6　能源和可持续发展

能源与可持续发展 面临一个深刻问题 能量究竟是什么 是一些颗粒物吗 是分子构成的某种东西吗 你的认识是 能量是什么 没有人问我 我倒清楚 有人问我 我想说明 便茫然不解了 改编自奥古斯丁关于时间的名言 2 能量守恒定律 能量既不会产生 也不会凭空消失 它只能从一种形式转化为另一种形式 或者从一个物体转移到别的物体 在转化和转移的过程中 能量的总量保持不变 3 思考与讨论 能量既然守恒 不会消失 不会增多 总量保持不变 为什么要节约能源 节约的到底是什么 节约的意义何在 4 家用电器消耗电能 最终转化为内能 散失到环境中去 燃烧过程将化学能转化为内能 运动的物体由于摩擦停止 机械能转化为内能 这些内能不能被收集重新利用 能量虽然守恒 总量不会减少 但一些能量可以被人类利用 另一些却不能再利用 5 一 能量耗散和品质降低 热力学第二定律表明 自发进行的过程从有序向无序发生 机械能 电能等是有序度较高的能量 转化成无序度较大的内能 分散在环境中的内能不能被重新利用 这种转化过程叫能量耗散 系统从有序状态向无序状态变化可以自发进行 但从无序向有序变化 虽然也能进行 但必须借助第三方 6 内能的利用价值低于机械能 电能等能量的利用价值 内能是一种低品质的能量 能量耗散不会导致能量的减少 但会降低能量的品质 使能量的利用价值降低 能源和能量的含义不同 能量永远不会减少 但能源会逐渐减少 思考 能源是什么含义 与能量的含义有何不同 7 自然界中 能转换成热能 光能 电能和机械能等能量的资源 中国电力百科全书 综合卷 能够产生机械能 热能 光能 电磁能 化学能等各种能量的自然资源 现代经济词典 能产生能量的物质 如燃料 水力 风力等 当代汉语词典 能源就是能的资源 蕴藏能量的自然资源即称为能源 如煤 石油 畜力 水力等 习惯上将煤 油 气 水力称为四大能源 当代科学学词典 8 二 能源与环境 化石能源 9 石油开采 地下煤炭 10 温室效应 冰川融化海平面上升 环境问题 11 多国科学家利用更先进的气候模型分析数据 认为 全球气温将上升至少5 速度比预想中更快 酸雨导致雕像损坏和树木死亡 12 洛杉矶光化学烟雾事件 1943年美国洛杉矶市的250万辆汽车每天燃烧掉1100吨汽油 汽油燃烧后产生的碳氢化合物等在太阳紫外光线照射下引起化学反应 形成浅蓝色烟雾 使该市大多市民患了眼红 头疼病 后来人们称这种污染为光化学烟雾 1955年和1970年洛杉矶又两度发生光化学元素烟雾事件 前者有400多人因五官中毒 呼吸衰竭而死 后者使全市四分之三的人患病 13 伦敦烟雾事件 14 1952年12月5日至9日 伦敦上空受反气旋影响 大量工厂生产和居民燃煤取暖排出的废气难以扩散 积聚在城市上空 伦敦被浓厚烟雾笼罩 交通瘫痪 市民出现胸闷窒息等不适感 发病率和死亡率急剧增加 据统计 当月因这场大烟雾而死的人多达4000人 切尔诺贝利核事故1986年4月26日 乌克兰切尔诺贝利核电厂的第四号反应堆发生了爆炸 辐射尘涵盖了大面积区域 释放出的辐射线剂量是二战时期爆炸于广岛的原子弹的400倍以上 日本福岛核泄露事故2011年3月 里氏9 0级地震导致核电站反应堆发生核蒸汽泄漏 辐射性物质进入大气 通过风传播到中国大陆 中国台湾 俄罗斯等一些地区 15 三 开发新能源 能源 16 一次能源 常规能源 新能源 再生能源 水力 非再生能源 煤炭 石油 天然气 核裂变燃料 二次能源 电力 焦炭 煤气 沼气 蒸汽热水 汽油 煤油 柴油 重油等石油制品 余热 余能等 再生能源 太阳能 生物质能 风能 海洋能 地热能 非再生能源 核聚变燃料 17 太阳能是比较环保又很经济的能源 利用太阳能电板可以将太阳光转化成电能储存起来 充当电源 太阳能 太阳能是来自太阳内部不断进行的热核反应释放的能量 太阳每秒释放能量约4 1026J 质量亏损达400多万吨 太阳辐射到地球的能量每年可以达到1024J 约是全世界煤炭 石油和天然气总含量的130倍 太阳能是绿色清洁能源 对环境的影响很小 18 太阳能电池原理基于光伏效应 由于光照产生电动势的现象 半导体材料的电子把阳光直接转化为电能 1954年4月25日 贝尔实验室示范第一个实用的硅太阳能电池 效率约6 现在已经可以建造效率超过40 的太阳能电池 太阳能电池的发展仍在持续进行 朝向降低成本 提升效率的目标进行