师：同学们好，今天我们一起来学习第十八章能源与可持续发展第一部分——了解能源。本节课标要求我们探讨人类生产生活对能源的依赖，以及能源利用的起始时间和发展历程。

　　大约在四五十万年前，人类学会用火，通过钻木取火将机械能转化为内能供自身使用。200多年前，蒸汽机引发世界性工业革命；内燃机出现后，化石能源成为主体能源，通过燃烧将燃料化学能转化为内能推动机器做功。19世纪以来，发电机发明，人类把不便运输的化石能源转换为便于输送的电能，各种用电器不断涌现，电能得到大规模使用，极大促进了人类发展。

　　到20世纪初，科学家发现某些原子核结构改变时会释放巨大能量，同等质量下核燃料释放能量比煤炭多得多，人类由此进入开发利用核能的新纪元。可见，人类社会前进与能源利用紧密相关。

　　下面来看几种熟悉的能源，能否找到合适依据对它们分类并说明分类依据呢？从能源是否循环使用以及能否从自然界源源不断得到补充的角度，也就是从能源性质上，可将能源分为可再生资源和不可再生资源。可再生能源能从自然界源源不断获得或循环使用，比如太阳能、风能、水能，它们都能在自然界不断获取，所以是可再生能源。煤炭是经过亿万年地质年代形成的化石能源，使用后短期内难以再生，属于不可再生能源。石油和天然气与煤炭相似，也属于不可再生能源。地热能由地球内部热核反应形成，能源源不断获得，短期内不会消失，属于可再生能源。

　　这是从能源性质分类，我们还能从能源利用的技术状况把能源分为常规能源和新能源。常规能源是现在已大规模使用的能源，新能源是随着技术进步逐渐被人类利用的能源。按照这个标准，太阳能大规模使用是近几十年的事，属于新能源；风能过去被利用过，后来被替代，现在又有新利用方式如风力发电，所以也是新能源；水能多年来一直大规模使用，属于常规能源；煤炭以及石油、天然气等化石能源同样是多年广泛使用的能源，属于常规能源。地热能近几十年才被大规模使用，属于新能源。

　　还有其他分类方法吗？我们可按照能源利用对环境的污染情况分类，分为清洁能源和非清洁能源。太阳能、风能、水能在使用过程中无污染物排放，也无废弃物，属于清洁能源；煤炭、石油、天然气等化石能源燃烧时会放出二氧化碳、二氧化硫和粉尘等废弃物，还有固体废弃物，对环境造成较大污染，属于非清洁能源；地热能使用过程中不产生固体废弃物，不对环境造成污染，属于清洁能源。

　　刚才大家的分类方法有和这三种相同的吗？除了以上三种分类方法，相信同学们还能找到其他分类方式。以上是熟悉的能源，实际生活中使用的能源不止这些，也能用合适分类方法对其他能源分类。20世纪后，核能、太阳能等清洁能源逐渐替代非清洁能源，在生产生活中得到广泛开发利用。接下来了解一下核能。

　　原子核由质子和中子构成，中子不带电，质子带正电，众多带正电质子挤在小原子核中会产生很大排斥力，可它们还能紧密结合，说明原子核的核子之间有强大能量束缚。一旦原子核结构改变，这些能量就会释放，具体改变方式有核裂变和核聚变两种。

　　第一种情况是核裂变，用中子轰击质量较大的原子核，原子核裂变为两个以上中等质量的原子核，并释放巨大能量。实验表明，铀核裂变时，除释放能量外，每个铀核还同时释放两到三个中子，这些中子又能使其他铀核裂变，放出更多中子。若附近有足够多铀核，裂变会自行持续，像雪崩一样，千万个铀核在极短时间内相继裂变，这种现象叫链式反应。

　　看视频，如果对链式反应不加控制，会在极短时间内释放巨大能量引发威力强大的爆炸，原子弹就是根据这个原理制成的。第二种核能释放方式是氢核聚变，几个质量较小的原子核聚合为质量较大的原子核时也会释放巨大能量，比如氢弹就是利用核聚变释放能量。

　　大家知道核弹破坏力有多大吗？它的工作原理是什么？先看原子弹，要知道其威力需了解TNT当量。一颗普通手榴弹TNT当量约300克，能炸毁一台普通汽车。再看这两颗原子弹，左边代号“小男孩”，1945年8月6日投放于广岛，长约3米，直径0.7米，重4100公斤，其中铀 - 235含量64公斤，但TNT当量仅有约1.5万吨，利用率不足1.2%。右边代号“胖子”，在首枚原子弹投放三天后扔向长崎，长约3.25米，直径1.52米，重4545公斤，其中钚 - 239含量6.1公斤，TNT当量约2.2万吨，利用率仅17%。因威力过大，人类仅在实战中使用过这两颗原子弹。

　　核武器引爆后分四个阶段释放强大威力。首先是光辐射与火球半径，引爆瞬间会出现比太阳表面还炙热的火球，瞬间笼罩周边，人来不及反应就会被蒸发。接着是重爆冲击半径和热辐射半径，在此范围内会有炸毁的玻璃碎片与砖瓦碎块扑面而来，巨大波动将热气层推向11公里外。若有人在远处观看，可能只会短暂失明和三级烧伤，因为皮下神经组织已被烧毁。这只是一颗TNT当量为1.5万吨原子弹的威力。

　　对比美国号称“炸弹之王”的MK41热核武器，又称B41氢弹，简直天壤之别。B41氢弹是美国制造过最大的热核武器，TNT当量约2500万吨，按当量计算，差不多是“小男孩”原子弹的1600余倍。氢弹引爆后，会对火球直径7公里范围内的物体造成蒸发式伤害，对35公里范围内人群造成重度烧伤，还没等感受痛苦，就会被冲击波再次致命伤害。冲击波产生的气压波动叫超压，会以超音速向四周扩散，夹杂硬物冲向人群。仅1PSI的超压就能震碎玻璃，此范围内会产生约5PSI超压，能使周围大多数普通建筑瞬间倒塌。随后超压波动将热气层推送至以爆炸点为直径的96公里之外，可见B41氢弹威力之可怕。

　　对于投放这种超大型核武器，有严格把控，一般会计算好爆炸高度，在空中引爆可借助地面反射加强威力。即便如此，投放者仍有一定概率有去无回。比如名为AN602的“炸弹之王”，别名“沙皇炸弹”，代号“大伊万”，是人类制造过最大的氢弹。投放时配备巨型降落伞为驾驶员争取撤离时间，但投放者仍带着近一半的生还几率才完成测试。