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超导现象1911年,荷兰物理学家昂尼斯发现,水银的电阻率并不像预料的那样随温度降低逐渐减小,而是当温度降到4.15K附近时,水银的电阻突然降到零.某些金属、合金和化合物,在温度降到绝对零度附近某一特定温度时,它们的电阻率突然减小到无法测量的现象叫做超导现象.能够发生超导现象的物体叫做超导体.超导体由正常态变为超导态的温度称为这种物质的转变温度(或临界温度)Tc.现已发现大多数金属元素以及数以千计的合金、化合物都能在不同条件下显示出超导性.如钨的转变温度为0.012K,锌为0.75K,铝为1.196K,铅为7.193K.
经典理论对超导现象产生的原因无法解释,为了从微观上对这一现象进行解释,花费了固体物理学家近半个世纪的心血,直到1957年才由巴丁、库珀和施里弗建立了完整的超导微观理论.为此,他们荣获了1972年的诺贝尔物理学奖.
我们知道,在大的电磁铁或电机中,通过线圈的电流很强,为了避免产生过多的热量,线圈就必须用较粗的线绕或采取冷却措施.如果用超导体做线圈,就可以避免这种缺点.现在用超导体制造电机方面的研究工作已取得较大的进展.
超导电缆的研究应用,也有很大进展.超导电缆埋在地下,损耗小,有利于节约能量,保护环境和节约土地.
超导现象在高能物理领域也有重要的应用.用超导线圈制成的电磁铁能产生强大的磁场,对于核聚变时约束等离子体和粒子加速器实验装置都有很大用处.
目前阻碍超导现象大规模应用的主要问题是它要求低温.如果能得到在室温下工作的超导材料,可能会使整个工业的发展发生巨大的变化.对新的超导材料的研究工作,我国已走在世界的前列.
结合文中的内容,回答以下问题:
(1)什么是超导体?
(2)超导体有什么应用?
(3)超导体目前不能大规模应用的原因是什么?
人教版第十七章 能源与可持续发展 复习提纲
一、能源家族
(一)、能源:凡是能提供能量的物质资源。
(二)、分类:
1、按能源的利用方式分为:
一次能源:(直接从自然界中可以获取的能源)(化石能源:煤、石油、天然气;核能;内能、太阳能、海洋能、生物质能)
二次能源:(无法从自然界直接获取,必须经过一次能源的消耗才能得到)电能
2、按是否可再生分:
不可再生能源(化石能源:煤、石油、天然气;核能)
可再生能源:内能、太阳能、海洋能、生物质能
3、按开发早晚的情况还可分为:常规能源(煤、石油、天然气、)和新能源(太阳能、水能、潮汐能、地热能、核能)。
4、化石能源:煤、石油、天然气,是千百年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。
5、生物质能:由生命物质提供的能量。
二、核能
1、原子和原子核
(1)原子的组成:质子、中子、电子组成,质子带正电荷,电带负电荷,中子不带电。
(2)原子核的组成:由质子和中子组成。
2、核能:由于原子核的变化而释放的巨大能量叫核能,也叫原子核。
裂变:用中子轰击重核时,重核会分裂成大小相差不大的部分,同时释放核能。 原子弹:不可控核裂变。
聚变:较轻的核在超高温下结合成新核的过程同时释放巨大的能量。 氢弹:不可控核聚变。
(2)核能获得的途径:
①原子核的核裂变:核电站。②原子核的核聚变:太阳能(太阳表核聚变面)的利用。
3、核电站
(1)利用核能发电的电站。已建成的核电站都是利用重原子核裂变释放的能量发电。
(2)核电站具有的消耗的燃料少、运输量小、成本低、功率大的特点,但需防止放射性物质泄漏,避免放射性污染,确保安全。
三、太阳能
太阳能的优缺点:
来源 | 优点 | 缺点 |
轻核聚变的核能以电磁波的形式辐射出去 | 十分巨大;供应时间长;分布广阔;无需开采、运输安全;无污染。 | 存在分散;太阳能的功率变化大,不稳定,给正常连续使用造成困难;转换效率低;转换系统造价过高。 |
人类利用太阳能的四个渠道:
被直接利用;被海洋、大地吸收;被植物、微生物吸收;使大气、水升腾循环。
直接利用太阳能两种方式:
2、太阳能的转化
使空气变热形成风能;直接使大地变热,使水汽化,太阳能变为内能;被生物吸收成为生物质能等。
四、能源革命 五、能源与可持续发展
1、能源革命
人类历史上,能量转化技术在不断进步,这就在能源革命。
A、第一次能源革命:标识:钻木取火; 主要能源:柴薪; 持续时间:近一万年。
B、第二次能源革命:标识:蒸汽机的发明;主要能源:煤、石油、天然气;持续时间:二百多年
C、第三次能源革命:标识:核能的使用 主要能源: 持续时间:到现在
2、能量转移和能量转化的方向性: 例如:汽车制动时,由于摩擦而使一部分动能变为地面和空气的内能,这部分内能就不能再次开动汽车。
3、节约能源:由于能量转移和能量转化的方向性,目前作为人类主要能源的化石能源正逐渐被消耗,所以节约能源,已成为紧迫部问题。
出路:提高能源的利用率,开发新能源,特别是开发利用核能和太阳能。
4、能源消耗对环境的影响
(1)环境污染:燃料燃烧过程中会产生有害气体,不完全燃烧还会产生粉尘,污染大气,危害人体健康,影响动植物正常生长。
(2)环境影响:水土流失,土地沙漠化。
(3)环境保护的主要措施:改进燃烧设备,尽量使燃料充分燃烧;加装消烟装置,减少烟尘排放量。普及使用煤气和天然气,以代替家用煤炉。集中供热,以减少烟囱数目,既提高了燃料的利用率又减少了污染。开发利用污染小的新能源。
5、未来的理想能源
理想能源满足的四个条件:
第一,必须足够丰富,可以保证长期使用;第二,必须足够便宜,可以保证大多数人用得起;第三,相关的技术必须成熟,可以保证大规模使用;第四,必须足够安全、清洁,可以保证不会污染环境。
人教版第十七章 能源与可持续发展 复习提纲
一、能源家族
(一)、能源:凡是能提供能量的物质资源。
(二)、分类:
1、按能源的利用方式分为:
一次能源:(直接从自然界中可以获取的能源)(化石能源:煤、石油、天然气;核能;内能、太阳能、海洋能、生物质能)
二次能源:(无法从自然界直接获取,必须经过一次能源的消耗才能得到)电能
2、按是否可再生分:
不可再生能源(化石能源:煤、石油、天然气;核能)
可再生能源:内能、太阳能、海洋能、生物质能
3、按开发早晚的情况还可分为:常规能源(煤、石油、天然气、)和新能源(太阳能、水能、潮汐能、地热能、核能)。
4、化石能源:煤、石油、天然气,是千百年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。
5、生物质能:由生命物质提供的能量。
二、核能
1、原子和原子核
(1)原子的组成:质子、中子、电子组成,质子带正电荷,电带负电荷,中子不带电。
(2)原子核的组成:由质子和中子组成。
2、核能:由于原子核的变化而释放的巨大能量叫核能,也叫原子核。
裂变:用中子轰击重核时,重核会分裂成大小相差不大的部分,同时释放核能。 原子弹:不可控核裂变。
聚变:较轻的核在超高温下结合成新核的过程同时释放巨大的能量。 氢弹:不可控核聚变。
(2)核能获得的途径:
①原子核的核裂变:核电站。②原子核的核聚变:太阳能(太阳表核聚变面)的利用。
3、核电站
(1)利用核能发电的电站。已建成的核电站都是利用重原子核裂变释放的能量发电。
(2)核电站具有的消耗的燃料少、运输量小、成本低、功率大的特点,但需防止放射性物质泄漏,避免放射性污染,确保安全。
三、太阳能
太阳能的优缺点:
来源 | 优点 | 缺点 |
轻核聚变的核能以电磁波的形式辐射出去 | 十分巨大;供应时间长;分布广阔;无需开采、运输安全;无污染。 | 存在分散;太阳能的功率变化大,不稳定,给正常连续使用造成困难;转换效率低;转换系统造价过高。 |
人类利用太阳能的四个渠道:
被直接利用;被海洋、大地吸收;被植物、微生物吸收;使大气、水升腾循环。
直接利用太阳能两种方式:
2、太阳能的转化
使空气变热形成风能;直接使大地变热,使水汽化,太阳能变为内能;被生物吸收成为生物质能等。
四、能源革命 五、能源与可持续发展
1、能源革命
人类历史上,能量转化技术在不断进步,这就在能源革命。
A、第一次能源革命:标识:钻木取火; 主要能源:柴薪; 持续时间:近一万年。
B、第二次能源革命:标识:蒸汽机的发明;主要能源:煤、石油、天然气;持续时间:二百多年
C、第三次能源革命:标识:核能的使用 主要能源: 持续时间:到现在
2、能量转移和能量转化的方向性: 例如:汽车制动时,由于摩擦而使一部分动能变为地面和空气的内能,这部分内能就不能再次开动汽车。
3、节约能源:由于能量转移和能量转化的方向性,目前作为人类主要能源的化石能源正逐渐被消耗,所以节约能源,已成为紧迫部问题。
出路:提高能源的利用率,开发新能源,特别是开发利用核能和太阳能。
4、能源消耗对环境的影响
(1)环境污染:燃料燃烧过程中会产生有害气体,不完全燃烧还会产生粉尘,污染大气,危害人体健康,影响动植物正常生长。
(2)环境影响:水土流失,土地沙漠化。
(3)环境保护的主要措施:改进燃烧设备,尽量使燃料充分燃烧;加装消烟装置,减少烟尘排放量。普及使用煤气和天然气,以代替家用煤炉。集中供热,以减少烟囱数目,既提高了燃料的利用率又减少了污染。开发利用污染小的新能源。
5、未来的理想能源
理想能源满足的四个条件:
第一,必须足够丰富,可以保证长期使用;第二,必须足够便宜,可以保证大多数人用得起;第三,相关的技术必须成熟,可以保证大规模使用;第四,必须足够安全、清洁,可以保证不会污染环境。
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