大学化学第04章-能源化学基础.ppt
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1、现代大学化学现代大学化学ModernCollegeChemistry第第4章章 能源化学基础能源化学基础Chapter 4 Energy & Chemistry6/23/20221本章概要本章概要4.1 能源的分类与能量的转化能源的分类与能量的转化4.1.1 能源的定义与分类;能源的定义与分类;4.1.2 能量的形态与转换;能量的形态与转换;4.1.3 我国的能源状况与危机我国的能源状况与危机4.2 化石燃料:煤碳、石油与天然气化石燃料:煤碳、石油与天然气4.2.1 燃烧热的定义与常见燃料的热值;燃烧热的定义与常见燃料的热值;4.2.2 煤炭;煤炭;4.2.3 石油与天然气石油与天然气4.3
2、化学电源化学电源4.3.1 化学电源的工作原理;化学电源的工作原理;4.3.2 电池符号与电极上电池符号与电极上的化学反应;的化学反应;4.3.3 几种常用的原电池;几种常用的原电池;4.3.4 几种常几种常用的可充电电池;用的可充电电池;4.3.5 燃料电池燃料电池6/23/202224.4 核反应与核能源核反应与核能源4.4.1 原子核的组成;原子核的组成;4.4.2 核的稳定性与衰变;核的稳定性与衰变; 4.4.3 原子核的结合能;原子核的结合能;4.4.4 核的裂变与聚变核的裂变与聚变4.5 可再生能源的利用可再生能源的利用4.5.1 太阳能;太阳能; 4.5.2 风能的利用;风能的利
3、用; 4.5.3 氢能;氢能; 4.5.4 生物质能生物质能复习:教材第复习:教材第10章章预习:教材第预习:教材第11章章习题:习题:10.210.56/23/202234.1 能源的分类与能量的转化4.1.1 能源的定义与分类定义:定义: 能源是指可以从中获得能量的资源。能源是指可以从中获得能量的资源。分类:分类: 可再生能源可再生能源不随人类的利用不随人类的利用而显著减少的能源而显著减少的能源非再生能源非再生能源随人类的利用随人类的利用而减少的能源而减少的能源太阳能太阳能地热、火山地热、火山风能、潮汐能风能、潮汐能一次能源一次能源存在于自然界中的、存在于自然界中的、可直接利用的能源可直接
4、利用的能源二次能源二次能源需依靠其它能源需依靠其它能源制取的能源制取的能源电能、氢能、汽、电能、氢能、汽、柴油酒精、火炸药柴油酒精、火炸药化石燃料化石燃料 ( (煤煤, ,石油石油, ,天然气天然气) )核燃料核燃料按按能能源源的的生生成成方方式式按能源在当代社会中的地位分按能源在当代社会中的地位分:常规能源常规能源(石油、天然气等石油、天然气等)和新能源和新能源(核核能、太阳能、风能、氢能等能、太阳能、风能、氢能等) 。按能源消费后是否造成环境污染分按能源消费后是否造成环境污染分:污染能源和清洁型能源污染能源和清洁型能源(太阳能太阳能、水水能、电能氢能、燃料电池等能、电能氢能、燃料电池等)。
5、6/23/202244.1.2 能量的形态与转换4.1.2.1 能量的形态有7种机械能;机械能;热能;热能;化学能;化学能;电能;电能;光能;光能; 核能;和核能;和生物能。生物能。4.1.2.2 能量的单位卡路里卡路里 (Calorie,Cal);千卡或大卡(;千卡或大卡(kCal)焦耳焦耳 (Jole, J);千焦;千焦 (kJ); 1Cal=4.184 J6/23/202254.1.2.3 能量转换及其效率将一种能量转换为另一种形态的能量称为能量的转换。将一种能量转换为另一种形态的能量称为能量的转换。能量转换与守恒定律:能量形态能量转换与守恒定律:能量形态A=能量形态能量形态B+热能损耗
6、。热能损耗。 热力学第一定律:热力学第一定律:U = Q + W能量转换的效率:能量转换的效率较低,通常在能量转换的效率:能量转换的效率较低,通常在15% 55%之间。之间。 不同形态能量之间的转换效率见表不同形态能量之间的转换效率见表4.1.6/23/20226表表4.1 不同形态能量之间的转换效率不同形态能量之间的转换效率因此,开发、研制高效率的能量转换技术和设备也是十分有意义的因此,开发、研制高效率的能量转换技术和设备也是十分有意义的工作。工作。类型类型转换过程转换过程效率效率(%)蒸汽机蒸汽机煤煤(油油)燃烧燃烧蒸汽蒸汽活塞运动活塞运动机械能机械能1540热力发电热力发电煤煤(油油)燃
7、烧燃烧蒸汽蒸汽汽轮机转动汽轮机转动电能电能3040汽汽(柴柴)油机油机燃油燃烧燃油燃烧汽缸活塞运动汽缸活塞运动机械能机械能4060化学电池化学电池化学物质化学物质化学反应化学反应电能电能7085白炽灯白炽灯电能电能光能光能1020日光灯日光灯电能电能光能光能4060发光二极管发光二极管电能电能光能光能90光伏电池光伏电池光能光能电能电能14266/23/202274.1.3 我国的能源状况与危机4.1.3.1 我国当前的非再生能源状况油田:玉门油田;大庆油田、辽河油田、中原油田;胜利油田:玉门油田;大庆油田、辽河油田、中原油田;胜利油田、江苏油田等的状况;目前油田、江苏油田等的状况;目前60%
8、依靠进口;依靠进口;煤矿:储量占世界第三,产量占世界第一;煤矿:储量占世界第三,产量占世界第一;天然气:正在开发利用中。天然气:正在开发利用中。6/23/202284.1.3.2 我国可再生能源的利用状况太阳能(发电,热水):低,但正逐步提高!太阳能(发电,热水):低,但正逐步提高!风能(发电)、地热能、潮汐能,等:低!风能(发电)、地热能、潮汐能,等:低!麦秸杆(发电,饲料,发酵):低!麦秸杆(发电,饲料,发酵):低!4.1.3.3 美国、日本等国的储能计划6/23/20229图图5.2 已探明的世界石油储量与年产量之比已探明的世界石油储量与年产量之比R4.26/23/2022104.2 化
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- 大学化学 04 能源 化学 基础