第二十二章《能源与可持续发展》第3节《太阳能》课

第二十二章第3节动植物的生长，人类的活动都无法离开太阳。这个发光发热的大火球已经存在了50亿年之久。你是否了解太阳？人类是否能够从距离地球1.5亿千米远处的太阳上，获取所需的能源？小学课文《太阳》摘录如果没有太阳，地球上将到处是黑暗，到处是寒冷，没有风、雪、雨、露，没有草、木、鸟、兽，自然也没有人。一句话，没有太阳，就没有我们这个美丽可爱的世界。太阳距地球1.5亿千米，直径大约是地球的110倍，体积是地球的130万倍，质量是地球的33万倍，核心温度高达1500万摄氏度。一、太阳——巨大的核能火炉在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，太阳就像一个巨大的“核能火炉”。太阳表面温度约6000℃，太阳至今已经稳定地“燃烧”了近50亿年，而且还能继续“燃烧”50亿年。太阳向外辐射的能量中，只有约二十亿分之一传递到地球。二、太阳是人类能源的宝库太阳光已经照耀我们的地球近50亿年，地球在这近50亿年中积累的太阳能是我们今天所用大部分能量的源泉。人类的日常生活，也无法离开阳光。今天我们开采化石燃料，实际上是在开采上亿年前地球接收的太阳能。远古时期的植物通过光合作用将太阳能转化为生物体内的化学能。经过地壳的不断运动，死后的动植物躯体埋在地下和海底。经过几百万年的复杂变化，变成了煤、石油、天然气。化石能源的形成动植物（太阳能化学能）泥炭（动植物尸体腐烂、积聚长时间一定压力）褐煤（泥炭长时间很大压力）煤（褐煤长时间非常大的压力）直接利用太阳能的方式主要有两种。太阳能内能用集热器收集阳光中的能量来加热水等物质。实现了把太阳能转化为内能。1．光热转化三、太阳能的利用热水冷水水箱集热器太阳光集热器的原理太阳能电能太阳能电池可以将太阳能转变为电能；在航空、航天、交通、通信等领域中有较为广泛的应用。2．光电转化三、太阳能的利用太阳能热发电电站集热塔加热水，通过水蒸气推动汽轮机发电定日镜追着太阳转，反射阳光2010年，上海世博会中国馆采用了大量先进的太阳能科技，整座世博园的太阳能发电装置每年预计节电约420万千瓦时，减排二氧化碳约4100吨。上海鲜花港太阳能电站•内蒙古太阳能发电设备西班牙的太阳能电站右图为世界上最大的太阳能发电厂之一的帕赛尔工厂。坐落在美国加州的赛尔帕工厂有52000块电池板，覆盖面积约为36万平方米，这些电池板能容纳将近四百万块太阳能电池。在一个阳光明媚日子的正午时分，它的产电能力可以达到11兆瓦，足以为8000个家庭供电。每年减少二氧化碳的排放1.3万吨。太阳能汽车世界上最快的太阳能汽车航天器上的太阳能电板位于山东德州中国太阳谷的日月坛微排大厦总建筑面积达到7.5万平方米，是目前世界上最大的太阳能建筑。在全球首创实现了太阳能热水供应、采暖、制冷、光伏并网发电等技术与建筑的完美结合，建筑整体节能效率达88%，每年可节约标准煤2640吨、节电660万千瓦小时，减少污染物排放8672.4吨。①太阳能十分巨大，供应时间长。②太阳能分布广阔，获取方便。③太阳能安全清洁，取之不尽，用之不竭。④利用太阳能不征收任何“税”，经济划算。地球上太阳能资源的分布与各地的纬度、海拔高度、地理状况和气候条件有关。因地而异，因时而变，这是开发太阳能面临的主要问题。三、太阳能【利用优势】【开发难度】能源易获取不排放CO2能源量大可持续性强能源分散受自然条件限制转化效率低成本较高太阳能技术的优缺点•北京奥运主场馆“鸟巢”，采用绿色能源——太阳能光伏发电系统为整个场馆提供电力，是当今世界上最大的环保型体育场。白天，太阳能转化为电能，除供正常使用外，将多余的能量储存在蓄电池内供夜晚使用。这个过程中能量发生转化的情况为：太阳能→电能→（）→（）→光能化学能电能•小明家的太阳能热水器可以贮水100kg.天气好时，吸收太阳辐射能可以使水温升的足够高；阴雨天可用电辅助加热，它的电加热器的额定电压是220V,额定功率是2000W.：太阳能与热学、电学知识的综合（1）若在阳光的照射下，100kg的水温度从20℃上升到50℃，吸收的太阳的热量是多少？（2）若在阴雨天使用电加热器在额定电压下将这些水加热，使之升高相同的温度，需要多长时间？（假设消耗的电能全部转化为水吸收的内能）（3）实际上用电加热时间需要2h，请你写出产生这种现象的两点原因。答案：（1）1.26×107J（2）1.75h（3）电加热过程中，存在热量损失或实际电压低于额定电压的情况。自制太阳集热器1、在一个黑色盘子和白色盘子中分别注入1cm深的冷水，用温度计测量初温．２、将玻璃板（或塑料纸）盖在盘子上，然后放在阳光下晒一个小时。３、移开盖板，用温度计测量水温。哪个盘中的水温高？想一想：为什么要用黑色的盘子？为什么盘子上面要盖玻璃板？太阳能的介绍太阳能的利用转化为内能转化为电能课堂小结