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关于能源的几个问题

来源:未知作者:王笃年 点击:所属专题: 能源
在现代社会,能源是关乎国家持久发展的大计。 在科学规划利用传统能源的基础上,加强新能源的研究与开发具有战略意义。我国是能源需求大国,而能源储量并不丰富,发电所用能源是以易引起环境污染的煤为主体的,所以研究开发和利用各类新能源,调 整能源结构,就显得尤为迫切。 1、

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在现代社会 , 能源是关乎国家持久发展的大计。 在科学规划利用传统能源的基础上 ,加强新能源的研究与开发具有战略意义。我国是能源需求大国 , 而能源储量并不丰富 ,发电所用能源是以易引起环境污染的煤为主体的 , 所 以研究开发和利用各类新能源 , 调整能源结构 ,就显得尤为迫切。

1、何谓一次能源、二次能源?

一次能源即天然能源 , 指从自然界获取 , 未经改变或转变而直接利用的能源 , 如煤炭、石油、天然气、 水能等。一次能源又分为可再生能源和不可再生能源。一般认为 ,煤、石油、天然气这三大化石能源均属于不可再生能源,而主要成分跟天然气 同 为 甲烷 的 沼气 ,  因可借助植物秸秆、动物粪便等废弃物制造 , 则属于可再生能源。

二次能源也称“人工能源”, 指由一次能源加工转 换而成的能源产品 ,如电力、煤气、蒸汽及各种石油制 品(汽油、煤油、柴油、液化石油气)等。

2、何谓新能源?  “新”是如何界定的?

新能源是“新型能源”的简称 , 它是对应于常规能源(如一次能源中的可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气等) 而言的、人类开发利用相对较晚 ,是具有较好发展前景的能源形式。

新型能源包括太阳能、风能、地热能、海洋潮汐能、生物质能、氢能以及用于核能发电的核燃料等。 相对于传统的常规能源 ,新能源往往要么能量密度较小(如太阳能、风能) , 要么品位较低(如地热、海洋潮 汐能等) ,要么开发和利用技术要求高、安全控制难度大(如核能 , 特别是核聚变能) , 要么转换利用的经济性尚差(如氢能) ,大多还处于研究、发展阶段 , 只能因地制宜地开发和利用。但新能源大多属于可再生能源 ,所以新能源研究是当今科学研究的热门之一。

3、核电属于清洁能源吗?

相对于煤 和石油等化石能 源会大量排放 CO2 、 SO2、NOx  等大气污染物而言 ,一些新能源不会造成  类似污染(也可能形成轻微污染 , 如天然气) , 所以被称为清洁能源。

按照以上判定标准 ,科学界把核能划归到清洁能源的行列。目前投入使用的核反应堆都是利用裂变原理 ,而核聚变能比核裂变能高出近 10 倍 , 核聚变最合适的燃料重氢(氘) 又大量存在于海水中 , 可谓“取之 不尽 ,用之不竭”。不过 ,核聚变能(俗称“人造太阳”)的应用技术尚在研究之中。可以预见 ,核能是未来能源系统的重要支柱。

但是 , 因操作不当导致的核反应堆事故使很多人谈核色变,如苏联的切尔诺贝利核电站爆炸事件、日本福岛核反应堆泄漏事件等 , 给周边的百姓生活带来了 很大麻烦。还有 ,关于核废料的安全处置 , 也一直存在担忧 ,所以近年来关于核能的开发利用在很多国家和地区争议较大。                                                                    

4、为什么说水能、风能、化石能源都来自太阳能?

目前人类利用 的各种能量形式中 , 除 了地热、核 能、潮汐能之外 ,其他形式的能量根本上都来自太阳能。

水能是由水的落差产生的,须知 , 高原、山巅等高处的水主要是通过海平面蒸发(陆地表面蒸发量小)、 风的搬运 ,而后通过降雨、降雪等形成的 , 而蒸发和搬运的能量正是太阳能。

风的本质是空气流动 , 这流动的动力来自不同地域的气压差 ,而气压差产生的根本原因还是由于太阳辐射导致气流上升 ,形成大气环流。

按目前比较一致的科学认识 , 天然气、石油、煤等 化石能源 ,是亿万年前光合作用 的产物转化而来 , 其本质当然属于太阳能了。

5、人能不能不吃饭、只靠晒太阳获取能源?

人体活动也需要能源,如果说儿童需要吃饭 主要是 因为身体发育需要营养物质 ,那么 , 已经发育成熟、身高和体重几乎不再 增长的成年人为什么也要吃饭呢?  原来 ,人们吃饭时 吸收的物质除少量用于身体结构 的更新(新 陈代谢) 外 ,大部分食物主要是为人体活动提供能量的.成年男 性平均每天需要消耗12000 kJ的能量 ,成年女性平均 每天需要消耗约9000  kJ 的能量。

糖类(如葡萄糖、蔗糖、淀粉等)、脂肪、蛋 白质在 人体内氧化时均会释放能量,其中脂肪的能量密度最 高 , 约 为 38  kJ·g-1  , 糖类 和蛋白质差不 多 , 均 为17  kJ·g-1.葡萄糖是最直接的供能物质 ,对于身体虚弱的病人 ,可通过静脉滴注葡萄糖溶液的方法快速补充能量。由于糖类氧化的速率较快 ,所以人体内糖的储存量 相对较少 , 只有肝脏和肌肉组织里的糖元(一种类似于淀粉的多糖 ,俗称“动物淀粉”)。当我们摄入的能量 满足运动需要后 ,多余的能量往往以脂肪的形式储存起来 ,这就是为什么多食、少运动的人往往肥胖的原因。

太阳能的能量密度很小 , 最好的光照条件下不过  5 kJ·(m2  ·h) -1 左右 , 即使人能够以 1 m2的面积接受  阳光照射 ,且把太 阳能完全吸收下来(实 际远远做不到) ,每天晒 8 h的太阳 ,最多不过可以吸收40 kJ的能量而已 , 只相当于不到 3 g葡萄糖氧化所释放的能量。由此可见 ,人是不可能不吃饭、只靠晒太阳活着的。

讲到人体活动需要的能源 ,顺便谈一个有趣的话题。20世纪30年代 ,为促进儿童营养均衡 ,引导他们吃蔬菜 ,美国拍摄了著名动画片“大力水手”。影片主角大力水手每当没有力气了 , 吃一罐菠菜后就会立即变得 “力大无穷”。从科学的角度分析的话 ,这是完全没有道理的。菠菜中含有人体需要的维生素、膳食纤维等 , 但能量物质却非常少 ,一罐菠菜不可能使人增长多少能量 ,更不会立即变得力大无穷。

(责任编辑:化学自习室)
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