huán)境。
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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:閱讀理解
人教版第十七章 能源與可持續(xù)發(fā)展 復(fù)習(xí)提綱
一、能源家族
(一)、能源:凡是能提供能量的物質(zhì)資源。
(二)、分類(lèi):
1、按能源的利用方式分為:
一次能源:(直接從自然界中可以獲取的能源)(化石能源:煤、石油、天然氣;核能;內(nèi)能、太陽(yáng)能、海洋能、生物質(zhì)能)
二次能源:(無(wú)法從自然界直接獲取,必須經(jīng)過(guò)一次能源的消耗才能得到)電能
2、按是否可再生分:
不可再生能源(化石能源:煤、石油、天然氣;核能)
可再生能源:內(nèi)能、太陽(yáng)能、海洋能、生物質(zhì)能
3、按開(kāi)發(fā)早晚的情況還可分為:常規(guī)能源(煤、石油、天然氣、)和新能源(太陽(yáng)能、水能、潮汐能、地?zé)崮堋⒑四埽?/p>
4、化石能源:煤、石油、天然氣,是千百年前埋在地下的動(dòng)植物經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代形成的。
5、生物質(zhì)能:由生命物質(zhì)提供的能量。
二、核能
1、原子和原子核
(1)原子的組成:質(zhì)子、中子、電子組成,質(zhì)子帶正電荷,電帶負(fù)電荷,中子不帶電。
(2)原子核的組成:由質(zhì)子和中子組成。
2、核能:由于原子核的變化而釋放的巨大能量叫核能,也叫原子核。
裂變:用中子轟擊重核時(shí),重核會(huì)分裂成大小相差不大的部分,同時(shí)釋放核能。 原子彈:不可控核裂變。
聚變:較輕的核在超高溫下結(jié)合成新核的過(guò)程同時(shí)釋放巨大的能量。 氫彈:不可控核聚變。
(2)核能獲得的途徑:
①原子核的核裂變:核電站。②原子核的核聚變:太陽(yáng)能(太陽(yáng)表核聚變面)的利用。
3、核電站
(1)利用核能發(fā)電的電站。已建成的核電站都是利用重原子核裂變釋放的能量發(fā)電。
(2)核電站具有的消耗的燃料少、運(yùn)輸量小、成本低、功率大的特點(diǎn),但需防止放射性物質(zhì)泄漏,避免放射性污染,確保安全。
三、太陽(yáng)能
太陽(yáng)能的優(yōu)缺點(diǎn):
來(lái)源 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
輕核聚變的核能以電磁波的形式輻射出去 | 十分巨大;供應(yīng)時(shí)間長(zhǎng);分布廣闊;無(wú)需開(kāi)采、運(yùn)輸安全;無(wú)污染。 | 存在分散;太陽(yáng)能的功率變化大,不穩(wěn)定,給正常連續(xù)使用造成困難;轉(zhuǎn)換效率低;轉(zhuǎn)換系統(tǒng)造價(jià)過(guò)高。 |
人類(lèi)利用太陽(yáng)能的四個(gè)渠道:
被直接利用;被海洋、大地吸收;被植物、微生物吸收;使大氣、水升騰循環(huán)。
直接利用太陽(yáng)能兩種方式:
2、太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化
使空氣變熱形成風(fēng)能;直接使大地變熱,使水汽化,太陽(yáng)能變?yōu)閮?nèi)能;被生物吸收成為生物質(zhì)能等。
四、能源革命 五、能源與可持續(xù)發(fā)展
1、能源革命
人類(lèi)歷史上,能量轉(zhuǎn)化技術(shù)在不斷進(jìn)步,這就在能源革命。
A、第一次能源革命:標(biāo)識(shí):鉆木取火; 主要能源:柴薪; 持續(xù)時(shí)間:近一萬(wàn)年。
B、第二次能源革命:標(biāo)識(shí):蒸汽機(jī)的發(fā)明;主要能源:煤、石油、天然氣;持續(xù)時(shí)間:二百多年
C、第三次能源革命:標(biāo)識(shí):核能的使用 主要能源: 持續(xù)時(shí)間:到現(xiàn)在
2、能量轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)化的方向性: 例如:汽車(chē)制動(dòng)時(shí),由于摩擦而使一部分動(dòng)能變?yōu)榈孛婧涂諝獾膬?nèi)能,這部分內(nèi)能就不能再次開(kāi)動(dòng)汽車(chē)。
3、節(jié)約能源:由于能量轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)化的方向性,目前作為人類(lèi)主要能源的化石能源正逐漸被消耗,所以節(jié)約能源,已成為緊迫部問(wèn)題。
出路:提高能源的利用率,開(kāi)發(fā)新能源,特別是開(kāi)發(fā)利用核能和太陽(yáng)能。
4、能源消耗對(duì)環(huán)境的影響
(1)環(huán)境污染:燃料燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有害氣體,不完全燃燒還會(huì)產(chǎn)生粉塵,污染大氣,危害人體健康,影響動(dòng)植物正常生長(zhǎng)。
(2)環(huán)境影響:水土流失,土地沙漠化。
(3)環(huán)境保護(hù)的主要措施:改進(jìn)燃燒設(shè)備,盡量使燃料充分燃燒;加裝消煙裝置,減少煙塵排放量。普及使用煤氣和天然氣,以代替家用煤爐。集中供熱,以減少煙囪數(shù)目,既提高了燃料的利用率又減少了污染。開(kāi)發(fā)利用污染小的新能源。
5、未來(lái)的理想能源
理想能源滿(mǎn)足的四個(gè)條件:
第一,必須足夠豐富,可以保證長(zhǎng)期使用;第二,必須足夠便宜,可以保證大多數(shù)人用得起;第三,相關(guān)的技術(shù)必須成熟,可以保證大規(guī)模使用;第四,必須足夠安全、清潔,可以保證不會(huì)污染環(huán)境。
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