1、 3-7 能源 edit by Feng一、能源的定義1、可提供的資源稱為能源。2、能源的使用創造了人類的物質文明，是人類一切活動的原動力。二、能源的種類1、：儲存在自然界中，天然形成，不需加以轉化就能直接使用的能源。 例如：太陽能、水力、風力、煤、石油、天然氣和等。PS.初級能源的種類：(1) ：用完就沒有(2) ：可循環運用2、：將初級能源加以處理，轉換成另一種形式的能源。 例如：電力、汽油、液化石油氣等。三、非再生能源1、煤(1)古代 層層重疊埋藏在地下，經的長期作用，發生化學變化而形成。 (2)煤主要成分為，並含氫、氧及少數的氮、硫。 （、 ）(3)含碳量越高的煤，熱值越高，即燃燒時釋
2、放出來的熱量越高，造成的汙染也較低。(4)煤主要用於火力發電和一般工廠的燃料。(5)臺灣煤礦分布於北部一帶，蘊藏量少、煤層薄、開採成本高，目前的開採規模很小。2、石油和天然氣(1)古代動、植物的遺骸和泥沙重重層疊在海底，溫度和壓力增加，經過長期而緩慢的化學變化，變成粘稠液態的石油和氣態的天然氣。(2)從油田開採出來呈暗褐色或黑色的石油，稱為。(3)原油的主要成分為，是成分複雜的混合物，含有少量的氮、硫和氧。(4)經過分餾，依由低而高，可分離出石油氣、汽油、煤油、柴油、潤滑油和瀝青。(5)汽油則是汽機車最常使用的燃料，汽油在汽缸中的燃燒不均勻，會出現爆震現象。(6)天然氣是無色、無臭、無毒且熱值
3、高的混合氣體，主要成分是和。氧氣充足時，燃燒的產物為和水，較無汙染；但如果在封閉環境中燃燒，易產生而導致中毒。 (7)液化石油氣的主要成分是，為一般家庭用的燃料。(8)臺灣的石油和天然氣主要分布於苗栗和新竹，蘊藏量有限。知識快遞 -辛烷值辛烷值(ON 值) 表示汽油的抗震爆程度，辛烷值越高抗爆震效果越好。普通汽油需添加抗震劑來提高辛烷值，添加的抗震劑若不含鉛化合物，則稱為。目前市售的汽油為辛烷值 92 、95 及 98 的無鉛汽油。正庚烷：異辛烷：3、核能(1)西元 1905 年，愛因斯坦發表論文指出，物質是能量的一種形式，物質和能量可以相互轉變，稱為理論。(2)西元 1938 年，科學家發現
4、以撞擊鈾-235 時，會使原子核產生分裂，稱為核分裂。(3)根據質能互換理論，在核分裂反應過程中，減損的會轉換為大量的能量釋出，稱為核能。(4)核能發電就是使用所產生的核能來發電。目前臺灣有三座核能發電廠第四座核能電廠正在興建中。(5)兩個較輕的原子核在的條件下，融合成一個重的原子核，融合後總質量，並放出巨大的核能，稱為。核融合發電仍在研究和實驗階段。知識快遞 -質能互換物質與能量互換(亦稱質能互換)的公式 為：E m c2 上式中， m 為物質的質量(kg) 、c 為光速(c 3 108 m/s)、E 為能量(J) 。依此推算 1 g 的物質可轉換成J 的能量，與燃燒 2000 kg 石油或
5、 3000 kg 煤所產生的能量約相等。四、再生能源1、水力(1)水力發電是利用位於高處的水往低處流動時，轉換為水流的，轉動水輪機的葉片並帶動發電機轉動，將機械能轉換為電能。(2)水力是最傳統的再生能源，發電技術也是再生能源中最成熟的。2、風力(1)風力發電是利用風的推動風力發電機的葉片，風速越快發電量越大。(2)臺灣每年約有一半時間受到東北季風吹襲，中西部海濱及離島地區，適合開發風力發電。3、地熱能(1)臺灣處環太平洋火山帶，地熱蘊藏量豐富，但因太高而不具發電價值。(2)臺灣原有宜蘭清水及土場兩座地熱發電廠，但目前均已停止發電。4、太陽能(1)太陽能經由太陽能電池轉換為電能，可做為手錶、計算
6、機和照明的能源。(2)利用太陽能集熱器將太陽能轉換為熱能，用來把水加熱。(3)臺灣位處於亞熱帶，日照量充足，但因氣候的因素，太陽能的使用不如同緯度其他地區普及，只有少數家庭和游泳池以太陽能集熱器，作為加熱水的能源。5、生質能(1)將植物體、農作物的殘渣或動物的排泄物，經過化學處理合成為液體燃料，或經過發酵作用產生，再經由燃燒產生熱能，這種能源稱為生質能。(2)目前國際上使用較廣的再生能源之一。(3)臺灣生質能發電有垃圾焚化發電及沼氣發電兩種。五、能源汙染與防制能源雖然能提供動力，但也對環境帶來許多汙染與破壞。1、大量使用煤、石油和天然氣等化石燃料，產生過量，造成，使地表的溫度逐漸上升。防制：為
7、了遏止全球暖化現象，聯合國約 160 個會員國在日本京都共同簽署 ，以減少各國溫室氣體的排放量，議定書已於西元 2005 年 2 月 16 日開始生效。2、煤和石油燃燒後產生的二氧化硫、氧化氮，是造成的主要來源。煤所含的無機物質，以及燃燒不完全的炭粒所形成的煤灰，散布於環境中，嚴重影響空氣品質。防制：把含有二氧化硫的氣體通入，即可轉變成無毒的二氧化碳再行排放，以減輕二氧化硫對環境的影響。但對於氧化氮的汙染目前尚無有效的防制方法。碳酸鈣消耗二氧化硫產生二氧化碳的反應式為：2SO 2 2CaCO3 O2 2CaSO 4 2CO23、火力發電場和核能發電廠所排放的餘熱，造成鄰近河川、海域水溫的上升，
8、稱為。防制：以臺灣電力公司為例。溫水排放控制方面，以導流堤或海底管線將溫排水引至外海，增加擴散效果，以降低鄰近水域的熱污染。生態方面，積極致力於的保育及復育，以期經濟發展與生態環境能共存共榮。4、美國三哩島核能電廠及前蘇聯車諾比核能電廠的核能事故，嚴重的，給全世界帶來很大的衝擊和省思，也讓我們更注意到核能發電安全的重要性。知識快遞 -溫室效應太陽輻射以可見光和紫外線為主。當太陽光射到地球表面時，地球吸收來自於太陽的熱量後，地表以的形式向外輻射出熱量，而大氣中溫室氣體(水氣、二氧化碳、甲烷、臭氧、氮氧化物及氟氯碳化物等氣體)，會將大部分的紅外線吸收，而使地表溫度上升的現象，稱為溫室效應(gree
9、nhouse effect)六、節約能源1、臺灣地區能源蘊藏量不豐富，進口的能源占能源總供應量的 96%以上。2、改善產業結構，促進產業升級，生產消耗低能量、高獲利的產品，並開發自產能源及再生能源的使用。3、產業和家庭也都應該建立能源管理的概念，改善能源不當的使用。4、據估計在不影響現有的生活品質下，人們還可以節約 25%的能量使用量，因此，應確實做到節約能源，杜絕不必要的浪費。延伸閱讀 二十世紀最偉大的科學家 愛因斯坦愛因斯坦（Albert Einstein，西元 18791955 年）出生於德國南部。五歲時，父親送給他一個指南針，愛因斯坦驚奇覺得大自然是由一股人類所無法看見的力量驅動著，這
10、樣的好奇心，是他從事於科學研究最大的動力。西元 1905年，26 歲的愛因斯坦提出數篇劃時代的論文，因而取得博士學位並獲得西元 1921年的諾貝爾物理獎。其中最引人注目的是相對論 ，顛覆了人們以往對速度與時間的認知；以及導出 Emc2 的質能互換公式，宣告核能時代的來臨。該年被稱為愛因斯坦奇蹟年 。第二次世界大戰期間、納粹取得德國政權後，大肆進行反猶太人的活動並予以迫害，愛因斯坦因而離開德國，前往美國定居。之後他得知德國在原子彈的研製上頗有進展，為了防止希特勒征服世界的野心，於是上書美國總統羅斯福，建議搶先德國一步研製原子彈以相抗衡。不料美國日後真的將其用於戰爭，在日本廣島和長崎投下原子彈，此
11、舉引起愛因斯坦強烈的不滿。他在逝世前幾天，曾與英國哲學家羅素（Bertrand Russell，西元 18721970 年）共同簽署羅素愛因斯坦和平宣言 ，闡揚他一貫和平與反戰的立場，並呼籲軍事強國停止軍備競賽與禁止使用核子武器。西元 1999年， 時代雜誌曾評選愛因斯坦為二十世紀風雲人物 ，雜誌中將愛因斯坦形容為一個仁慈而心不在焉的教授，散亂如光環般的白髮，具有洞察力的眼神，充滿魅力的人格與不尋常的聰穎 。科學界也為了紀念愛因斯坦，將第 99號元素命名為鑀 。西元 2005年是愛因斯坦提出相對論 100週年，也是逝世第 50週年， 為了紀念其偉大的物理創見，以及他對二十一世紀人類生活的影響，
12、聯合國教科文組織舉辦2005 世界物理年活動，並期望藉由一連串的活動鼓勵、發掘更多新一代的科學家。七、隨堂練習1. （ ）關於汽車燃料的敘述，下列何者是正確的？ (A)目前市售以有鉛汽油為主 (B) 汽車引擎可以將動能轉變成電能 (C)以辛烷值表示汽油的耐震程度 (D) 辛烷值越低的汽油，在汽缸中燃燒出現震爆的情形越嚴重。2. （ ）使用下列何種能源較不容易製造溫室氣體，以防止溫室效應的發生？ (A)煤 (B) 石油 (C)木材 (D) 風力。3. （ ）臺灣核能四廠的興建遭到許多人反對，民眾所擔心的主要是核電廠運作後可能產生何種汙染？ (A)空氣汙染 (B)水源汙染 (C)輻射汙染 (D)溫
13、室效應。4. （ ）美國 三哩島電廠災變及前蘇聯 車諾比電廠災變都是舉世震驚的電廠意外，請問這兩者都是屬於哪一種電廠？ (A) 燃煤發電廠 (B)燃油發電廠 (C) 核能電廠 (D)風力發電廠。5. （ ）天然氣的應用相當廣泛，其中潔淨是它被廣為接受的原因之一，在氧氣充足的條件下，下列何者為天然氣燃燒後的產物？ (A)一氧化碳 (B)甲烷 (C)二氧化硫 (D)二氧化碳和水。6. （ ）目前市售汽油包含標示為92、95及98無鉛汽油，已知92、95及98等數字代表的是燃料的抗震爆效果，請問下列何者在汽缸中燃燒出現的震爆情形較為和緩？ (A)92無鉛汽油 (B)95 無鉛汽油 (C)98無鉛汽油
14、 (D)上述三者皆相同。7. （ ）甲.核能；乙.風力；丙.太陽能；丁.石油；戊.天然氣；己.水力。以上常見的能源中，哪些屬於再生能源？ (A) 甲乙丙 (B) 乙丙己 (C)丙丁己 (D) 丁戊己。8. （ ）關於煤的敘述，下列何者是錯誤的？ (A)主要是古代植物被埋在地下，經過長期的地熱與壓力作用後所形成的 (B)主要成分是氮、氫及少量的碳 (C)可以做為火力發電的燃料 (D) 屬於非再生能源。9. （ ）能源並非取之不盡，因此我們必須具備正確的能源使用觀念。試問下列何者不是能源利用的趨勢？ (A) 提高發電的能源效益 (B)養成節約能源的習慣 (C)開發替代性的新能源 (D)以樹木代替火
15、力發電的燃料。10. （ ）現今環保意識高漲，興建發電廠的同時也必須考量到環境保護，下列何種發電方式較不會造成溫室效應？ (A)太陽能發電 (B)燃煤發電 (C)燃油發電 (D)天然氣發電。11. （ ）煤和石油是現代生活中不可或缺的能源，關於兩者特性的敘述，下列何者是錯誤的？ (A) 都是非再生能源 (B)煤屬於初級能源，石油屬於次級能源 (C)都是古代生物的遺骸經化學作用轉化而來 (D)都可以用來供作燃料。12. （ ）墾丁海域的珊瑚曾經大量死亡是由於何種因素造成？ (A) 火力發電的煤灰造成水質汙染 (B)核能發電所排出的熱廢水，造成海水溫度上升 (C)核能發電的輻射汙染 (D) 水力發
16、電時，水力的衝擊太大。13. （ ）下列何者不是原油提煉後的產品？ (A) 煤 (B)汽油 (C)柴油 (D)液化石油氣。14. （ ）目前臺灣地區的核能電廠用來發電的能量，來自於下列何者？ (A) 原子核的電子轉移 (B)原子核與電子的撞擊反應 (C)原子核的分裂反應 (D) 原子核的融合反應。15. 大自然的資源經過人類世世代代不斷的開發與應用，讓人們不但生活便利，而且科技發展也不斷的演進。然而，現在人們開始發現許多能源有消耗殆盡的危機；因此，科學家也正積極努力研發各種再生性能源的回收與應用。請根據所提供的資料，回答下列問題：( )(1)關於各種再生能源的敘述，下列何者是錯誤的？ (A)
17、風力發電的穩定性高，且成本也便宜，因此可以多加開發 (B)地熱發電是地熱能源的實際應用方式之一 (C) 水力發電是利用水的位能轉換成動能，帶動發電機的轉動而發電 (D) 陽光充足地區，可用集熱器收集太陽能來利用。( )(2)目前被人類大量開發利用來發電的最傳統再生能源為何？ (A)水力發電 (B)風力發電 (C)地熱發電 (D) 生質能發電。16. 甲.火力發電；乙.水力發電；丙 .核能發電；丁.風力發電；戊 .地熱發電；己.生質能發電。試依代號回答下列問題：( )(1)甲己中，利用再生能源發電的方式共有幾種？ (A)2種 (B)3種 (C)4種 (D)5 種。( )(2)產生電力的過程中，成本較低且安全，但產生的廢物容易造成酸雨的為何？ (A)甲 (B)丙 (C)戊 (D)己。( )(3)將植物體的殘渣或動物的排泄物，經發酵作用產生沼氣，再經由燃燒過程產生熱能的發電方式為何？ (A) 甲 (B)丙 (C)戊 (D)己。
