課程名稱：常用的能源 編授教師： 中興國中 楊秉鈞.

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1 課程名稱：常用的能源 編授教師： 中興國中 楊秉鈞

2 自然資源  自然資源： （1）自然資源：在自然界中，人類所能利用的物質與能量 （2）再生能源與非再生能源：依能源是否能循環再使用區分  能源： ，可源自 與 。  再生能源：取之於自然，生生不息。  、 、 、 、 、 。  非再生能源：存量有限，日漸枯竭，難以再生。  、 、 、 。 能量的來源 物質 能量 太陽能 風力 水力 地熱 生質能 海洋能 煤 石油 天然氣 鈾礦 不虞匱乏 日漸枯竭

3 初級能源與次級能源 （3）初級能源與次級能源：依能源轉換程度區分  初級能源：天然形成，不需轉化就能使用  次級能源：將初級能源轉化而成  如：電能、 汽油、液化石油氣 。 （能量的來源）

4  非再生能源 －煤 －石油和天然氣 煤：會燃燒的石頭

5 非再生能源 煤  非再生能源： （1）非再生能源： （煤、石油、天然氣）和鈾礦 （2）煤：  成因： 古代石炭紀（2～3 億年前） 遺骸埋在地下沉積物  經由長時間 、 形成的  成份：主成分 及 其他元素。  含碳量愈高，燃燒釋放熱量愈多  主要用於火力發電  比較：煤是古代植物轉變而成；木炭是木材經而 形成的 化石燃料 植物 高溫 高壓 C H、O、N、S 乾餾

6 非再生能源 石油和天然氣  非再生能源： （3）石油與天然氣：  成因：古代 和 遺骸埋在地下沉積物  經由長時間 、 形成的  石油成分：主成分 ；及 其他元素。  天然氣成分 ：主成分 可燃性氣體  俗稱 。 浮游生物 動、植物 高溫 高壓 C、H 化合物 N、 O、S 甲烷 CH4 天然瓦斯

7 石油的分餾 （媒體；1，6’58” ；2）  石油的分餾： （1）分餾原理：成分物質 不同而分離  分餾為 變化  採 溫度收集，收集物為 物 （2）分餾塔收集物之沸點高低：（碳數多寡） 。 沸點 A B C D E F 殘餘產物、瀝青 煉油氣、液化石油氣燃料 石油醚、輕油、汽油 煤油、航空汽油 柴油 石蠟、潤滑油 原油蒸發物 G 火爐 原油 沸點愈高 碳數愈多 沸點愈低 碳數愈少 物理 區段 混合 沸點： 30～200℃ 沸點：250～400℃

8 石油的分餾 比較  石油的分餾： （3）比較： 分餾 蒸餾 乾餾 反應變化 熱量變化 原理 成份物質 沸點差異 有機化合物 的裂解 應用
石油的分餾 比較  石油的分餾： （3）比較： 分餾 蒸餾 乾餾 反應變化 熱量變化 原理 成份物質 沸點差異 有機化合物 的裂解 應用 混合物分離法 實例 石油分餾 海水淡化 木炭製作 說明 收集物為混合物 收集物為純物質 物理變化 物理變化 化學變化 吸熱 吸熱 吸熱 （媒體：1，5’3”）

9 汽油的爆震現象 Knocking  爆震現象： （1）意義：汽油在汽缸中燃燒不均勻，會出現 現象，會使動 力效率降低並傷害引擎。 （2）辛烷值（ ON 值）：用來表示汽油抗爆程度的比較標準  數值：0 ～ 100（異辛烷定為100；正庚烷定為 0）  辛烷值愈高的油品，表示抗爆震性 。  辛烷值愈高的油品，燃燒時對引擎的傷害 。  95 無鉛汽油之抗震爆強度相當於標準油中： 含有的 ％ 異辛烷及 ％的正庚烷之抗震爆強度 （3）抗震劑：  若含鉛：添加四乙基鉛，能提高辛烷值，但造成空氣污染  若無鉛：稱為無鉛汽油，須與引擎配合不得隨意添加  現行油品的抗震程度： 爆震 愈好 愈小 95 5  抗震程度： 無鉛 < 95無鉛 < 98無鉛 （媒體；1，28” ）

10  核能與核能發電 非再生能源 －核能

11 非再生能源 核能  非再生能源－核能： （1）原子核 ：不穩定的原子核放出放射線，直到變成穩定的元素  放射線的三個種類與性質：拉塞福發現 衰變 種類 α射線 β射線 γ射線 本質 氦原子核 電性 帶正電 帶負電 不帶電 穿透力 最弱 中 最強 光速電磁波 無質量 高速電子束

12 非再生能源 核能  非再生能源－核能： （1）原子核衰變：  αβγ放射線的穿透力比較示意圖：強度 。  α射線以一張紙可阻擋、β射線 3mm鋁片可阻擋  γ射線以100cm 鋼筋混凝土或20cm鉛板可阻擋  衰變使原子核質量減少（不符合質量守恆），產生新的元素， 並產生巨大的能量 紙 鋁 鋼筋混凝土

13 質能互換  非再生能源－核能： （2）質能互換：  提出者：愛因斯坦  內容：物質與能量能夠互相轉換，稱為「 」。  核反應所減少的質量可以轉變成能量  質能互換公式： 質能互換 愛因斯坦 Albert Einstein 1879－1955 符號 E m C 單位 焦耳 J 公斤 Kg 光速 m/s

14 核能發電  核能發電： （1）核反應：  核衰變：有些同位素的原子核，會放出放射線，直至穩定  說明例，原子核釋出一個α粒子時：（ ） 其原子序變化？ ；質量數變化？ 。  α或β衰變發生時，都會放出 射線 減少 2 減少 4 α ？ 質量數守恆 原子序守恆

15 核能發電  核能發電： （1）核反應：  核分裂：大原子核分裂成小原子核，如： 。  核融合：二個小原子核融合成大原子核，如： 。
 核能發電： （1）核反應：  核分裂：大原子核分裂成小原子核，如： 。  核融合：二個小原子核融合成大原子核，如： 。 （媒體：1，39” ） 核能發電廠 太陽 中子 原子核 核分裂 核融合 極高溫下發生

16 核能發電  核能發電： （2）核能發電：  核反應燃料：3～5 ﹪的 。（ ）  核能：在核反應器中，利用 方式產生熱能，使水 變成水蒸氣，以推動汽輪機，帶動發電機而發電  慢中子撞擊鈾－235 使原子核發生連鎖反應 （媒體：1，50” ；2，1’11” ；3，1’20”） 濃縮鈾－235 增加分裂機會 核分裂 （ 鈾礦，含 U－235含量 0.7％ ） neutron

17 核能發電  核能發電： （2）核能發電：  發電基本原理：  反應爐外圍有2公尺厚的鋼筋混凝土圍阻體，防止輻射線外漏。  核廢料仍有放射性，需要妥善處理  台灣目前有 座運轉中的核能電廠 （媒體：1，5’5” ；2，1’42” ；3，8’54” ；4，56”） 含鎘、硼材質， 可吸收過多中子 控制棒 蒸氣產生 核燃料 反應爐 壓縮槽 冷卻水泵 蒸氣 發電機 冷卻水 （海水） 汽輪機 U－235燃料棒 三

18 範例解說 1.如圖所示，α、β、γ放射線分別沿著如圖的軌跡，射入兩磁極中間， 則三射線 所受磁力的方向為何？ 射線 α β γ 偏向  右手開掌定則 向上 向下 不偏 α、β、γ 北 α、β、γ 北 F B I I F B 2.（ ）下列有關核能發電的敘述，何者錯誤？（A）核燃料可產生比同 質量的煤或石油更多的能量 （B）核電廠的反應爐須使用能阻擋 放射線的圍阻體來遮蔽 （C）核燃料中具放射性的原子經核反 應後，變成不具放射性的原子（D）為了抽取大量水以冷卻發電 機組，核電廠常建立於海邊或河邊。 C

19 範例解說 3. 1公克的物質若完全轉換成能量，相當於 焦耳。
3. 1公克的物質若完全轉換成能量，相當於 焦耳。 1公克的鈾－235完全分裂後所產生的能量： 和燃燒 2000公斤的石油， 或 3000公噸的煤炭的能量， 或是看 23 萬小時電視（100瓦特）的電能是相同的。 4. a公克的 A 原子若發生衰變時，衰變成b公克的 B 原子及放出 c公克的放 射線。則轉換的能量為 焦耳。

20 範例解說 5.（ ）有一不穩定的放射性元素 原子核在衰變過程中，只放出α 射線（α＝ ）。下列何者為 原子核衰變後之Z原子核 ？（ 之左上角數字為該X原子核中質子數與中子數之和， 左下角數字為該原子核中的質子數） （A）　　 （B） （C）　　 （D） 。 A 原子核釋出一個α粒子時：（ ） 其原子序變化？ ；質量數變化？ 。 減少 2 減少 4

21  發電的形式 所謂「抽蓄發電」： 係利用上、下兩座不同高度的貯水池(上池、下池)之間的位能，使上池的水流流至下池的電廠而發電，以供應白天用電尖峰時刻的需求，等到夜間離峰時刻，再利用由核能及火力發電的剩餘電力將下池的水抽回上池，以便白天再發電。。 明潭抽蓄發電廠

22 發電的形式  發電的形式： （1）能量轉換的過程：  核能發電： 能  能 能  能。  火力發電： 能  能  能  能。 核 熱 動 電 化學 熱 動 電 燃燒化石燃料  易造成酸雨（pH＜5） 及煤灰的汙染

23 發電的形式  發電的形式： （1）能量轉換的過程：  水力發電供電： 能  能  能 位 動 電 （不經熱能）

24 發電的形式  發電的形式： （2）台灣日常生活用電的來源：  用電來源比例： 發電＞ 發電＞ 發電。  統計圖表： 燃料仰賴進口 火力
 發電的形式： （2）台灣日常生活用電的來源：  用電來源比例： 發電＞ 發電＞ 發電。  統計圖表： 燃料仰賴進口 火力 核能 水力

25  再生能源 ─ 冷水 ── 熱水 ↘↘ 太陽 能板 陽光

26 再生能源的種類與示意圖  再生能源： （1）再生能源的種類：  太陽能  風力  水力  地熱 生質能  海洋能 （2）再生能源示意圖：      

27 生質能與海洋能  生質能： （1）意義：將 ，經化學反應後所產生的能量。 （2）來源：  直接燃燒牲畜糞便、農作物殘渣、垃圾等  由能源作物（如大豆、向日葵），提煉生質柴油  種植甘蔗或玉米，可製成 ，可作為汽車燃料。  海洋能： （1）意義：利用海水的漲、退潮的 ，轉換為電能 （2）應用：潮汐、溫差、海浪、海流來發電：如潮汐發電。 有機物 酒精 重力位能 漲潮 儲水池 退潮 水流方向 水流方向

28 各種能源的比較  各種能源的比較： （媒體；1，24’ ） 核能 風力 水力 生質能 優 點
 成本低  燃料體積小  運送容易  排放廢氣少  無污染  無污染  單位成本低  防洪灌溉  較環保  來源豐富  技術簡單 缺點  熱污染高  廢料難處理  核災變嚴重  建廠成本高  土地需求大  輸電成本高  供電不穩 （風速限制）  妨礙鳥飛行  築壩成本高  地理限制  妨礙生態  仍空氣汙染  需土地種植

29 課程結束