22.2新能源的发展 22.3跨学科实践：为节约能源设计方案 课件 (共31张PPT)人教版物理九年级全一册

(课件网) 第二十二章 能源与可持续发展 第2节 新能源的发展 第3节 跨学科实践：为节约能源设计方案 1964年10月16日15时，我国第一颗原子弹爆炸成功。1967年6月17日上午8时20分，在我国西部地区新疆罗布泊上空，我国第一颗氢弹爆炸试验成功。 我国第一颗氢弹爆炸 我国第一颗原子弹爆炸 你知道氢弹和原子弹的原理相同吗？ 课堂导入 带负电的电子 原子核 分子是由原子构成的，原子的中心是原子核，原子核周围有一定数目的电子在核外运动。 一、核能 带负电的电子 原子核 带正电的质子 不带电的中子 原子核由质子和中子组成，质子带正电，其电荷量跟电子电荷量相等，中子不带电。 带负电的电子 原子核 质子和中子构成非常小的原子核，就像几颗豆粒挤在原子这个大广场的中央。 质子和中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，要使它们分裂或结合都是极其困难的。 质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合时，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。 质量较大的原子核发生分裂 质量较小的原子核相互结合 20世纪30年代，科学家用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生裂变，发现一个核分裂成两个质量中等大小的原子核，同时释放出大量的能量。奇妙的是，铀235核在分裂成两个别的原子核的时候，又放出中子。 二、核裂变 1.裂变的能量巨大 1kg铀全部裂变，释放的能量超过2800t 标准煤完全燃烧时释放的能量。 2.发生裂变的条件:用中子轰击铀核。 当外界中子停止轰击铀核时，裂变也就停止了。怎样才能让裂变继续下去呢？ 当中子轰击铀核时，铀核发生裂变，释放大量核能的同时产生出几个新的中子，这些中子又会轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能。这就是裂变中的链式反应。 中子 铀核 3. 裂变的应用 （1）核电站 核电站利用裂变产生的核能发电，它的核心设备是核反应堆。 核反应堆是原子核发生链式反应的场所，它能够控制链式反应的速度，缓慢、平稳地释放核能的装置。 核反应堆示意图 核电站的工作原理及能量转化 核能 内能 内能 机械能 电能 核 裂变 蒸汽发生器 发 电机 汽轮机 核电站将反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能，通过汽轮机转化为机械能，再通过发电机转化为电能，核电站发电时的能量转化情况：核能→内能→机械能→电能。 链式反应如果不加以控制，大量原子核就在一瞬间发生裂变，释放出极大的能量。根据这一原理，在人类实现可控核裂变大约三年后，即1945年，利用不加控制的核裂变制造的毁灭性武器———原子弹爆炸了。 （2）原子弹 三、聚变 1. 聚变 如果将某些质量很小的原子核，例如氘核（由一个质子和一个中子构成）与氚核（由一个质子和两个中子构成），在超高温下结合成新的原子核———氦核，也会释放出巨大的核能，这就是聚变，也称为热核反应。 形成氦核 氘核 氚核 被释放的中子 能量 聚变过程 2. 氢弹 氘核和氚核都属于氢核的一种。大量氢核的聚变，可以在瞬间释放惊人的能量。氢弹利用的就是聚变瞬间释放的能量。 3. 海水中的核能 如何实现可控聚变，如何利用可控聚变释放的核能，科学家正在积极地探索着。海水中蕴藏着丰富的、可以实现聚变的氘核。科学家预言，通过可控聚变来利用核能，有望彻底解决人类能源问题。 4. 裂变与聚变的比较 裂 变 聚 变 定义 条件 释放核能大小 是否可以控制 应用 质量较大的原子核分裂为较小原子核的过程 用中子轰击较大原子核 质量很小的原子核结合成 较大原子核的过程 超高温 巨大 更加巨大 可控制链式反应速度 目前不能人为控制 核电站、原子弹 氢弹 5.核废料的处理 核电站使用过的核燃料成为核废料。由于核废料仍具有放射性，对环境会造成相当大的危害，因此 ... ...