节能知识1.doc

节能灯是如何节能的？节能灯的学名叫紧凑型三基色电子荧光灯(简称CFL灯)，1978年由国外厂家首先发明的，由于它具有光效高(是普通灯泡的5倍)，节能效果明显，寿命长(是普通灯泡的8倍)，体积小，使用方便等优点，受到各国人民和国家的重视和欢迎，我国于1982年，首先在复旦大学电光源研究所成功研制SL型紧凑型荧光灯，二十年来，产量迅速增长，质量稳步提高，国家已经把它作为国家重点发展的节能产品(绿色照明产品)作为推广和使用。节能灯的工作原理是通过镇流器给灯管灯丝加热，大约在1160K温度时，灯丝就开始发射电子(因为在灯丝上涂了一些电子粉)，电子碰撞氩原子产生非弹性碰撞，氩原子碰撞后获得了能量又撞击汞原子，汞原子在吸收能量后跃迁产生电离，发出253.7nm的紫外线，紫外线激发荧光粉发光，由于荧光灯工作时灯丝的温度在1160K左右，比白炽灯工作的温度2200K-2700K低很多，所以它的寿命也大提高，达到5000小时以上，由于它不存在白炽灯那样的电流热效应，荧光粉的能量转换效率也很高，达到每瓦60流明以上。普通的白炽灯光效每瓦10流明左右，寿命大约在2000小时左右，它的工作原理是：当灯接入电路中，电流流过灯丝，电流的热效应使白炽灯发出连续的可见光和红外线，此现象在灯丝温度升到700K即可觉察，由于工作时的灯丝温度很高，大部分的能量以红外辐射的形式浪费掉了。节能灯除了有白色光之外，还有黄色(暖光)光。一般来说，在同一瓦数之下，一盏节能灯比白炽灯节能80%，平均寿命延长6-8倍，热辐射仅20%。非严格的情况下，一盏5瓦的节能灯光照可视为等于25瓦的白炽灯，7瓦的节能灯光照约等于40瓦的，9瓦的约等于60瓦的。臭氧层破坏的原因南极臭氧洞一经发现，立即引起了科学界及整个国际社会的高度重视。科学家需要对这一问题的许多现象和特征进行探索，如臭氧洞为什么发生在南极地区？为什么臭氧损耗的规模如此之大？为什么每年的南极臭氧洞发生在春季？ 对于这些涉及臭氧损耗的地域性、季节性及其规模的定性和定量研究，是自南极臭氧洞被发现之后的科学热点。最初对南极臭氧洞的出现有过三种不同的解释，一种认为，南极臭氧洞的发生是因为对流层的低臭氧浓度的空气传输到达平流层，稀释了平流层臭氧的浓度；第二种解释认为，南极臭氧洞是由于宇宙射线的作用在高空生成氮氧化物的结果；此外，美国科学家莫里纳（Molina） 和罗兰德（Rowland） 提出，人工合成的一些含氯和含溴的物质是造成南极臭氧洞的元凶，最典型的是氟氯碳化合物（CFCs，俗称氟里昂）和含溴化合物哈龙（Halons）。越来越多的科学证据否定了前两种观点，而证实氯和溴在平流层通过催化化学过程破坏臭氧是造成南极臭氧洞的根本原因。那么，氟里昂和哈龙是怎样进入平流层，又是如何引起臭氧层破坏的呢？我们知道，就重量而言，人为释放的CFCs 和Halons的分子都比空气分子重，但这些化合物在对流层是化学惰性的，即使最活泼的大气组分自由基对CFCs 和Halons的氧化作用也微乎其微，完全可以忽略。因此它们在对流层十分稳定，不能通过一般的大气化学反应去除。经过一两年的时间，这些化合物会在全球范围内的对流层分布均匀，然后主要在热带地区上空被大气环流带入到平流层，风又将它们从低纬度地区向高纬度地区输送，在平流层内混合均匀。在平流层内，强烈的紫外线照射使CFCs 和Halons分子发生解离，释放出高活性的原子态的氯和溴，氯和溴原子也是自由基。氯原子自由基和溴原子自由基就是破坏臭氧层的主要物质，它们对臭氧的破坏是以催化的方式进行的：Cl + O3 ClO + O2ClO + O Cl + O2溴原子自由基也是以同样的过程破坏臭氧，因此，也是催化剂。据估算，一个氯原子自由基可以破坏104105个臭氧分子，而由Halon释放的溴原子自由基对臭氧的破坏能力是氯原子的3060倍。而且，氯原子自由基和溴原子自由基之间还存在协同作用，即二者同时存在时，破坏臭氧的能力要大于二者简单的加和。但是，上述的均相化学反应并不能解释南极臭氧洞形成的全部过程。深入的科学研究发现，臭氧洞的形成是有空气动力学过程参与的非均相催化反应过程。所谓非均相，是指大气中除气态组分外，还有固相和液相的组分。人们对大气中存在云、雾和降雨等早已司空见惯，但这种现象一般发生在对流层。平流层干燥寒冷，空气稀薄，较少出现对流层这些天气现象。但在冬天，南极地区的温度极低，可以达到零下80 oC, 这样极端的低温造成两种非常重要的过程，一是极地的空气受冷下沉，形成一个强烈的西向环流，称为“极地涡旋”（Polar Vortex）。该涡旋的重要作用是使南极空气与大气的其余部分隔离，从而使涡旋内部的大气成为一个巨大的反应器。另外，尽管南极空气十分干燥，极低的温度使该地区仍有成云过程，云滴的主要成分是三水合硝酸（HNO33H2O）和冰晶，称为极地平流层云(Polar Stratospheric clouds)。实际上，当CFCs 和Halons进入平流层后，通常是以化学惰性的形态（ClONO2和HCl）而存在，并无原子态的活性氯和溴的释放。南极的科学考察和实验室的研究都证明，化学惰性的ClONO2和HCl 在平流层云表面会发生以下化学反应：ClONO2 + HCl Cl2 + HNO3ClONO2 + H2O HOCl + HNO3生成的HNO3 被保留在云滴相中。当云滴成长到一定的程度后将会沉降到对流层，与此同时也使HNO3从平流层去除，其结果是造成Cl2 和HOCl 等组分的不断积累。Cl2 和HOCl 是在紫外线照射下极易光解的分子，但在冬天南极的紫外光极少，Cl2 和HOCl的光解机会很小。当春天来临时，阳光返回南极地区，太阳辐射中的紫外射线使Cl2 和HOCl开始发生大量的光解，产生前述的均相催化过程所需的大量的原子氯，从而造成严重的臭氧损耗。氯原子的催化过程可以解释所观测到的南极臭氧破坏的约70%，另外，氯原子和溴原子的协同机制可以解释大约20%。 随后更多的太阳光到达南极，南极地区的温度上升，气象条件发生变化，结果是南极涡旋逐渐消失，南极地区臭氧浓度极低的空气传输到地球的其他高纬度和中纬度地区，造成全球范围的臭氧浓度下降。北极也发生与南极同样的空气动力学和化学过程。研究发现，北极地区在每年的一月至二月生成北极涡旋，并发现有北极平流层云的存在。在涡旋内活性氯（ClO）占氯总量的85% 以上，同时测到与南极涡旋内浓度相当的活性溴（BrO）的浓度。但由于北极不存在类似南极的冰川，加上气象条件的差异，北极涡旋的温度远较南极高，而且北极平流层云的量也比南极少得多，因此目前北极的臭氧层破坏还没有达到出现又一个臭氧洞的程度。因此，南极臭氧洞的形成是包含大气化学、气象学变化的非均相的复杂过程，但其产生根源是地球表面人为活动产生的氟里昂和哈龙，曾经是一个谜团的臭氧洞得到了清晰的定量的科学解释。但是令科学家和社会各界忧虑的是， CFCs和Halons 具有很长的大气寿命，一旦进入大气就很难去除，这意味着它们对臭氧层的破坏会持续一个漫长的过程，臭氧层正受到来自人类活动的巨大威胁。为了评估各种臭氧层损耗物质对全球臭氧破坏的相对能力，科学上采用了“臭氧损耗潜势”（Ozone Depletion Potential, ODP）这一参数。臭氧损耗潜势是指在某种物质的大气寿命期间内，该物质造成的全球臭氧损失相对于相同质量的CFC-11的排放所造成的臭氧损失的比值。在大气化学模式计算中，某物质X的ODP值可以表示为：ODP=单位物质X引起的全球臭氧减少/单位质量的CFC-11引起的全球臭氧减少臭氧损耗物质的大气浓度分布及参与的大气化学过程是