《人教版物理选修3-3知识点突破》10.4 能源和可持续发展（解析版）

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10.4 能源和可持续发展
学习目标
1．了解什么是能量耗散和品质降低。
2．了解能源与人类社会、环境的关系。
3．了解几种新能源的发展。
知识点一、能量耗散和品质降低
1．能量耗散：自然界中集中度较高（即有序度较高）的能量，如机械能、电能、化学能，当他们变
为环境的内能后，就成为更加分散也就是无序度更大的能量，没有办法把这些分散的无序度更大的内能重
新变成有序度较高的能量加以利用，这样的转化过程叫做能量耗散。能量耗散从能量转化的角度反映出自
然界中的自发变化过程具有方向性。
各种形式的能量向内能的转化，是无序程度较小的状态向无序程度较大的状态转化，是能够自动发生、
全额发生的，能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性。
【题 1】下列对能量耗散的理解正确的有
A．能量耗散说明能量在不断减少 B．能量耗散遵守能量守恒定律
C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失
D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性
【答案】BD
【解析】在发生能量转化的宏观过程中，其他形式的能量最终会转化为流散到周围环境的内能，无法
再回收利用，这种现象叫能量耗散。能量耗散并不违反能量守恒定律，宇宙的能量既没有减少，也没有消
失，它只从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，故 A、C错。
【题 2】下列关于能量耗散的说法，正确的是
A．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律
1
B．能量耗散是指散失在环境中的内能再也不能收集起来被人类利用
C．各种形式的能量向内能的转化，是能够全额发生的
D．能量耗散导致能量品质降低
【答案】BCD
【解析】能量耗散是能量在转化的过程中有一部分以内能的形式被周围环境吸收，能量耗散遵守能量
守恒定律，但使得能量品质降低，故 A错误，D正确；耗散的内能无法再被收集起来利用，B正确；其他
形式的能在一定的条件下可以全部转化为内能。C正确，故选 B、C、D。
2．品质降低：能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式叫品质降低。能量在利用过程中，总是
由高品质的能量最终转化为低品质的能量。
能量耗散虽然不会使能量减少，却会导致能量品质的降低，它实际上将能量从高度有用的形式降级为
不大可用的形式。煤、石油、天然气等能源储存着高品质的能量，在利用它们的时候，高品质的能量释放
出来并最终转化为低品质的内能。内能较之机械能、电能、光能、核能等是一种低品质能量。
3．各种形式的能量向内能的转化，都是无序程度较小的状态向无序程度较大的状态转化，是能够自
动发生、全额发生的。内能向机械能的转化过程，由热力学第二定律知道，这种转化是有条件的，即环境
中必须存在着温度差，而且内能不能全额转化为机械能。因此从利用价值来看，内能相对于机械能、电能，
是一种低品质的能量。
【题 3】下列说法中正确的是
A．某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加
B．能量耗散表明，能量的总量并不守恒
C．随着科技的发展，能量是可以凭空产生的 D．随着科技的发展，永动机是可以制成的
【答案】A
【解析】根据能量守恒定律，某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加，故 A正确；能量耗
散表明，能量的总量虽然守恒，但其转化和转移具有方向性，故 B错误；根据能量守恒定律，能量是不能
创生的，故 C错误；永动机违背了热力学第一、第二定律，是不可能制造成功的，故 D错误。
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