第一节 能源

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地球是一个巨大的能源仓库

　　地球不仅蕴藏着丰富的煤炭、石油、天然气等能源，而且它又是一个巨大的热库.通过火山爆发、间歇喷泉和温泉，热量被源源不断地带到地面上来，人们把地球内部的热能叫做地热能，它不是直接或间接的太阳能，而是地球形成初期就具有的内能，这些内能的总功率大约有320亿千瓦，地下热水和地热蒸汽的能量就近乎地球上煤炭总储量的两倍.地热能是由地球深处的压力和放射性化学元素的衰变而产生的，它是我们已知的第二类能源.它可分为地热蒸汽、地下热水和干热岩三种类型.地热能又是一种再生能源，因此，近年来已经引起世界各国的注意，并把它作为建立未来世界持久能源系统的基础来研究，就象人类当初发现煤炭和石油一样，被看作是人类历史上开辟的又一个新能源，它可直接用在住室取暖、温室、供热和工业上的发电.

　　地球与其它天体相互作用所产住的潮汐能，是我们已知的第三大能源，仅次于太阳能和地热能.我们可利用涨潮和落潮所产生的潮差，推动水能发电机旋转，这就是潮汐发电.我国有丰富的潮汐资源，闻名遗迩的钱塘江大潮，最大潮差可达9米之高，气势十分壮观.从1958年开始.我国就陆续建成了一批小型潮汐发电站.到1983年底已经在浙江、江苏和山东等省建成八座潮汐电站，近几年来又有很大进展.预计在20世纪末，我国可兴建一百座大型潮汐电站，装机容量将达到五十万千瓦到一百万千瓦.

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人类对能源的策略

　　农业时代以前，人类所依靠的能源多属于动植物，均属于地球上的可再生性能源，到工业时代就不同了，虽然整个人类的工业时期大约仅占全部人类历史的0.2%，但这一时期拥有的生活过的人口约占有全部人类历史中总人口的80%，然而所消耗的能量，却占全部人类历史中所消耗的总能量的99.9%以上.人类以与日俱增的速度滥伐林木，绿色能源日渐消耗，而工业的发展依靠的石油、煤炭、天然气等，这些都是不可再生性能源.这些能源实际上是地球在过去几十亿年的长时期内对于所吸收太阳能的积累.地球的储存是有限的，而人类消耗能量的速度已超过了能量再生的速度.

　　一些国家的政府和学术机构（包括我国在内）都已注意到20年后的能源形势，并作出了积极的反应.对21世纪已经提出了各种不同的能源策略，到本世纪的中后期将把太阳能和核能推向主导地位，并也注意到了再生性能源的开发、保护和合理使用.只要人类能认识到问题的严重性并采取积极的态度，能源危机还是可以避免的.

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人类与能源

　　能源是人类得以生存和发展的希望.人类社会已经经历了三个主要的能源时期，这就是柴薪时期、煤炭时期和石油时期.以柴草作为主要能源在人类历史上经历了大约有一万八千年的漫长时期，在这一时期，人类社会发展极为缓慢，生产力水平相当低下.到了18世纪煤炭成了主要能源，并为人类迎来了第一次工业革命，使社会生产力有了大幅度的增长.本世纪50年代以来，煤炭的地位逐渐被石油所取代，不少国家以石油为能源实现了现代化.
与此同时，世界各国都十分重视新能源的研究、开发和利用，太阳能、地热能、生物能、水能、风能、海洋能、原子能等一系列新能源，被看成是新技术革命的一大支柱.所有这些能源都来自于太阳的辐射和地球的远古贮藏.

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太阳是人类能量的源泉

　　人类的主要能源是太阳，太阳给我们带来了光明和温暖，给大地带来了生机.如果没有太阳，地球将变成一个黑暗、冰冷、死气沉沉的世界.太阳不停地向空间辐射能量.每秒钟从它的表面要散发出能量约 焦耳，而地球仅获得不到其中的二十亿分之一，就能使得风云变幻，河川流动，大地温暖，万物生长，

　　自古以来，太阳一直把它的光和热送给了地球，送给了人类，然而人类懂得利用太阳能却经历了长期的探索和研究.我国是世界上利用太阳能最早的国家之一，据古书上记载：早在西周时期人们就创造了一种象四面镜一样的金属盘子，用它聚集的太阳光能把艾绒点着，这是人们通常所说的“阳燧取火”.这是人类利用太阳能最早的一项发明，它在世界科学史上占有重要的地位.

　　本世纪以来，人类对太阳能利用的探索和研究进展迅速.因为它很可能成为未来满足人类需求最大的能量源泉，它每秒钟赐给地面的辐射能就有1.7×10¹⁷焦耳，相当于目前全世界能源总消耗量的几万倍.讫今为止，人类已经研究出三种途径来直接利用太阳辐射能：即光电转换、光热转换和光化学转换.太阳能电池、太阳能热水器、太阳能水泵、固体燃料、液体燃料等等都是这些转换的例证.基于太阳能利用的广阔前景，世界各国对太阳能的开发和利用都投入了大量的人力、财力和物力，美国前总统卡特于1978年率先规定：每年5月3日是美国的太阳日，并计划到本世纪末，美国太阳能的利用将占全国能源总消耗的20%.

　　我国在本世纪50年代就研制成功了硅太阳能电池，并首先利用到人造卫星等尖端技术上.1971年3月3日，我国发射的第二颗人造地球卫星在太空中借助于太阳能电池供电运行了八年零三个月，说明我国利用大阳能电池的技术已达到了世界先进的水平.我国幅员辽阔，太阳能资源十分丰富，占世界第二位.全国全年日照在两千小时以上的地区大约占国土总面积的三分之二.西藏拉萨市是我国太阳辐射最丰富的地方，被人们称为“日光城”.这为我国充分利用太阳能提供了得天独厚的条件.

　　绿色植物能够利用太阳能把二氧化碳和水转变成有机化合物，这就是人们通常所说的光合作用.把太阳能转变成了化学能贮藏在有机化合物中，这些合成的有机化合物既可为人类提供食物，也可以为生产和生活提供燃料，人们把这种能源称为绿色能源.

　　当阳光照在海洋和湖面上，就使得部分水汽化，并使水蒸气变热，这些变热的水蒸气会上升，热能就转变成重力势能，最终它门又会凝结成水滴形成云块，以雨的形式又落下来，山上流下来的水的重力势能可以用来推动水轮机叶轮旋转产生电能或其它形式的能.风和海浪的能量也是由于阳光作用而产生的.如果我们利用这些能量去推动风车或帆船，我们就间接地利用了太阳能.

　　煤、石油和天然气，是由地球上比人类出现还早很多的动植物遗骸所形成的，当我们利用煤和石油来发动引擎，用天然气来煮沸食物，我们就在消耗着地球对太阳能的远古贮藏.

　　除此之外，还有大家熟悉的贮藏在地壳和海洋中大量有待释放的原子能，它可以通过重核裂变和轻核聚变的途径把能量释放出来，这就是核能.人类已在本世纪30年代首次实现了核裂变，开始了大量释放核能的历史，但至今为止，常温聚变这一设想仍在探索之中.

　　近年来，科学家们又在探索一种更新的能源——氢能.它是自然界中最轻的易燃物质，并在地球的高层大气和海洋中含量极为丰富.科学家们非常乐观，并认为把氢作为燃料有着诱人的前景，将来有可能用它来弥补逐渐枯竭的矿物燃料.为了促进氢能的迅速发展，国际上成立了氢能学会，专家们估计到20世纪末，氢能将会达到实用阶段，随着科学技术的发展，对氢能的研究不断深入，并且对它的研究必将推动高科技领域飞速发展.

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