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例如,煤、石油和天然气等,它们在地球上的储存有限,因此,它们属于不可再生能源;而太阳能、风能和水能等,它们在自然中源源不断,因此,它们属于可再生能源。
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后者是根据能源直接使用和加工转换使用标准来划分的。
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例如,煤、石油、天然气等可直接使用,它们属于一次能源;而电能、汽油和酒精等,要通过加工转换才能使用,它们属于二次能源。
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2.能量这个概念是怎样产生的?能量概念产生的意义在哪里?
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早在1644年,法国哲学家、数学家和力学家笛卡尔就明确地提出了运动不灭原理。他认为“自然界的物质总是有一定的量在运动。这个一定的量既不增加,也不减少”,那么,这个运动的“一定的量”指的又是什么呢?
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后来许多科学家通过实验证明,这个“一定的量”原来就是自然中有一种守恒的量,是它在支撑着物质运动的不灭性。于是,人们就把这种支撑物质运动不灭的守恒的量叫作能量。这就是能量概念的本质由来。
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据物理学史料记载,能量这个概念最早是一位博学者托马斯·杨,在修正牛顿总结的第二定律中提出的(关于托马斯·杨,前面我们已有资料介绍)。
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能量这个概念在物理学中占据了十分重要的位置。它不仅把机械运动、热运动、电磁运动、光运动以及原子的运动统统联系了起来,同时也让不同形式的运动统一了起来。自从有了能量概念之后,自然界中各种各样形式的运动,在人们的头脑中就不再是孤立的了。这个事实,再一次佐证了自然界中的物质运动既是多样的,又是统一的,它们是相互联系的。
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可见,能量这个概念的产生是多么的重要。
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叩开学习物理的门与道 20.2 开发新能源
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本节首先采用图文结合的方式,让学生了解太阳能被地球吸收和利用的四种途径,进而知道太阳能是地球上万物的动力之源;接着通过“怎样直接利用太阳能”活动,让学生认识人类是怎样直接利用太阳能的;最后介绍科学家们发现原子核内蕴藏着巨大的能量以及怎样使巨大的核能释放出来造福于人类。
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本节学习要点
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●认识太阳能。
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●认识核能。
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●知道开发和利用太阳能和核能等新型能源,在当前人类社会能源日趋危机形势下的意义。
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本节学习支架
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1.什么是核裂变和核聚变?
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核裂变和核聚变指的是两种核反应。
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核裂变指把那些较重的原子核打碎。即,采用不带电势的高能量的中子,去撞击较重的原子核,使它破碎。结果,科学家们发现用中子撞击铀核时,会释放2~3个中子,这2~3个中子又去撞击其他铀核,被撞击的铀核,又会释放2~3个中子,就这样不停地持续进行,进而释放出巨大的能量。于是,科学家们把这种现象叫作链式反应。因此,链式反应是重核裂变的表现形式。
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核聚变指把较轻的原子核聚集起来。这种聚集,需要非常高的温度。因此,常温下不可能发生核聚变。只有在太阳内部才能有几百万摄氏度以上的温度,因此,在太阳内部长年累月地进行着核聚变反应。在这里也回答了开篇图示的太阳中是什么在生生不息燃烧的问题。无论是打碎较重的原子核,还是聚集较轻的原子核,均不是一件容易的事情,它们均需要很高的能量,这说明原子内部的核力非常非常大。这就是原子核内为什么储藏着巨大能量的原因。
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2.建议阅读资料。
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(1)核裂变这个概念是怎样来的?
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奥托·哈恩和莉泽·迈特纳是同事,也是好友。他们都在柏林威廉大帝研究所工作。哈恩是化学家,迈特纳是物理学家。由于迈特纳恐遭希特勒的迫害逃亡到瑞典,而当时的哈恩正在做中子轰击铀核的实验,得出了许多β放射性的核素,又通过化学实验分析,发现这些产物都是钡。他几乎不相信这个实验结果,于是写信给迈特纳请求帮助,迈特纳看到信后即刻想到这是铀核破裂了,并用裂变这一概念概括这个现象。可见,哈恩是在迈特纳的帮助下发现裂变而获得诺贝尔奖的。
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