18.3 太阳能,新石器时代原始先民在岩石上所刻的太阳图像,太阳很神奇也很神秘。太阳很远，它距离地球约1.5108km；太阳很大，它的直径约是地球的109倍，体积是地球的130万倍，质量约是地球的33万倍；太阳很热，它的表面的温度约为6000，内部核心温度高达1.5107（1 500万。,认识太阳内部结构,从内到外依次是：太阳核心、辐射层、对流层、太阳大气,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，大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射开去。太阳就像一个巨大的“核能火炉”。,一、太阳巨大的核能火炉,太阳这个巨大的“核能火炉”已经“燃烧”了近50亿年，再过50亿年才能燃尽自己的核燃料。,一、太阳巨大的核能火炉,太阳中蕴藏着无比巨大的能量。据估计，太阳每几天向地球辐射的能量，就相当于地球上蕴藏的所有化石燃料所具有的化学能的总和。 同时，由于太阳能（ salor energy）分布广阔、获取方便、不会造成环境污染，所以太阳能是人类未来的理想能源之一。,一、太阳巨大的核能火炉,迄今为止，我们的太阳了解得还不够，还无法直接探测太阳内部的情况，因此还有很多奥秘等待我们去探究。,一、太阳巨大的核能火炉,二、地球上的能源,风能（wind energy） 风能，空气流动所产生的动能。太阳能的一种转化形式。由于太阳辐射造成地球表面各部分受热不均匀，引起大气层中压力分布不平衡，在水平气压梯度的作用下，空气沿水平方向运动形成风。风能资源的总储量非常巨大，一年中技术可开发的能量约5.31013千瓦时。风能是可再生的清洁能源，储量大、分布广，但它的能量密度低，只有水能的1/800，并且不稳定。在一定的技术条件下，风能可作为一种重要的能源得到开发利用，通过风力机将风的动能转化成机械能、电能和热能等。,二、地球上的能源,地热能（Geothermal Energy） 地热能是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量。 地球内部的温度高达7000，而在80至100公英里的深度处，温度会降至650至1200。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽取其能量。,二、地球上的能源,潮汐能（tide energy） 因月球引力的变化引起潮汐现象，潮汐导致海水平面周期性地升降，因海水涨落及潮水流动所产生的能量称为潮汐能。 其水位差表现为势能，其潮流的速度表现为动能。这两种能量都可以利用，是一种可再生能源。由于在海水的各种运动中潮汐最守信，最具规律性，又涨落于岸边，也最早为人们所认识和利用，在各种海洋能的利用中，潮汐能的利用是最成熟的。,二、地球上的能源,生物质能（biomass energy） 生物质能是自然界中有生命的植物提供的能量。这些植物以生物质作为媒介储存太阳能。属再生能源。据计算，生物质储存的能量为270亿千瓦，比目前世界能源消费总量大2倍。人类历史上最早使用的能源是生物质能。19世纪后半期以前，人类利用的能源以薪柴为主。当前较为有效地利用生物质能的方式有： (1) 制取沼气。主要是利用城乡有机垃圾、秸秆、水、人畜粪便，通过厌氧消化产生可燃气体甲烷，供生活、生产之用。(2) 利用生物质制取酒精。当前的世界能源结构中，生物质能所占比重微乎其微。,二、地球上的能源,思考与讨论：,二、地球上的能源,1.在风能、地热能、潮汐能、生物质能、核能等几种能源中，哪些能源来自太阳？,风能、生物质能来自于太阳,2.哪些是可再生能源，哪些是不可再生能源？,核能是不可再生能源；,风能、地热能、潮汐能、生物质能是可再生能源；,思考与讨论：,二、地球上的能源,3.哪些能源在应用时会产生污染？,生物质能、核能、化石能源,4.你知道能源获取和使用的大致情况吗？说明其中所涉及的能量转化过程。,据粗略估计，太阳向地球表面辐射的功率为1.71017W，相当于12000亿吨标准煤释放的能量。,1、太阳能十分巨大,三、太阳能的优点,太阳能会不会用完呢？根据科学家推算，太阳像现在这样不停地向外辐射能量，还可以维持50亿年以上，对于人类来说，太阳能可以说是一种取之不尽，用之不竭的永久性能源.,2、太阳能供应时间长久,三、太阳能的优点,只要太阳能照到的地方，就有太阳能，不用专门去寻找；只要用东西接收就行了，不需要挖掘开采。,3、太阳能分布广阔，获取方便,三、太阳能的优点,太阳能是最干净的能源，开发、利用太阳能不会给我们带来污染,4、使用太阳能安全、不污染环境,三、太阳能的优点,人们常说，太阳是人类的“能源之母”。从广义的角度看，太阳能不仅包括直接辐射到地球表面的太阳能，而且还包括由它所引起的水能、风能、生物质能等。现在广泛开采并使用的石油、天然气和煤等化石能源也都来自于太阳。可以说，地球上除了核能、地热能和潮汐能以外，几乎所有能源都来自于太阳。,四、太阳能的应用,1、光热转换把太阳能转化成内能以供利用,例如蔬菜大棚、太阳炉、太阳能热水器等装置，把太阳能转化成内能来做饭、烧水等等，也可用集热器把水加热，产生水蒸气，再推动汽轮发电机发电。,四、太阳能的应用,1、光热转换把太阳能转化成内能以供利用,四、太阳能的应用,2、光化转换把太阳能转化成化学能,万物生长靠太阳。绿色植物利用太阳光进行光合作用促使植物生长，从而将太阳能转化为化学能。,四、太阳能的应用,2、光化转换把太阳能转化成化学能,四、太阳能的应用,3、光电转换通过光电转换装置把太阳能转化成电能,太阳能电池的应用已很广泛，像人造卫星上的电源、太阳能汽车上的电源，小型电视机、计算器上的电源，城市道路路灯的电源等等都可用太阳能电池。,四、太阳能的应用,3、光电转换通过光电转换装置把太阳能转化成电能,四、太阳能的应用,3、光电转换通过光电转换装置把太阳能转化成电能,四、太阳能的应用,3、光电转换通过光电转换装置把太阳能转化成电能,四、太阳能的应用,英国第一艘利用太阳能驱动引擎的船,太阳能船的内部景观,利用太阳能的三种方式 1、通过光热转换，把太阳能转化为内能； 2、通过光电转换，把太阳能转化为电能； 3、通过光化转换，把太阳能转化为化学能。,三种利用太阳能的方式,内能,电能,化学能,结束语： 要大规模地直接利用太阳能还要做大量的研究工作，现在已取得一定成果，只要不断努力，必将会不断有新的进展，随着科学技术的进步，应用也将越来越广泛有人预言，本世纪，太阳能将会成为人类的重要能源之一,例1太阳中蕴藏着无比巨大的能量，下列说法正确的是() A太阳能是不可再生能源 B太阳能的应用会严重污染环境 C太阳能的应用具有广阔前景 D太阳能不能转化成电能,C,例2如图所示是某学生设计的一款不夜灯，它的一侧是太阳能电池板，另一侧高效节能的LED灯关于小夜灯中所应用的物理知识，下列说法正确的是（ ） A太阳能电池板主要是靠白天接受阳光的照射而获得能量 B太阳能电池板将电能转化为内能 CLED灯是由电阻很小的铜质材料制成的 DLED灯不发光时也有电流通过,A,例3人类利用太阳能的实质，是将太阳能转化为其他形式的能量如图所示画出了太阳能三种转化的方框图，其中椭圆表示转化的装置或物体，菱形表示太阳能所转化的另一种能量形式则按顺序填空 、 、 。,太阳能电池,绿色植物,内能,例4绿色植物通过光合作用，可以将太阳能转化为能资料显示，在地球上阳光充足的地方，1m2的面积每年获得的太阳能可达4.2109J这些能量相当于kg焦炭完全燃烧放出的热量（焦炭的热值为3.0107J/kg）,化学,已知条件：,E=4.2109J，,q=3.0107J/kg,隐含条件：,Q放=E,数据关系：,Q放=mq,140,例5太阳能路灯的杆顶端有太阳能电池板，它将太阳能转化为电能，并向杆下方的蓄电池充电，供夜晚路灯照明若在一段时间内，太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为2.7107J，这与完全燃烧kg的煤放出的热量相当；这些能量经转化后，可供功率为35W的路灯工作60h，那么该太阳能路灯的能量转化效率是%（煤的热值为3.0107J/kg）,0.9,28