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能源的形式与转换

2020-04-27 19:20能源百科 人已围观

简介支付宝自然與生活科技領域 國中3上 第4單元 能源與運輸 能源的形式與轉換 7-1 7-2 常見的能源 能源變變變 7-1 常見的能源 能源的演進 ?鑽木取火 ?巴比倫人利用風車汲水。 ?中古時期末,人...

  自然與生活科技領域 國中3上 第4單元 能源與運輸 能源的形式與轉換 7-1 7-2 常見的能源 能源變變變 7-1 常見的能源 能源的演進 ?鑽木取火 ?巴比倫人利用風車汲水。 ?中古時期末,人類發現煤炭。 ?西元1710年,蒸氣動力的應用。 ?西元1890年發現電力。 ?現代以機械動力開採原油、提 煉汽油。 7-1 常見的能源 能源的種類 ?初級能源—天然形成的能源。 ?次級能源—初級能源經過處 理或轉換後所形成的能源, 包括電能、電磁能、汽油、 液化石油氣等。 7-1 常見的能源 初級能源的種類 初級能源 非再生能源 再生能源 煤 石 油 天 然 氣 核 能 太 陽 能 地 熱 風 力 水 力 7-1 常見的能源 煤的來源 古代植物層層重疊埋藏 在地下,經地熱和壓力的長 期作用,發生化學變化而逐 漸形成。 7-1 常見的能源 煤的成分與用途 ? 煤的主要成分為碳,並含有 少量的氫、氧或其他元素。 ? 煤除了可做一般燃料外,也 可做為火力發電廠的燃料。 7-1 常見的能源 煤的負面影響 ?燃燒產生的煙灰、氮氧化物、 二氧化硫等廢物會造成酸雨, 危害生物與建築物。 ?產生的二氧化碳也會增強 「溫室效應」,使全球氣溫 升高。 有關二氧化碳、溫室效應以及全球暖化現象的 關係,將於國3下第5章「永續發展」中詳述。 7-1 常見的能源 石油的來源 石油是古代生物深埋在地下,經地熱與 壓力作用,發生化學變化逐漸轉化而成。 7-1 常見的能源 石油的用途 1. 火力發電的燃料。 2. 原油所提煉的石油氣可做 為工業與家庭的燃料。 3. 汽油、煤油與柴油可做為 燃料,或交通工具的動力。 7-1 常見的能源 石油的成分 1. 主要成分為碳氫化合物,是 成分複雜的混合物。 2. 汽油是含碳數約5~8個的碳 氫化合物。 3. 天然氣則為含碳數約1~4個 的碳氫化合物,例如甲烷 (CH4)、乙烷(C2H6)等。 7-1 常見的能源 天然氣的特性 1. 無臭、無毒的氣體。 2. 氧氣充足時,燃燒產物為二 氧化碳和水,較無汙染,是 一種乾淨的化石燃料。 3. 氧氣不足時,燃燒產物為有 毒的一氧化碳。 7-1 常見的能源 什麼是辛烷值(ON值)? ? 燃料抗震爆效果的好壞,一般以 辛烷值(ON值)表示。 ? 辛烷值越高,燃料的抗震爆效果 越好。 ? 加油站販售的92、95及98的無鉛 汽油就是經過處理或加入化合物 而調配成不同辛烷值的汽油,並 非自石油直接分餾而得。 7-1 常見的能源 什麼是震爆現象? ? 汽、機車以汽油為燃料時, 汽油在汽缸中的燃燒不均勻, 會使汽缸內壁造成震爆現象 (knocking),不僅降低引 擎效率,更可能造成汽缸壁 過熱或是活塞損裂。 7-1 常見的能源 知識快遞 ? 正庚烷的震爆情形嚴重,其辛 烷值定為零;異辛烷產生的震 爆較為緩和,是一種良好的汽 油燃料,定其辛烷值為100。 如果某種汽油的震爆性和體積 95%的異辛烷及5%的正庚烷 混合物的抗震爆效果相同時, 該汽油的辛烷值即為95。 7-1 常見的能源 產生核能的方式 ?核分裂 ?核融合 7-1 常見的能源 核分裂與核融合 核分裂 利用原子量較大的元素 (如鈾、鈽)分裂成原 子量較小的元素,並放 出大量的能量。 目前採用此方式。 若處理不慎,會造成汙 染。 核融合 將原子量較小的元素融 合、產生原子量較大的 新元素,並放出大量能 量的反應,例如以氫元 素融合成氦元素。 目前技術尚不能做為商 業運轉。 較無輻射汙染。 7-1 常見的能源 太陽能 ? 人類所利用的能源,除了核能外,追根 究柢主要來自太陽。 ? 如果能將照射在地球表面上的太陽能全 部收集起來,則收集40分鐘所得的太陽 能,約相當於全世界一年所需的能源。 ? 太陽能是一種取之不盡的能源,產生的 環境汙染小,未來可能成為人類的主要 能源之一。 7-1 常見的能源 臺灣中、南部 有許多建築物 的屋頂加裝太 陽能集熱板, 利用太陽能將 水加熱,產生 的熱水可供家 庭使用。 7-1 常見的能源 地熱 ? 地球內部的溫度可能高達6000℃, 地熱即是泛指地球內部所蘊含的這 種熱能。 ? 由於地殼岩層的導熱性不良,地球 核心內部的熱能不容易傳到地表, 通常在地殼裂開處,例如火山口和 溫泉區等,以高溫熔岩、高溫泉水 和水蒸氣等形態,把熱能傳到地表。 7-1 常見的能源 地熱發電是地熱能源的實際應用方式。 7-1 常見的能源 風力 ? 荷蘭、西班牙和希臘等國家都 曾利用風力發電。 ? 風力發電雖然很不穩定,但建 造風力發電廠費用低,如果能 大量開發,將可解決一部分能 源缺乏的問題。 7-1 常見的能源 在臺灣,澎湖七美島曾經設置風力發電機, 做為風力發電的研究與應用,現在澎湖本 島、雲林縣麥寮鄉與竹北等地區已建造完 成風力發電機,並開始運轉發電。 7-1 常見的能源 水力 ? 當位於高處的水(具有位能) 往低處流動時,利用水的位 能可以轉換成機械的動力, 帶動發電機的轉動,將機械 能轉換成電能。 7-1 常見的能源 水力是目前唯一已被大量開發利用的再生能源, 全世界的電力約有23%來自水力發電,臺灣在民 國92年統計,水力發電約占總發電量的16.4%。 7-2 能源變變變 能源轉為熱能 灶以木柴為燃料 7-2 能源變變變 能源轉為熱能 瓦斯爐燃燒瓦斯產生熱能 7-2 能源變變變 能源轉為熱能 烤箱利用電能產生熱能 7-2 能源變變變 能源轉為熱能 電磁爐將電能轉為熱能 7-2 能源變變變 能源轉為熱能 微波爐利用電能產生的微波加熱食物 7-2 能源變變變 動腦時間 為什麼燃燒木柴、木炭的灶、 小火爐,會逐漸被瓦斯爐、電 磁爐與微波爐所取代呢? 7-2 能源變變變 常見的能源轉換 ?早期的蒸汽火車,燃燒煤產生高溫水 蒸氣推動蒸汽機,帶動火車前進。 ?現今的汽車燃燒汽油推動引擎,帶動 汽車前進。 ?目前電器用品如洗衣機、錄放影機、 軟碟機、硬碟機等,也利用馬達(電 動機的俗稱)將電能轉換為動能來作 功。 7-2 能源變變變 火力發電系統 鍋爐 冷卻水 煤 高壓蒸氣 煙囪 除塵機 載煤卡車 粉碎機 蒸氣 燃燒 空氣入口 渦輪機 冷凝機 發電機 火力發電廠利用煤為燃料,加熱產生水蒸氣,推動渦輪機產 出動力,帶動發電機的軸心,轉動磁鐵或線圈而產生電。 7-2 能源變變變 輸配電系統 升壓變電所 高壓電塔 降壓變電所 杆上變壓器 住家 輸變電系統 配電系統 為了將電能從電廠送出,需要完整的輸變電系統,包 括各式電線、電塔、變電所、變壓器等。 7-2 能源變變變 臺灣的電力來源 ?火力發電 ?核能發電 ?水力與風力發電 7-2 能源變變變 火力與核能發電的能源轉換 A 核能發電 G 鍋爐 B 火力發電(燃油) C 火力發電(燃煤) D 火力發電(天然氣) H 渦輪機 K 發電機發電 7-2 能源變變變 水力發電的能源轉換 I 水輪機 K 發電機發電 E 水力發電 7-2 能源變變變 風力發電的能源轉換 J 風力機 F 風力發電 K 發電機發電 7-2 能源變變變 電能的運用 M 日光燈(光能) N 烤箱(熱能) K 發電機發電 L 產生電能 O 小馬達(動能) 7-2 能源變變變 課程連結 發電機是利用外力, 使線圈在磁鐵的兩極 間轉動,而產生感應 電流,是一種將機械 能轉換為電能的裝置, 相關原理請參考國3 下第3章「電流與磁 現象」。 7-2 能源變變變 探索活動:生活用品能源的轉換 傳統的鎢絲燈泡,將電能轉換 為熱與光提供照明。上網或到 圖書館查一查資料,日常生活 中常見的器具使用哪些能源? 轉換成什麼形式的能輸出?它 們具備哪些關鍵裝置? 7-2 能源變變變 能源的未來展望 ?節約用電等於是節約各種能 源。 ?除了節約能源、減少消耗外, 更需要朝著減少汙染,提高能 源效率與開發其他替代能源的 方向努力。 動腦時間:討論並發表,哪些是較 無汙染的發電方法?為什麼? 習作內容 選擇題 1.市售的92、95及98無鉛汽油,一般以何種標準 來區分燃料抗震效果? (A)辛烷值高低。 (B)煤含量多寡 。 (C)庚烷值高低。 (D)鉛含量多寡 。 習作內容 選擇題 1.市售的92、95及98無鉛汽油,一般以何種標準 來區分燃料抗震效果? (A)辛烷值高低。 (B)煤含量多寡。 (C)庚烷值高低。 (D)鉛含量多寡 。 習作內容 選擇題 2.能源一般可以分為初級能源及次級能源,下列 哪一項不是初級能源? (A)煤。 (B)石油。 (C)電能。 (D)太陽能。 習作內容 選擇題 2.能源一般可以分為初級能源及次級能源,下列 哪一項不是初級能源? (A)煤。 (B)石油。 (C)電能。 (D)太陽能。 習作內容 選擇題 3.在臺灣,何處已建造完成風力發電機,並開始 運轉發電? (A)臺北縣 貢寮鄉。 (B)澎湖縣 七美島。 (C)雲林縣 臺西鄉。 (D)高雄縣 田寮鄉。 習作內容 選擇題 3.在臺灣,何處已建造完成風力發電機,並開始 運轉發電? (A)臺北縣 貢寮鄉。 (B)澎湖縣 七美島。 (C)雲林縣 臺西鄉。 (D)高雄縣 田寮鄉。 習作內容 選擇題 4.下列何種能源是非再生能源? (A)太陽能。 (B)地熱。 (C)風力與水力。 (D)核能。 習作內容 選擇題 4.下列何種能源是非再生能源? (A)太陽能。 (B)地熱。 (C)風力與水力。 (D)核能。 習作內容 選擇題 5.何種發電方式是目前唯一已大量開發利用的再 生能源? (A)風力發電。 (B)水力發電。 (C)地熱發電。 (D)太陽能發電。 習作內容 選擇題 5.何種電方式是目前唯一已大量開發利用的再生 能源? (A)風力發電。 (B)水力發電。 (C)地熱發電。 (D)太陽能發電。 習作內容 選擇題 6.使用無鉛汽油的優點是什麼? (A)無鉛汽油較便宜。 (B)燃燒放出的熱能較多。 (C)可降低鉛汙染。 (D)車子跑得比較快。 習作內容 選擇題 6.使用無鉛汽油的優點是什麼? (A)無鉛汽油較便宜。 (B)燃燒放出的熱能較多。支付宝 (C)可降低鉛汙染。 (D)車子跑得比較快。 習作內容 選擇題 7.下列哪一種燃料,是無臭、無毒的氣體,在空 氣充足的情況下燃燒,產物為二氧化碳和水,較 無污染,是一種乾淨的燃料? (A)天然氣。 (B)木材。 (C)核燃料。 (D)煤。 習作內容 選擇題 7.下列哪一種燃料,是無臭、無毒的氣體,在空 氣充足的情況下燃燒,產物為二氧化碳和水,較 無污染,是一種乾淨的燃料? (A)天然氣。 (B)木材。 (C)核燃料。 (D)煤。 習作內容 選擇題 8.臺灣電力公司所建造的核能發電廠是利用什麼 原理產生大量能量? (A)光電發電。 (B)原子核分裂。 (C)原子核融合。 (D)原子核的天然轉變。 習作內容 選擇題 8.臺灣電力公司所建造的核能發電廠是利用什麼 原理產生大量能量? (A)光電發電。 (B)原子核分裂。 (C)原子核融合。 (D)原子核的天然轉變。 習作內容 選擇題 9.為了將電能從電廠送出,需要完整的輸變電系 統,下列何者不是輸變電系統的一部分? (A)電線。 (B)變電所。 (C)變電器。 (D)發電機。 習作內容 選擇題 9.為了將電能從電廠送出,需要完整的輸變電系 統,下列何者為非? (A)電線。 (B)變電所。 (C)變電器。 (D)發電機。 習作內容 選擇題 10.下列哪一項發電方式不是透過渦輪機發電? (A)核能發電。 (B)火力發電。 (C)天然氣發電。 (D)水力發電。 習作內容 選擇題 10.下列哪一項發電方式不是透過渦輪機發電? (A)核能發電。 (B)火力發電。 (C)天然氣發電。 (D)水力發電。 習作內容 簡答題 1. 試舉例說明何謂初級能源?何謂次級能源? 習作內容 簡答題 1. 試舉例說明何謂初級能源?何謂次級能源? 初級能源是指天然形成的能源,包括煤、 石油、天然氣、太陽能與核能等。 次級能源是指初級能源經過處理 或轉換後所形成的能源,包括電能、汽 油、電磁能和瓦斯(煤氣、沼氣)等。 習作內容 簡答題 2. 試舉例說明何謂再生能源?何謂非再生能源? 習作內容 簡答題 2. 試舉例說明何謂再生能源?何謂非再生能源? 再生能源是指從太陽、風、水和木 材等所得到的能源,可隨著大自然 的運轉而生生不息、不會枯竭。而 非再生能源如石油、天然氣、煤和 核燃料等,因為地球上的蘊藏量有 限,經過消耗後,正在逐漸減少中。 習作內容 簡答題 3. 煤做為火力發電的原料,可能產生的汙染有哪 些? 習作內容 簡答題 3. 煤做為火力發電的原料,可能產生的汙染有哪 些? 燃燒煤產生的煙灰、氮氧化物和二氧化硫 等會造成酸雨,危及動、植物的生長與建 築物外觀;另外,電廠的廢熱可能改變水 棲生態並影響局部氣候改變,產生的二氧 化碳也會增強溫室效應,使氣溫升高。 習作內容 簡答題 4. 請依據火力發電過程的順序,將下列使用的材 料、機具、設備等項目填入空格中。 ? 煤、石油 發電機 渦輪機 鍋爐 水蒸氣 ( ( ) ) ( ( ) ) ( 電 ) 習作內容 簡答題 4. 請依據火力發電過程的順序,將下列使用的材 料、機具、設備等項目填入空格中。 ? 煤、石油 發電機 渦輪機 鍋爐 水蒸氣 ( ( 煤、石油 渦輪機 ) ) ( ( 鍋爐 發電機 ) ) ( 水蒸氣 ) 電 習作內容 簡答題 5. 說說看,下列各種物品使用什麼樣的能源,並 轉化成什麼形式的能? 電扶梯 手電筒 電扇 電鍋 習作內容 簡答題 5. 說說看,下列各種物品使用什麼樣的能源,並 轉化成什麼形式的能? 電扶梯 手電筒 電扇 電鍋 1.電扶梯:電能轉換成動能,再轉換成被載物的位能。 2.手電筒:化學能轉換成電能,再透過燈泡轉換成光能與熱能。 3.電 扇:電能轉換成動能,帶動風扇,推動空氣。 4. 電 鍋:電能轉換成熱能,煮熟食物。

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