【大学课件】资源、能源及其利用.ppt

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1、第五章 资源、能源及其利用,http:/,地球上的资源 地球上的能源 能量及其转化 原材料的开发利用,学习方法建议：以自学为主,http:/,第一节知识点分析,自然资源的概念和类型 资源问题 土地资源和水资源的特征和现状,http:/,自然资源的概念和类型,1、概念：自然环境的组成部分 可利用的部分 其范围随着人类利用能力的增强而扩大,http:/,2、类型自然要素分类：土地资源、水资源、生物资源、矿产资源再生性质分类：不可更新的资源（矿产）可更新的资源（水、森林、土壤）永可更新的资源（太阳能、风能）,http:/,资源问题,1、两层含义：可再生资源被强烈破坏和过度利用，再生速 度和能力逐渐降

2、低，导致环境质量下降 不可再生资源随着人类工业活动的不断加强，变得越来越少,http:/,是资源供需方面的两种“不平衡”造成的第一种：是人类发展对自然资源的总需求和 地球能够提供的自然资源总量之间第二种：是资源供需上的地区不平衡,2、造成原因,http:/,土地资源和水资源,1、土地资源具有双重属性的独特资源 既有自然因素的一面，也越来越爱到社会经济因素的影响。,以特征和现状为主,http:/,我国土地资源的特点,土地类型多样 可利用土地相对数量少 各类土地资源分布极不均衡,具有生产能力 数量有限 具有时间性（季节性）有固定的空间和地域,基本特征：,http:/,2、水资源,基本特征：淡水资源

3、所占比例小水资源是可再生的自然资源水资源与人类关系最密切,http:/,我国水资源的特点：用水需求与水资源状况之间存在许多矛盾总量丰富，但人均数量少空间分布不均匀时间上分配不均,http:/,第二节知识点分析,能源问题及分类 几种能源,http:/,能源问题及分类,1、能源问题一方面：面临着能源的日益短缺另一方面：对能源的需要不断增长，且要解决污染问题,解决方法：开源：用再生资源和原子核能代替矿产能源节流：节约能源，特别重视节约矿物燃料提高利用率控制人口增长,http:/,2、能源分类,一次能源二次能源,再生能源和非再生能源常规能源和新能源第一、第二、第三能源,（教材P317-318，表5-6

4、、7、8）,http:/,几种能源,煤、石油、天然气、核能等均是来自地球的能源1、煤主要问题：供应不足、使用浪费、造成污染合理使用途径：干馏：气化：得到无公害的煤气（脱硫、脱氮、除尘等）液化：人造石油,高温干馏（9000C）：得到焦炭、煤焦油、焦炉气低温干馏（6000C）：得到焦油,http:/,2、石油和天然气,石油成分：各种碳氢化合物（烷烃、环烷烃和芳香烃）石油炼制：分馏：原理：按沸点不同在分馏塔的不同部位出口产物：汽油、煤油和轻柴油裂化和裂解：目的不同提高汽油的产量和质量（5000C以下）得到石油化工原料重整：改变汽油成分，提高汽油质量,http:/,3、核能,裂变：重原子核分裂成两个中

5、等质量的原子核聚变：两个氢原子核聚合成一个较重的原子核,http:/,4、太阳能（来自地球以外的能源）,是再生资源优点:能量很大没有污染缺点：受昼夜和天气影响目前利用成本高,太阳能利用将太阳能转化为内能：太阳能热水器等将太阳能直接转化为电能：太阳能电池将太阳能转化为生物能：光合作用,http:/,第三节知识点分析,氧化作用 机械能、内能及其转化 热力学第一定律 电功、功率及代谢率 电流的效应及能的转化和守恒定律,http:/,氧化作用,剧烈氧化、缓慢氧化和生物氧化 从能量转化角度来理解：剧烈氧化（爆炸、燃烧）：反应速度快，化学能转化成大量的光和热缓慢氧化（自燃）：反应速度慢，化学能转化成热 生

6、物氧化：属缓慢氧化（有酶参与）,http:/,理解机械能、内能、电能及其它们之间的转化,机械能 动能、重力势能和弹性势能（相互转化）机械能转化和守恒定律在重力势能和动能相互转化过程中，总机械能不变,http:/,动能：物体由于运动反映出它做功的本领EK=1/2 mv02质量跟它的速度平方的乘积的一半势能（重力势能）：物体因为相对于地球的位置而具有的能EP=GH=mgh 等于物体的质量、重力加速度跟它的高度的乘积当物体自由下落时，势能转化为动能,http:/,分子动能和分子势能 温度影响分子动能、体积影响分子势能 内能是物体固有的属性 改变内能的方法：做功：钻头钻孔、活塞压缩空气、电流通过电阻丝

7、热传递：灼热的火炉、内能的表示：做功的大小、热量的交换对系统做功或对系统传递热量，系统内能增加；系统对外做功或向外界传递热量，系统内能减少,内能,http:/,热力学第一定律,定义：包括热现象在内的能量守恒与转换定律内容：系统由外界吸收的热量，一部分使系统的内能增加，另一部分是系统对外作功Q=（E2-E1）+W,http:/,电功、功率及代谢率,功 率：P=W/t(焦耳/秒瓦特)代谢率：N=W/t（动物）电功:W=U I t(焦耳、伏特、安培、秒）电功率：P=W/t=U I=I 2 R,http:/,解:第一步求出某人1分钟放出的能量0.62.0 104 焦耳第二步求代谢率N=W/t=0.62

8、.0 104/60=200 瓦特,例：人体一般每消耗 1 升氧平均释放 2.0104 焦耳 能量,如果某人步行上班,每分钟呼出全部气体 中含氧0.6升,试计算某人步行时的代谢率.,http:/,1、热效应 电流通过金属导体产生热量，电能转化为内能（电灯、电烙铁、电热水器等）焦耳愣次定律：Q=I 2R t（焦耳、安培、欧姆、秒）,电流的效应,http:/,例：一台提升重物用的电动机，其线圈电阻r 为 2欧姆，如果电动机输入电流为10安培，问 电动机的发热功率为多少？3分钟内产生多 少热量？,解：第一步求线圈发热功率 PP=I 2 r=10 22=200 瓦特 第二步求热量Q=I 2 r t=10

9、 2 2 3 60=36000 焦耳,http:/,2、电能的化学效应电能转为化学能（电解食盐水制取氯气和氢氧化钠、电筹、电镀、电冶）3、电能的磁效应：电能转化为磁场,http:/,第四节知识点分析,无机物原材料 金属材料 合成高分子材料,http:/,无机物原材料,1、合成氨工业重点：结合合成氨工业反应搞清影响化学反应速度的因素和化学平衡原理,http:/,N2+3H2 2NH2+92.3 J（可逆反应）,5 0 0 0 C，310 7 Pa催化剂,如何使合成氨的产率较高？,http:/,影响化学反应速度的因素：升高温度、增加压强、催化剂 影响化学反应平衡的因素提高温度和加催化剂：缩短氨的平

10、衡时间达到平衡时，催化剂对平衡产率没有影响温度升高：平衡向吸热方向移动提高压强，平衡向体积减小的方向移动,http:/,从速度考虑要采取高温、高压从平衡原理考虑要采取低温、高压提高压力，有利于加快反应速度和提高氨的平衡产率。但要考虑设备的而压和成本。提高温度，有利于缩短氨的平衡时间但降低产出率；选择催化剂最适合的温度 500 0 C,合成氨最适条件的分析：,http:/,2、电解食盐水,重点：电极反应和电解产物,电解过程自习 两极上分别发生的氧化、还原反应 阴极：2H+2e=H2（还原）阳极：2Cl-+2e=Cl2（氧化）,http:/,金属材料,1、铁重点：铁的化学性质和钢铁冶炼的主 要原理

11、,http:/,化学性质 铁元素在化合物中显示的化合价为+2或+3（FeO Fe2 O3）炼铁的主要原理 利用CO的还原氧化铁，炼得生铁 Fe2 O3+CO=2Fe+3 CO2 炼钢的主要原理 用 O2 氧化生铁中的一部分碳及硫磷等杂质，炼得碳钢,http:/,2、铝,重点：铝的性质和用途主要性质：优良的导体、传热性、延展性、对光的反向性用途：制造电线、炊具、门窗、飞机、汽车等,http:/,3、金属腐蚀及其防护,原因：化学腐蚀：直接发生化学反应而引起的电化学腐蚀：发生原电池反应而引起的 防护方法：覆盖保护层改变金属结构电化学保护,http:/,合成高分子材料,塑料：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯（聚乙烯可制成食用塑料）合成纤维：聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯晴纤维合成橡胶：,http:/,课 后 小 结,http:/,第一节：地球上的资源资源的分类（按再生性质分类）第二节：地球上的能源：能源的分类太阳能的优缺点,http:/,第三节：能量及其转化机械能、内能电功、功率、电能等计算第四节：原材料的开发利用合成氨的反应条件金属的腐蚀与防护,http:/,作业：,P374，D 1，5，20，21，45，46,http:/,