《内能 能量守恒定律》能源的开发与利用

考点透视

能源是人类社会发展进步的物质基础。在当代，能源同信息、材料一起构成了现代文明的三大支柱。

能源是人类社会活动的物质基础。大自然赋予人类的能源可分为常规能源和新能源两大类。技术上比较成熟、使用较普遍的能源叫做常规能源（如煤炭、石油等）。近几十年才开始利用或正在研究开发的能源叫做新能源。新能源是以新技术和新材料为基础，系统开发利用的能源。在新能源的开发中，重点在于开发太阳能、风能、地热能、波浪能、氢能和生物质能等，它们的共同特点是资源丰富、可以再生、没有污染或很少污染，可以说是远有前景、近有实效的能源。

例题解析

例题1．关于能源，以下说法中不正确的是       

A  煤、石油、天然气等燃料的最初来源都可追溯到太阳能

B  柴草燃烧时释放的能量是生物能

C  核能和地热能来自地球自身

D  潮汐能来源于月球引力做功

【解析】

柴草燃烧是剧烈的氧化反应，燃烧时释放的化学能将转化为产生的气体及周围物质所增加的内能，而柴草具有的化学能的最初来源也可追溯到太阳能，因为绿色植物的生长过程必须依靠阳光，通过光合作用，叶绿素将水和二氧化碳制成淀粉，从能的转化观点来看，在此过程中太阳能转化成化学能贮存在植物中，通过燃烧，化学能又转化成内能。

【参考答案】

B

【评述】

本题属能源科学，涉及物理学、化学、地理和生物学等多学科知识的综合。

例题2．核电站中采用核反应堆使重核裂变，将释放出的巨大能量转换成电能。

1．写出核裂变反应和一般化学反应的不同点（3点）

2．核电站在热量传递的循环系统中应用了钠钾合金作为传热介质，试根据钠钾合金的性质说明这一应用的两点理由。

3．核反应除释放巨大的能量外，还可以用来生产各种放射性同位素，请分别阐明放射性同位素的辐射育种和临床治癌原理。

【解析】

1．对单位质量的物质而言，核裂变释放的能量远大于化学反应中能量；核反应前后元素（原子核）发生变化，而化学反应中元素不变（电子有得失）；一种同位素不论处于几价，它们的核反应性质相同，而化学性质不同；而同一种元素的不同同位素（如铀235和铀238）化学性质相同，但核反应的性质不同；核反应的速度与温度压强等无关，仅由核内因素决定，而化学反应与温度高低及压强大小等有关。

2．钠钾合金熔点低，常温下为液态，可在管道内流动；钠钾合金是热的良导体。

3．辐射育种原理：利用射线对遗传物质产生影响，提高基因突变频率，供人工选育；临床治癌原理：利用射线的能量杀伤癌细胞或阻止癌细胞生长。

【参考答案】

见解析部分

【评述】

核能的利用和核反应的条件及其特点是高中理科的重点教学内容，本题通过核反应与化学反应的区别与联系，核反应中的有关材料的化学性质、放射性同位素的应用，把物理学与化学及生物学知识综合起来，有利于培养学生跨学科知识综合应用的能力。

例题3．大规模开发利用太阳能，将会满足人类长期对大量能源的需求。太阳能的光一热转换是目前技术最为成熟、成本最低廉、应用最广泛的形式。太阳能热水器的构造示意图如图所示，下方是象日光灯管似的集热管，外有透明玻璃管，内有黑色管子（管内蓄水），由导热性能良好的材料制成，在黑色管和外面透明管间有空隙，并抽成真空，集热管的下方是一块光亮的铝合金板子，做成凹凸一定的曲面。

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