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何謂能源? 具有作功的能力 初級能源 次級能源 能量可以轉換但總 能量不變 煤的乾餾 煤的乾餾 氣態的煤氣 液態的煤溚 氫氣（H2） 甲烷（CH4） 芳香烴類 固態的煤焦 煤 焦 煤與乾餾後的煤焦 萘分子 C10H8焦油腦 極強的殺菌力 水煤氣＝一氧化碳＋氫氣 燒得紅熱的碳噴上水的時候，會產 生這樣的反應： C＋H2O→CO＋H2， 生成物的一氧化碳和氫的混合氣體 就叫做水煤氣。 有毒無味，需加入有臭味的氣體辨別 二乙基硫 石油 天然氣 天然氣的主要的成分 為甲烷（CH4）及少 量乙烷（C2H6）。 天然氣是一種優良的 燃料，也可作為工業 上合成汽油及其他各 種化學品如氨及甲醇 等之用。 液化石油氣(LPG)，又稱液態瓦斯主要成分為 丙烷C3H8、丁烷C4H10 常與石油與煤礦共 同蘊藏於地表，主 要成分為烷類。 常用燃料的熱值比較表 影片：環保人造石油 2分58秒 震爆現象（knocking） 汽油辛烷值 科學家定義出「辛烷值」來代表汽油的 抗震能力。汽油的辛烷值越大，表示它 的抗震能力越好 含鉛汽油:加入抗震劑－四乙基鉛 （Pb(C2H5)4），以提高汽油的抗震能力 異辛烷的抗震性較佳，故將異辛烷之辛烷值訂 為100，而正庚烷的抗震能力較差，其辛烷值 訂為0。 把95%的異辛烷與5%的正庚烷混合，得到的汽 油其辛烷值為95，而與此混合液具有相同抗震 能力的汽油就稱為95無鉛汽油。 油品抗震值與含體積比95%異辛烷與體 積比5％正庚烷汽油相似者稱為95汽油。 92汽油亦同。 化學反應熱△H △H＝生成物的熱含量總和－反應物的熱 含量總和 △H＞0，表示生成物的熱含量總和大於 反應物的熱含量總和，為吸熱反應 △H＜0，表示生成物的熱含量總和小於 反應物的熱含量總和，為放熱反應。 若此化學反應為物質與氧的燃燒反應， 則此△H又可稱為物質的「燃燒熱」。 吸熱與放熱反應的能量變化 吸熱反應 生成物 能 量 吸熱△H>0 反應物 反應方向 放熱反應 能 量 反應物 放熱△H<0 生成物 反應方向 甲烷燃燒的「熱化學方程式」 經由氧化還原方式 以提供電能的裝置 拋棄式 電池 充電式 電池 一次電池 二次電池 電池 處理 發展中的 新電池 回收 化學電池的原理 電池的種類 第一種為不可充電式 電池，又稱為一次電 池，，如乾電池，鹼 性乾電池等。 第二種為可充電式電 池，又稱為二次電池 或蓄電池，此種電池 放電後可進行充電而 再次使用，如鉛蓄電 池及鎳鎘電池 乾電池 一般的乾電池可稱為 碳鋅電池、鋅錳電池 或勒克郎舍電池，提 供的電壓為1.5伏特。 乾電池的優點是價格 便宜，攜帶方便。缺 點為電量小及電壓不 穩 乾電池 + 2 NH Cl + Zn → Mn O + 2 NH 2 MnO 2 (S ) 4 2 3 + H O + ZnCl 3 2 電壓1.5V 避免鋅殼與 二氧化錳直 接發生反應 (短路) 2 .鹼性電池 鹼性電池提供電池電 壓為1.5伏特。鹼性 電池的電解液改成鹼 性的氫氧化鉀或氫氧 化鈉。 鹼性電池有許多的優 點，如放電時電壓穩 定、儲存壽命長 鹼性電池（以KOH代替NH4Cl） 4MnO2( S ) H 2O(l ) 2Zn( S ) 2Mn2O3( S ) Zn(OH ) 2( S ) ZnO( S ) 電壓1.5V 壽命比一般乾電池長 水銀電池 HgO( S ) Zn( S ) Hg(l ) ZnO( S ) 電壓1.35V 水銀電池與氧化銀電池 水銀電池是第一個商業 化的迷你電池，提供電 池電壓為1.35伏特。 銀電池與水銀電池具有 相似的電池結構，也能 夠提供穩定電壓約為 1.5伏特 銀電池的價格昂貴， 但其穩定而低污染的優 點，已逐漸取代水銀電 池成為高級電子產品的 供電來源。 鋰碘電池，簡稱鋰電池，是由碘與 金屬鋰所組成。電解質是一片薄層碘化 鋰晶片，介於陰極與陽極之間，如圖示。 當電流流通時，陰極附近的碘被還原成 碘離子，而固定於鎳網（陽極）上的金 屬鋰則被氧化成鋰離子，輸出電壓約為 3.0V。由於碘化鋰的電阻較高，輸出電 流較為微弱，但是非常穩定。因此，鋰 電池極適合作為心律調節器的動力來源， 一旦植入胸膛，約可使用十年不須更換， 然而由於鋰碘電池充電較為困難，因此 使用後無法在繼續充電使用。 鋰為陽極，而碘為陰極。 乾電池的使用 鉛蓄電池 鉛蓄電池主要是做為汽機車的電力來源。它 以金屬鉛作為陽極（正極），以二氧化鉛為陰 極（正極），並使用濃度30％的硫酸水溶液作 為電解液。 鉛蓄電池總共有六組電池槽串連而成，每組電 池槽提供的電壓約為2伏特，所以一個鉛蓄電 池可輸出約12伏特的電壓值。 鉛蓄電池 PbO 2( S ) 放電 Pb( S ) 2 H 2 SO4( aq) 2 PbSO 4 ( S ) 充電 2 H 2O(l ) 電壓2V 一般完整鉛蓄電 池可提供12V 鎳鎘電池 鎳鎘電池提供的電壓 為1.2伏特。它以金 屬鎘為陽極（負極）， 氫氧化鎳為正極，亦 以氫氧化鉀溶液為電 解液。 可以輸出穩定的電壓 及電流，但使用時須 注意要將電力完全用 完再充電，才能延長 電池的壽命。 NiO 2(S) Cd(S) 2H2O(l) Ni(OH)2(S) Cd(OH)2(S) 電壓1.3V 優點：比鉛蓄電池耐用完全密封 並與銀鎘電池相似。 鋰二次電池 記憶效應 鎳鎘電池因具有強烈的記憶效應，很容易因充放電不 良，而造成可用容量降低，須約在使用十次後，做一次完 全充放電，若已有記憶效應時，則可以連續做三次至五次 完全充放電來釋放記憶。 鎳氫電池因記憶效應較弱，因此約在使用過約五十次 時，做一次完全充放電即可。 而鋰電池因沒有記憶效應，所以千萬不要放電，否則 只會破壞電池結構，損耗電池的使用壽命。 記憶效應 電池充飽電 黃色是新充的電力 也是只剩下的電力 紅色是上次所剩 下的殘餘電力 手機及電池的使用壽命有多久？ 正常使用狀況且沒有嚴重撞擊的狀況下， 移動電話廠商設定的使用年限應為5年，在 潮濕多雨的地區，可能對移動電話的使用 年限有影響。移動電話電池的使用壽命與 電池的種類及充電次數有關，如果您使用 鎳氫電池，大約充電500次後就必需再購買 新電池，鎳鎘電池則可充電1500次，鋰電 池則可充電300-500次。 廢棄電池的污染及回收 理想的新電池 太陽能電池 燃料電池 太陽能電池 以太陽能電池為動力的計算器及 其內部所使用的矽晶片（右） 優點： • 不消耗任何化學物 質，無污染，能量 豐沛。 • 可利用日間陽光， 經由太陽能電池對 鉛蓄電池充電，再 轉為其他家用設施 電力。 燃料電池 燃料電池是直接將化 學能轉換成為電能的 一種電池裝置，在陽 極（負極）通入氫氣， 陰極（正極）通入氧 氣，並以氫氧化鉀作 為電解液 燃料電池的優點很多， 如反應後生成水，沒 有環境污染的問題； 能量的轉換效率高達 70％，比傳統火力發 電更節省燃料。 影片：汽車燃料電池車 5分53秒 核能 風力與潮力 水力 地熱 太陽能 核能 融合反應 愛因斯坦之相對論-質能互換 若物體放射出能量， 其本身的質量必減 少，而減少的量與 放出的能量成正比。 這可用著名的方程 式E= mc2 ，亦即光 能與質量互換。在 這裏，E代表能量， m代表物體質量，c 代表光速。 核能 愛因斯坦所提出的質能互換公式： E＝mc2 E：能量（J） m：質（kg c：光速（3x108 m/sec） 如果核反應後損失的1公克質量，可計算 轉換出多少能量： E=（10-3kg）x（3x108 m/sec）2 =9x1013 J =9x1010 kJ 核分裂可以產生巨大而且廉價的能量 影片：英國核融合發電廠 5分46秒 核能之運用-核電廠 長崎原子彈的構造: 影片：日本原子彈爆炸 2分29秒 台灣電廠分佈圖 核電廠的好處 酸雨 溫室效應 空氣污染 太陽能 太陽是地球上的能 源之源。 太陽能將是地球上 最便宜且無污染性 的能源。故不論從 能量或環境保護的 觀點來看，太陽能 將是未來最具開發 潛力的能源。 風力 水力 海洋能 地熱 生質能源 影片：生化電池 1分42秒