人类每年消耗数百亿吨标准煤的能量,结果以什么形式存在?
能量是人类生命活动中必不可少的一部分,地球上每年都会消耗数以万计的能量。据统计,如果把这些能量换算为标准煤燃烧所释放的话,每年会达到数百亿吨。要知道地球的煤炭储量也就一万亿吨,那么我们不禁会问,这些能量最终都去了哪里呢?以下便是我的答案:
其实这个问题问的很好!好在哪里?且听我慢慢道来。
既然我们要讨论能量的去向问题,就少不了说说能量的来源。
我们知道人类有无数种能量来源的方式,但是归根结底它都来源于我们赖以生存的太阳系,而太阳系的能量肯定是来源于宇宙。
就目前的理论认为,138亿年前宇宙大爆炸产生了数以万计能量,它们储存在宇宙万物中,迫不及待的等着再次被利用。46亿年前一颗蓝色星球在太阳系中形成——地球,由于吸收了存在于宇宙之中的“灵气”,所以形成之初的地球便带有巨大的能量,它们大部分储存在地核中。
其实这些地核中的能量并不足以使地球孕育生命,所以地球上还有一个更重要的能量来源——太阳。
太阳可以散发巨大的能量,尽管经过重重阻碍最后只剩下一小部分。那也比地核散发出的能量要多的多,因为地核最后达到地面的能量还不到太阳带来能量的0.3%。
尽管如此,我们也不能小看它们,地核能量中有22%维持地核内的对流。不仅如此,还有54%还会维持地幔内对流,板块移动以致火山、地震的能源都来自于此。从地球形成至今46亿年,几乎每时每刻都在发生着地震个火山喷发,就这地核中的能源也没能用完。
所以说地核中的能量还是很多的,不过直到现在,人类所利用的大部分能量还是来源于太阳。
但是太阳能并不可以直接就流入人类的口袋,总需要走一些流程。它首先通过绿色植物的光合作用进入生态系统,然后从层层递减转移到各种消费者,人类就属于消费者,这便是生态系统的能量流动。我们还可以发现,在生态系统中能量并不能从消费者流向生产者,也就是不可以从人类流入小草,其实这就是生态系统能量流动的原则——单向流动,层层递减。
然而这只能说是人体为了运作而消耗的能量,除此之外人类还会消耗其他的能量,不过总的来说都是来源于大自然。我们知道能量的存在形式众多,包括化学能,电能,动能,风能等等。在了解人类能量的来源之后,我们就要讨论人类消耗的能量有哪些?
这可就多了,首先人要吃饭吧。一个人吃饭那不是啥大不了的,可是全球75亿人,没人一张嘴那还了得。其次煤、石油、天然气、这些不可再生能源要用吧。我们做饭要用天然气,汽车在地上跑要用油,还有以前的蒸汽火车要用煤,这都是我们消耗的能量。以上这些都可以统称为化学能。还有你整天打游戏、看电视要用电吧,这是电能。然而人类消耗的能量还有很多很多,数都数不清!我们既然用了这些能量,它就一定有个去处吧!
好,在热力学第一定律中说热量可以从一个物体传递到另一个物体,也可以与机械能或其他能量互相转换,但是在转换过程中,能量的总值保持不变。意思就是能量守恒呗!
那么问题来了,人类消耗的能量最后到底以什么形式存在?
笔者认为是万物,即回归自然!
怎么这么讲,不妨我们思考一下举几个例子
首先人类吃到嘴中的化学能哪里去了?我们学生物都知道,一部分人体细胞呼吸消耗了,一部分转化成了蛋白质,脂质。细胞呼吸产生了能量和二氧化碳,二氧化碳还是化学能回到了自然界,能量被用于支撑我们的机体运转。蛋白质、脂质呢?哦,它让我们长肉肉了!其次我们用掉的煤炭、石油、天然气的能量哪去了?冶金、化工、做燃料……这些推动了我们社会的发展,它们也回归自然了。最后还有我们用的电哪里去了?你现在扇的风扇,吹的空调,玩的电脑是不是都要用电能,有的转化为了热能有的转化为了动能。至于我们消耗的其他能量,你也不妨去思考一下,它是不是也回到了自然界,推动了万物的发展!
煤还能用多少年这个问题受到多个因素影响。煤的储量并不明确,在矿业,有个术语叫边掘边探。首先,煤来源于百万年前甚至亿年前的植物,经过复杂的地质运动被埋藏在地下,埋藏的深度不一,因此能开采多少年要受到生产技术的影响,目前在国内,能达到的采深(距离地面深度,东部地区普遍在800米以上部分接近千米,西部地区发展滞后,目前新建了许多矿山,可以说储量不明)一般在千米左右,超过这个深度,温度、地压的问题将难以解决,加上通风、提升成本就很厉害了。当然如果煤值2000块一吨,那可能就是另一回事了。这就引出第二个问题——成本,这个问题就不必多说了。由以上分析,结合目前的消耗速度,上百年应该没什么问题,但是美国和印度煤的露采率很高(90%、60%),而露天采矿在发达国家受到严格限制,加上近年来,世界石油供应有爆发严重危机的端倪,因此替代能源出现只是时间问题。个人估计30年内无论如何会有重大突破,这样煤还能开采多久这个问题的就是: 够用或替代能源何时出现?
按现在全球的消耗速度计算,地球上的煤还可以供人类使用约250年.
2006年底世界煤炭探明储量
世界总计
909064百万吨
还可以再开采
147年
这个数据每年都会变化的,变化幅度可能还很大
尽管地层中的石油和天然气的蕴藏量不可能十分准确地估算出来,但据石油专家们的粗略估计:人类自1973年至1997年间向地球索取了大约5000亿—8000亿桶石油,占当时探明储量的85%。自那时以后,新发现的油田几乎使储量翻了一番。法国专家贾内西尼认为,“就目前已知的石油储量,这个数字约为1万亿桶,够人类消费36—40年(按目前的石油消费速度计算)”。除了这1万亿桶以外,有待发现的石油大约也有1万亿桶。这就是说,地下总共还有2万亿桶石油可供开采利用,可供人类消费近80年。
联合国国际能源局指出,目前已探明的石油储量开采到2020年不会有任何问题。世界最大的石油公司埃克森美孚公司认为,就目前探明的储量来看,即使再开采70年也不会到达底线。随着新油田的发现和勘探及开采技术的提高,人类使用石油的时间可能还会延长。
二、煤与天然气:天然气65年,煤169年
煤炭储量是指煤炭的储存量。一是将煤视作均一物质来处理。长期以来,在应用的煤质检测指标和以此将炼焦煤分类,并以此作为经验配煤的基础。其优点是检测简单而迅速,并因长期应用,积累了丰富经验。
缺点是出现问题时难以解说,也不易找出正确原因和合适措施,故再提高一步有困难;
另一种方法是从别的学科移植过来的煤岩学,其概念符合炼焦煤客观实际,并在作一些针对性工作后,再在煤焦领域应用,均能在原有基础上获得不同程度的提高。但这种针对性工作难度大,而且已形成的基础工作又十分费时,难以随同生产三班按时出结果。这就是这新旧两种不同概念形成方法的主要优缺点。