物理与能源开发.doc

物理与能源开发物理与能源开发 2011年03月04日物理科目不仅是高考的必备，在国家科技与军事更是在各个领域有着广阔的前景。对于我国能源可持续发展，物理学的应用无疑可以做出重要贡献，诸如我国需要大力节能，以控制能耗总量；大力发展洁净新能源，以改善能源结构；积极推进传统能源的洁净化，以减少污染；加强能源资源勘探，以开发潜在能源等。 记得上课时物理老师对爱因斯坦光的量子理论初步提及过，激起了我的兴趣。我查阅有关量子理论的知识，当老师在介绍串并联电路的混搭使用及简要提及发光二极管的正反向不同现象时，资料记载当太阳光的光子被适当的材料吸收后，其能量转换到电子身上；这是发光二极管的理论基础，亦为光伏发电的理论基础。感觉到自己学习的内容也可以和生活实际，国家建设，能源的开发和利用相结合时，我感到异常的兴奋，自己也更深入到科学中，探索其中的奥秘。 在查阅网络资料时，偶然间看到了杜祥琬的一篇论文。他强调，1905年，爱因斯坦提出狭义相对论及其著名的质能关系表达公式E=MC2，开创了原子核物理和核能应用的新时代，这亦是人类未来新能源科学研究的开端。杜祥琬阐述说，19世纪末，科学家相继发现了X射线、放射性和电子。此后，公元1911年，卢瑟福提出了原子的核式模型；1913年，玻尔完善了原子结构理论；1932年，查德威克发现了中子、海森堡和伊凡宁柯分别独立提出了原子核由质子和中子组成的模型；1934年，约里奥居里夫妇成功地用人工方法产生了放射性同位素；1939年，哈恩和斯特拉斯曼在实验中发现中子轰击下的铀核裂变以及梅特纳和弗里什的理论解释。人类在对核结构和质量的研究中认识到这样一个规律原子核结合能随原子量变化：一个重核分裂成两个中等质量的核时，会释放能量；某些轻核聚合成一个较重的核时，会释放能量，而且一次核聚变时放出的能量要比核裂变时大4倍以上。 当今社会，资源的开发必须与环境相结合，做到可持续发展。这提醒我们一点就是资源的开发必须与环境保护相结合，那样才能更受人民的青睐。目前，已做出实际贡献核能是基于核裂变反应堆的核电站：在世界电力结构中，核电已占总电力的16%。其中，法国核电已占其总电力的70%；我国决策发展核电的时间较晚，目前核电仅有总电力的1%，2020年将达约4%。他说，基于核聚变反应堆的聚变电站，有可能成为人类的终极能源，然而估计在50年之后，受控核聚变才能开始作为清洁能源使用。 此外，根据我们日常的生活用需，太阳能能源也被广泛的运用到生活实际中，太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。但是，由于太阳能有分散性,到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。而且还不稳定：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，效率低和成本高。所以现在太阳能的利用还不是很普及。利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题，但是太阳能电池在为人造卫星提供能源方面得到了应用。太阳能是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应过程产生的能量。 作为新能源的开发和利用，除太阳能之外还有很多不同的领域。可以制造氢能源，氢能源潜力巨大，但将其他物质转化为氢并不容易。自然界中不存在纯氢燃料，从石油或天然气中获得氢，在今天是最便宜的方法，但会产生二氧化碳。氢燃料电池的效率，是内燃机的两倍多。在冰岛，丰富的可再生能源使“氢经济”成为可能。还可以用海浪发电，海洋蕴含着巨大能量，其中大约有可以开发利用，同时还不会污染环境。还有就是开发垃圾燃气，自旧石器时代，我们就一直在燃烧生物质今天绝大多数的生物质能仍来源于木材，但现在我们要做的，是怎样利用这些农业废料和草本植物来发电。这些物质与化石燃料一样，燃烧时会产生二氧化碳。但生物质燃烧时释放的二氧化碳，可通过其生长时吸收的二氧化碳获得平衡等等。 中国能源问题出路，政策法规是保障，新能源的开发利用是关键，而技术和资金则是推动力出路在于科学技术的进步。其中最实在的问题，需要我们每位同学共同努力，学了物理学以后，对于自然界许多现象和规律固然会有所了解，可以加以运用，同时更会激发我们，渴望对不了解的现象和规律去进一步研究、探索和思考更重要的是，从学习物理学得到的训练，会增加我们看待和处理事物时的理性成分真正学懂物理学中认真，求实和创新的精神，并且使它成为自己的