《内能 能量守恒定律》能源的开发与利用

试分析下列有关太阳能的利用问题：

1．说明太阳能热水器哪些结构与其功能相适应？水箱为何安装在顶部而非下部？

2．图2中A是集热器，B是储水容器，在阳光直射下水将沿    时针向流动，这是因为                   。C是附助加热器，其作用是        。请在图中适当位置安上进水阀门，和出水阀门，并说明选择位置的理由。

3．试举例分析说明太阳能与电能、化学能、生物能的转换。

【解析】

1．日光灯管似的集热管面积较大，便于吸收较多的太阳能；外有透明玻璃管，内有黑色管子使阳光能直射入玻璃管而不易被反射；在黑色管和外面透明管间有空隙，并抽成真空，减少两管之间空气对流引起的热损失，减少热传导；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，使周围及穿过管隙的阳光尽量聚焦在水管内，水箱安装在顶部而非下部，便于水的对流。

2．顺时针流动，集热器中的水被太阳光晒热后密度变小，受浮力作用沿管向右上方运动；在阴天用电加热的方式使水温升高；在封闭的环形管道的左下方安上进水阀门，在贮水容器下方竖直管道上安出水阀门，可使热水流出，冷水得以补充。

3．利用光电效应将太阳能转化成电能。光一电转换的基本装置是太阳能电池，目前国产硅光电池的最大开路电压已达到600mV。利用硅光电池的光电流随受光面积变化的特征，制成了各种自动控制装置；利用太阳辐射能直接分解水制氢，氢是二次能源，用途广、无污染、便贮存、便运输，这是一种很有吸引力的途径；捕获太阳能的生物是绿色植物，利用植物的光合作用，将太阳能转化成生物能。

【参考答案】

见解析部分

【评述】太阳能的利用和能量的转换是高中理科的重点教学内容之一，本题把物理学、化学及生物学知识综合起来，有利于培养学生理论联系实际的能力。

例题4．由于人们长期使用煤和石油，这两种传统能源（如煤和石油）已被大量消耗，同时对环境造成了严重的危害。目前人们逐渐把关注的重点转移到新能源的开发和利用上去探索高效、洁净的新能源。在21世纪，新能源将在能源消费构成中占据越来越重要的地位。

1．既然任何能量转化过程中其总量是守恒的，为什么人类社会仍有能源危机的产生？

2．根据你所掌握的知识，说说目前国际上有关新能源的研究和开发主要集中哪些方面。

【解析】

1．虽然能的总量是守恒的，但各类能量在自然大环境下转化的时间和方式是各不相同的，人类目前使用的常规能源（煤，石油，天然气）只能再用不到200年，但这些能源的形成却需要几千万年时间，另外地球上各类能量在自然大环境下转化方式中，有些是不可逆的，根据热力学第二定律可知，任何自然界的宏观过程都具有方向性，也必然存在着能量耗散，而目前人类生活需要的能量是巨大的，故在不久的将来存在着能源危机。

2．目前有关新能源的研究和开发主要在如下几个方面：①光电池已在一些领域（如计算器、广告牌照明等）广泛使用；②太阳能已开始用于一些居民住宅和发电，以太阳能电池为能源的汽车也在实验中；③用汽油、天然气和氢做燃料的燃料电池也正在大力研制之中，研究员正在设法提高燃料电池的工作效率；④核能发电面临着一场革命，核反应器的设计将全面创新，未来的反应器将具有自动防止故障的能力而且体积将大大缩小；⑤再生能源的使用也在不断发展和扩大，根据美国能源部的报告，现在美国再生能源的供应量占美国总能源量10％，据估计到2030年将增加到28％；③生物能发电的研究和作用。

【答案】

见解析部分

【点评】本题以“能源危机及新能源的开发”作为问题的切入点，解题涉及到高中理科的多学科知识，主要考查学生综合分析的能力。它所涉及的知识点是自然科学中十分重要的内容，也是要求较高的内容。

例题5．《人民日报》2001年2月28日讯：为贯彻实施中央确定的西部大开发战略，国务院召开会议，听取国家计委和中国石油天然气集团公司关于“西气东输”工程方案的论证汇报。会议认为启动“西气东输”工程是把新疆的天然气资源优势变成造福新疆各族人民的经济优势的大好事，也是促进沿线省、区、市产业结构和能源结构调整、经济效益提高的重要举措。

图为“西气东输”工程示意图：

1．“西气东输”工程中的“气”是指西部丰富的         资源，主要分布在       盆地；“输”是指采用         运输方式。

上一页  [1] [2] [3]  下一页