可再生能源优缺点
可再生能源
可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源,它对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用。可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。
风能。风能是指风所负载的能量,风能的大小决定于风速和空气的密度。我国北方地区和东南沿海地区一些岛屿,风能资源丰富。据国家气象部门有关资料显示,我国陆地可开发利用的风能资源为2.53亿千瓦,主要分布在东南沿海及岛屿、新疆、甘肃、内蒙古和东北地区。此外,我国海上风能资源也很丰富,初步估计是陆地风能资源的3倍左右,可开发利用的资源总量为7.5亿千瓦。
太阳能。太阳能是指太阳所负载的能量,它的计量一般以阳光照射到地面的辐射总量,包括太阳的直接辐射和天空散射辐射的总和。太阳能的利用方式主要有:光伏(太阳能电池)发电系统,将太阳能直接转换为电能;太阳能聚热系统,利用太阳的热能产生电能;被动式太阳房;太阳能热水系统;太阳能取暖和制冷。
小水电。水的流动可产生能量,通过捕获水流动的能量发电,称为水电。小水电在我国是指总装机容量小于或等于5万千瓦的水电站。
生物质能。生物质能包括自然界可用作能源用途的各种植物、人畜排泄物以及城乡有机废物转化成的能源,如薪柴、沼气、生物柴油、燃料乙醇、林业加工废弃物、农作物秸秆、城市有机垃圾、工农业有机废水和其他野生植物等。
地热能。地热能是贮存在地下岩石和流体中的热能,它可以用来发电,也可以为建筑物供热和制冷。根据测算,全球潜在地热资源总量相当于每年493亿吨标准煤。
海洋能。海洋能是潮汐能、波浪能、温差能、盐差能和海流能的统称,海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量,这些能量以潮汐、波浪、温度差、海流等形式存在于海洋之中。例如,潮汐的形式源于月亮和太阳对地球的吸引力,涨潮和落潮之间所负载的能量称之为潮汐能;潮汐和风又形成了海洋波浪,从而产生波浪能;太阳照射在海洋的表面,使海洋的上部和底部形成温差,从而形成温差能。所有这些形式的海洋能都可以用来发电。
从地球蕴藏的能源数量来看,自然界存在有无限的能源资源。仅就太阳能而言,太阳每秒钟通过电磁波传至地球的能量达到相当于500多吨煤燃烧放出的热量。这相当于一年中仅太阳能就有130万亿吨煤的热量,大约为全世界目前一年耗能的一万多倍。不过,由于人类开发与利用地球能源尚受到社会生产力,科学技术、地理原因及世界经济、政治等多方面因素的影响与制约。包括太阳能、风能、水能在内的巨大数量的能源,可以利用的仅占微乎其微的比例,因而,继续发展的潜力巨大。人类能源消费的剧增、化石燃料的匮乏至枯竭以及生态环境的日趋恶化,逼使人们不得不思考人类社会的能源问题。国民经济的可持续发展,依仗能源的可持续供给,这就必须研究开发新能源和可再生能源。
太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源,也是人类可利用的最丰富的能源。太阳每年投射到地面上的辐射能高达1.05×1018千瓦时(3.78× 1024J),相当于1.3×106亿吨标准煤。按目前太阳的质量消耗速率计,可维持6×1010年。所以可以说它是“取之不尽,用之不竭”的能源。但如何合理利用太阳能,降低开发和转化的成本,是新能源开发中面临的重要问题。
风能是利用风力机将风能转化为电能、热能、机械能等各种形式的能量,用于发电、提水、助航、制冷和致热等。风力发电是主要的开发利用方式。中国的风能总储量估计为1.6×109千瓦,列世界第三位,有广阔的开发前景。风能是一种自然能源,由于风的方向及大小都变幻不定,因此其经济性和实用性由风车的安装地点、方向、风速等多种因素综合决定。
对于核电站,人们有许多误解,其实核能发电是一种清洁、高效的能源获取方式。对于核裂变,核燃料是铀、钚等元素,核聚变的燃料则是氘、氚等物质。有些物质,例如钍,本身并非核燃料,但经过核反应可以转化为核燃料。我们把核燃料和可以转化为核燃料的物质总称为核资源。
近年来,许多发展中国家虽然都制订了一系列鼓励民企投资小水电的政策。由于小水电站投资小、风险低、效益稳、运营成本比较低,在国家各种优惠政策的鼓励下,全国掀起了一股投资建设小水电站的热潮,尤其是近年来,由于全国性缺电严重,民企投资小水电如雨后春笋,悄然兴起。国家鼓励合理开发和利用小水电资源的总方针是确定的,2003年开始,特大水电投资项目也开始向民资开放。2005年,根据国务院和水利部的“十一五”计划和2015年发展规划,中国将对民资投资小水电以及小水电发展给予更多优惠政策。
氢是一种二次能源,一种理想的新的含能体能源,在人类生存的地球上,虽然氢是最丰富的元素,但自然氢的存在极少。因此必需将含氢物质加工后方能得到氢气。最丰富的含氢物质是水,其次就是各种矿物燃料(煤、石油、天然气)及各种生物质等。氢不但是一种优质燃料,还是石油、化工、化肥和冶金工业中的重要原料和物料。石油和其他化石燃料的精炼需要氢,如烃的增氢、煤的气化、重油的精炼等;化工中制氨、制甲醇也需要氢。氢还用来还原铁矿石。用氢制成燃料电池可直接发电。采用燃料电池和氢气-蒸汽联合循环发电,其能量转换效率将远高于现有的火电厂。随着制氢技术的进步和贮氢手段的完善,氢能将在21世纪的能源舞台上大展风采。
地热是指来自地下的热能资源。我们生活的地球是一个巨大的地热库,仅地下10千米厚的一层,储热量就达1.05×1026焦耳,相当于9.95×1015 标准煤所释放的热量。地热能在世界很多地区应用相当广泛。老的技术现在依然富有生命力,新技术业已成熟,并且在不断地完善。在能源的开发和技术转让方面,未来的发展潜力相当大。地热能是天生就储存在地下的,不受天气状况的影响,既可作为基本负荷能使用,也可根据需要提供使用。
海洋能通常指蕴藏于海洋中的可再生能源,主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐差能等。海洋能蕴藏丰富,分布广,清洁无污染,但能量密度低,地域性强,因而开发困难并有一定的局限。开发利用的方式主要是发电,其中潮汐发电和小型波浪发电技术已经实用化。波浪能发电利用的是海面波浪上下运动的动能。1910年,法国的普莱西克发明了利用海水波浪的垂直运动压缩空气,推动风力发动机组发电的装置,把1千瓦的电力送到岸上,开创了人类把海洋能转变为电能的先河。目前已开发出60-450千瓦的多种类型波浪发动装置。
此外,还有生物质能,是指植物叶绿素将太阳能转化为化学能贮存在生物质内部的能量,目前发展中的开发利用技术主要是,通过热化学转换技术将固体生物质转换成可燃气体、焦油等,通过生物化学转换技术将生物质在微生物的发酵作用下转换成沼气、酒精等,通过压块细蜜成型技术将生物质压缩成高密度固体燃料等。
能源是现代社会赖以生存和发展的基础,清洁燃料的供给能力密切关系着国民经济的可持续性发展,是国家战略安全保障的基础之一。中国是能源消耗大国, 2000年一次能源消费量为7.5亿吨油当量,仅次于美国成为世界第二人能源消费国,到本世纪中叶中国全面达到小康水平时,一次能源的消费量将达到30多亿吨油当量。然而目前中国人均一次能源的消费量不到美国的1/18,仅为世界平均水平的1/3。与世界一次能源构成不同的是中国以煤为主,煤占一次能源的比例为63.6%,由于煤的高效、洁净利用难度大,使用过程中已对人类的生存环境带来严重的污染。另一方面中国人均能源资源严重不足,人均石油储量不到世界平均水平的1/10,人均煤炭储量仅为世界平均值的1/2。预计到2010年,中国石油供需缺口1亿吨,天然气缺口400亿立方米。因此,开发洁净可再生能源已成为紧迫的课题。
Hello!陈庆玲! 我是朱耀威! 可再生能源 可再生能源是可补充或复原的。地热、水力、海洋能、太阳能和风力都是可再生能源。 i) 地热能 在地壳下有一层温度极高的液体状石头,称为「岩浆」。当地下水被岩浆加热时,温泉或喷泉便会形成。例如日本就有很多温泉。 地下热水放出的水蒸气,可作发电之用。在地热发电厂里,地下热水蒸发成水蒸气,推动涡轮产生电力。这种发电方法是美国加州重要电力来源。加州的地热发电,占全球地热发电量的一半。 ii)水 力 水的流动可用来作功。例如流动水可用作推动木轮,而木轮又会推动磨坊以作磨粉和玉米。流动水亦可作发电用。 水坝会建于河流的某点,阻截水流。在水坝后面建有一个水塘。流动水流经装有涡轮的推动室,推动涡轮,产生电力。 iii)海洋能 海洋能是位能的一种,海洋能的应用至今仍在试验中,所以并不是非常普遍。基本上有三种可以应用的海洋能:浪、潮和海洋热能。 利用海浪的能量来发电的原理和风力发电相似。在海浪发电厂里有很多小室(见下图)。海浪令小室内的内位起伏,令小室内的空气排入排出。这会产生气流,推动发电机。 海浪发电厂的涡轮及发电机。海浪引致的空气流动会推动涡轮及发电机。 利用潮能发电,跟水力发电的原理相似。海岸旁会兴建一个水坝,在潮涨时将海水储起。潮退时,海水会被放出并流经涡轮,推动发电器。 海水的温差也是位能的一种,叫做海洋热能。日本和夏威夷都有利用这种海洋热能作一些实验性计划。要运用海洋热能,较暖的水面和较冷的深水之间的温差最少要有3oC 。在发电过程中,一种低沸点的液体(如氨)会被暖的海水加热而蒸发。蒸气可推动涡轮;或者,蒸气被减压而扩张,推动涡轮和产生电力。 iv) 太阳能 太阳光给我们温暖。在某些国家,利用太阳能烧水作家居用途是非常普遍的。事实上,太阳能烧水器早于1890年代便开始为人使用,当时第一个太阳能加热器在加州。太阳能烧水器的吸光物质(烧水器上的深色表层)会把太阳能转化为热能,然后热能会被储在液体(水)之中。 除了直接加热外,太阳能亦可循两种途径发电:一是太阳热能电,另一是太阳能电池,或称光电池。太阳热能电可视作为太阳能烧水器的改进。太阳光会透过抛物线柱面镜聚焦,把水煮沸,而产生的蒸气亦可用来推动发电器。 抛物线柱面镜将太阳光聚焦以用作把水煮沸。把水煮沸时产生的蒸气,可用作推动发电器。 v) 风力 风力用作推动小船和磨碎谷物,或于风车中用作泵水已有很多年历史。例如,在荷兰的低洼地区,利用风车用作泵水已有百年历史。风力亦可用作发电。有风时,风车的叶片便会旋转,转动的叶片继而推动涡轮内的发电机。 风力涡轮的结构。 风力推动叶片,发电机内的涡轮便会产生电力 好处: i)不用浪费资源 ii)国家不用浪费太多金钱(用于买入不可再生的能源
eg . 煤
石油 ......) iii)全球各国在1997年签订了[京都议定书]
规定各国在2012年温室气体 ( 由燃烧不可再生能源产生 ) 排放量减低至低于1990年5.2%水平 . 限制 : 例如 : i)水力发电只能在国家的海岸旁或者在水库产生 ii)风力发电只能在风力大部分稳定的地方产生 2007-01-11 18:52:12 补充: HI!
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学术上已解开了恒守定律
但没有回想古代定下来的因由
在现今世界实在已可全天候不须电瓶〞池”也可不停供能量再转为电力
世人以科技去寻求是错的
如果可以成立一个国际性承诺的回报
我即时可申请入积
但亦要看他们的要求和我的投资制作比对‘事因权力不可能在某国牵首下执行、民生亦需要通过、‘我的目标是一次性知识产权一万五千亿美元’相约是全球七十亿人毎人二十美元
分作十年回报
建造费由银行贷出国家分发营做、约一年内已可在生产的行列。
唔该你地呀!!我都好想要嫁!!十卜你地~
可再生能源泛指多种取之不竭的能源,严谨来说,是人类有生之年都不会耗尽的能源。可再生能源不包含现时有限的能源,如化石燃料和核能。 大部分的可再生能源其实都是太阳能的储存。可再生的意思并非提供十年的能源,而是百年甚至千年的。 随着能源危机的出现,人们开始发现可再生能源的重要性。 太阳能 地热能 水能 风能 生物质能 历史 所有人类活动的基本能源都来自太阳,透过植物的光合作用而被吸收。 生物能 木材 柴是最早使用的能源,透过燃烧成为加热的能源。烧柴在煮食和提供热力很重要,它可让人们在寒冷的环境下仍可生存。 动物牵动 传统的农家动物如牛、马和骡除了会运输货物之外,亦可以拉磨、推动一些机械以产生能源。 水能 磨坊就是采用水能的好例子。而水力发电更是现代的重要能源,尤其是中国等满是河流的国家。此外,一些沿海的国家的海岸线,也很适合用来作潮汐发电。 风能 人类已经使用了风力几百年了。如帆船。 阳能 太阳直接提供了能源给人类已经很久了,但使用机械来将太阳能转成其他能量形式还是近代的事。
参考: zh. *** /w/index?title=%E5%8F%AF%E5%86%8D%E7%94%9F%E8%83%BD%E6%BA%90&variant=zh-
可再生能源是重要的能源资源,开发利用可再生能源具有以下重要意义:
1、开发利用可再生能源是落实科学发展观、建设资源节约型社 会、实现可持续发展的基本要求。充足、安全、清洁的能源供应是经 济发展和社会进步的基本保障。我国人口众多,人均能源消费水平低, 能源需求增长压力大,能源供应与经济发展的矛盾十分突出。从根本 上解决我国的能源问题,不断满足经济和社会发展的需要,保护环境, 实现可持续发展,除大力提高能源效率外,加快开发利用可再生能源 是重要的战略选择,也是落实科学发展观、建设资源节约型社会的基 本要求。
2、开发利用可再生能源是保护环境、应对气候变化的重要措施。 目前,我国环境污染问题突出,生态系统脆弱,大量开采和使用化石 能源对环境影响很大,特别是我国能源消费结构中煤炭比例偏高,二 氧化碳排放增长较快,对气候变化影响较大。可再生能源清洁环保, 开发利用过程不增加温室气体排放。开发利用可再生能源,对优化能源结构、保护环境、减排温室气体、应对气候变化具有十分重要的作用。
3、开发利用可再生能源是建设社会主义新农村的重要措施。农 村是目前我国经济和社会发展最薄弱的地区,能源基础设施落后,全 国还有约 1150 万人没有电力供应,许多农村生活能源仍主要依靠秸 秆、薪柴等生物质低效直接燃烧的传统利用方式提供。农村地区可再 生能源资源丰富,加快可再生能源开发利用,一方面可以利用当地资 源,因地制宜解决偏远地区电力供应和农村居民生活用能问题,另一 方面可以将农村地区的生物质资源转换为商品能源,使可再生能源成 为农村特色产业,有效延长农业产业链,提高农业效益,增加农民收 入,改善农村环境,促进农村地区经济和社会的可持续发展。
4、开发利用可再生能源是开拓新的经济增长领域、促进经济转 型、扩大就业的重要选择。可再生能源资源分布广泛,各地区都具有 一定的可再生能源开发利用条件。可再生能源的开发利用主要是利用 当地自然资源和人力资源,对促进地区经济发展具有重要意义。同时, 可再生能源也是高新技术和新兴产业,快速发展的可再生能源已成为 一个新的经济增长点,可以有效拉动装备制造等相关产业的发展,对 调整产业结构,促进经济增长方式转变,扩大就业,推进经济和社会 的可持续发展意义重大。
当前,国际石油价格一再飙升,能源消费大国苦不堪言,因此发展可再生能源成为许多国家关切的问题。
到如今为止,可再生能源在全世界的研究热潮方兴未艾,其原因之一,是能源危机日益临近,照2003年的煤炭开采速度,中国的煤炭还可以开采80多年,而中国,是世界上煤炭储藏量最多的国家。海湾地区的石油,在不足四十年之内,也将枯竭。我们设想,如果这一天到来,我们人类会怎么办呢?
所以,无论那个国家,都在瞄准这一方向努力,希望获得技术突破,从而在真正的危机来临之前,摆脱被动的局面。获得世界的主导权。这是一个国家的战略的问题。有一个西方的政治元老说的好,“二十一世纪的能源科技,将会极大的改变世界的政治格局和地缘政治。”
可再生能源的意义远不止此,它还将改变人们的观念。可再生能源是大自然赋予我们的慷慨的礼物,它能极大的摆脱资源的限制,从而减少资源争夺的争斗,给世界带来和平。天凤海雨,取之不尽,用之不竭。并且能从此摆脱人类发展工业带来的环境困扰。它的意义,无论怎样形容,都是毫不过分的。将会给人类带来不仅是生活方式并且还有观念上的新的革命。
再生能源目前取得突破性进展的是风力发电。我国起步较早,但现在落后了。可以看我的《我国风力发电落后的原因》。目前我国的风力发电机组单机容量不大,而国外正在开发的已经达到了7500千瓦,投入运行的德国的风力发电机组已经达到单机容量5000千瓦。落后了不只一代。这两年我国一窝蜂的上风力发电机组,其主机都是从国外进口的,目前发电的成本还高于火电,要靠国家的财政补贴才能度日,就算这样,完全收回成本,也需要十年时间。也就是说,十年之中,我们是给洋鬼子扛活。做洋奴。
除了风力发电,生物质能发电也方兴未艾,主要是直接燃烧生物质,例如秸秆发电,目前国电集团有很多小热电机组投产,效益不错。它的发电方式和常规火电差不多,使用的是链条炉。没有多少技术创新之处。另外的主要是沼气发电,利用细菌发酵产生沼气,燃烧后推动燃气轮机,发电效率较高。但是造价不菲,光一个发酵容器就需要很大的投资。并且发酵效率就不是那么高了,最好用半发酵的原料,比如用牛粪。国内有一些养殖场建有小型的发电厂,但是技术也主要是引进的,光菌种的使用专利,就是不小的费用。太能能发电,在我国近年也有较快的发展,单晶硅、多晶硅的发电效率有望在较短的时间内,把发电效率提高到百分之二十以上。但目前来说,尽管太阳能电池板价格下降比较快,它发电的成本竟然是火电的五倍多,投入商业运营还有漫长的路要走。
上面说的几种发电方式,其最大的缺点是在电力系统中无法做主力机组,不能满足电力的大量使用,并且稳定性差。比如风力发电,尽管我国的风力资源很丰富,但是由于风力发电的不稳定性,它的电量经过潮流计算,大约只能占到总发电量的百分之十,如果机组过多,就会影响整个电网的稳定运行,因为风力是不可控的。而另外形式的发电机组,发电量又比较小,难以满足需求。
另外,还有潮汐发电,世界上最大的潮汐电站装机容量达到了20多万千瓦,已经十分可观了。以中国的海岸条件来说,能量密度不大。潮头最高的是浙江、广东沿海。最高的地区潮头达到了8.5米左右。另外还有必须建拦海大坝,施工相当复杂、困难。坝体的维护、机器的防海水腐蚀都需要不菲的费用。费用不说,坝址的选择多有困难。目前我国的海洋局作了海水的能源考察报告,认为我国目前可以开发的潮汐电站大约有一千万千瓦。那么这么一点电量,是远远不能满足需求的。
我国的能源政策,以前写入教科书的是:“大力开发水电,适当发展核电,控制发展火电。”主要是关停小的火电机组。热电例外。我国的电网实际状况是:火电发电量占百分之八十,水电占百分之二十。其余是核电,还占不上个零头。别的发电方式基本可以忽略不计。最近的政策我尽管不了解,但是大力发展核电肯定是提上了日程。因为我国的小水电开发的还不错,能够被利用开发的水电资源也不会很多了。火电日益向大机组、大容量发展。目前已经投产运行的最大的火电机组是100万千瓦。
核电的问题大家尽管不太了解,我个人了解的也不是很深入,但是我想谁也不愿意生活在一个原子弹旁边。这是不得已而为之的一种举措。前苏联的切尔诺贝利电站的泄露事件依然让世人心有余悸。
既然那么多发电方式都有问题,难道能源问题就没有出路了吗?答案是否定的,车到山前必有路。能源的短缺其实是相对的。一方面是燃料价格的不断上扬,一方面随着科学的进步,可再生能源的价格在不停的下降。当二者持平的时候,投资必然向后者倾斜。一个新时代就到来了。但是完全满足电力的需要,除核电外,别的只能作为补充。而不能担任主力机组。这是我们面临的主要问题。也就是说,不发展核电,我们是不是另有出路,这是个问题。
目前显现曙光的是海水的波浪能发电和海流发电。这是比较好的发电方式。不仅国家的研究机构,民间的研究机构和个人也都在一直不停的探索。这种探索甚至可以追溯到三十年前,一位福建的农民用波浪发电船发出了7千瓦功率的电。它的大规模实验还是较近的事。英国投入了大量的资金搞这方面的研究,这个国家地域狭小,资源贫乏,但是四面环海,海洋能十分丰富。另外研究波浪能走在前面的是日本鬼子。
全世界波浪利用的机械设计数以千计,获得专利证书的也达数百件。波浪能利用被称为“发明家的乐园”。
最早的波浪能利用机械发明专利是1799年法国人吉拉德父子获得的。1854-1973年的119年间,英国登记了波浪能发明专利340项,美国为61项。在法国,则可查到有关波浪能利用技术的600种说明书。
60年代,日本研制成功用于航标灯浮体上的气动式波力发电装置。此种装置已经投入批量生产,产品额定功率从60瓦到500瓦不等。产品除日本自用外,还出口,成为仅有的少数商品化波能装备之一。
该产品发电的原理就像一个倒置的打气筒,靠波浪上下往复运动的力量吸、压空气,推动涡轮机发电。
日本“海明”波浪发电试验船取得年发电19万度的良好成绩,实现了海上浮体波浪电站向陆地小规模送电。日本已将“海明”波浪发电船列为“离岛电源”的首选方案,继续研究改进。
但是我国政府的重视程度明显是不够的,在三十年的时间里,投入的研究经费才一千万多,够几个干部买几辆轿车的钱。而英国在五年的时间里,就投入了数十亿英镑。
波浪能发电的好处显而易见,就是规律性强,能量周期性变化短,如果有大规模的蓄能装置,(比如水库)是可以大规模发电并且作为主力机组的。如果获得突破,取代火电的地位是完全有可能的。
如果要想使波浪能发电取代火电的话,蓄能环节必不可少,最便宜的蓄能方式就是水库,所以,我个人认为,岸上蓄水库加常规水轮发电机组的模式应该是研究方向。也就是说,利用海水的波浪能提水,送到岸边建立的蓄水库里。理由无他,主要是蓄水库蓄能最经济,并且不象常规拦河坝蓄水库一样需要建立很大的大坝。因为河水随着季节变化很大,有丰水期和枯水期。而大海水面几乎是不变化的。另外的理由是在岸上建立蓄水库施工极为方便,没有工程难度,并且维护费用比拦河坝节省多了。对海水腐蚀的影响也比较小。
热力学系统的热运动能量。广义地说,内能是由系统内部状况决定的能量。热力学系统由大量分子、原子组成,储存在系统内部的能量是全部微观粒子各种能量的总和,即微观粒子的动能、势能、化学能、电离能、核能等等的总和 。由于在系统经历的热力学过程中,物质的分子、原子、原子核的结构一般都不发生变化,即分子的内禀能量(原子间相互作用能、原子内的能量、核能)保持不变,可作为常量扣除。因此,系统的内能通常是指全部分子的动能以及分子间相互作用势能之和,前者包括分子平动、转动、振动的动能(以及分子内原子振动的势能),后者是所有可能的分子对之间相互作用势能的总和。内能是态函数。真实气体的内能是温度和体积的函数。理想气体的分子间无相互作用,其内能只是温度的函数。
通过作功、传热,系统与外界交换能量,内能改变,其间的关系由热力学第一定律给出。
热能
热能又称热量、能量等,它是生命的能源。人的每天劳务活动、体育运动、上课学习和从事其他一切活动,以及人体维持正常体温、各种生理活动都要消耗能量。就像蒸汽机需要烧煤、内燃机需要用汽油、电动机需要用电一样。人体的热能来源于每天所吃的食物,但食物中不是所有营养素都能产生热能的,只有碳水化合物、脂肪蛋白质这三大营养素会产生热能。每克碳水化合物在体内氧化时产生的热能为16.74千焦耳(4千卡),脂肪每克为37.66千焦耳(9千卡),蛋白质每克为16.74千焦耳(4千卡) 热能的单位,常指能使1升水升高1摄氏度所需的热量,就相当于4.184千焦耳的热能。单位换算如下: 1千卡=4.184千焦耳 1千焦耳=0.239千卡 热能的需要量指的是维持身体正常生理功能及日常活动所需的能量,如低于这个数量,将对身体产生不良影响。人体需要的能量也即包括基础代谢所需的能量、劳动活动所需的能量、消化食物所需的能量等三个方面。对于处在生长发育阶段的儿童青少年,由于身体的新陈代谢特别旺盛,对热能的需要量较高。一个人如果期热量摄入不足,就会使体内贮存的糖逐渐减少,到一程度时,就将开始动用脂肪,并消耗部分蛋白质,使肌肉和内脏萎缩、消瘦、乏力、体重减轻、变得"骨瘦如柴",各种生理功能受到严重影响,甚至危及生命。在日常生活中,有些学生经常少吃或不吃早餐,由于体内热能不足,使得血糖降低,在上第二节课以后往往产生饥饿感,自觉手足无力,上课时思想不集中。这就是吃的食物不够,能量不足所造成的,日久还会影响生长发育。 但是,如果每天吃过多的糖果、甜食等,使食物的产热量超过需要量,那么多余的能量就会转化脂肪,积聚在皮下组织,使皮下脂肪增厚,体重超过正常范围,出出肥胖现象。并将成为成年期的高血压、糖尿病、心血管病等器质性疾病的先兆因子。 11.营养就是生长发育的"建筑材料" 生长是指细胞的繁殖、增大及细胞间质的增加,表现为全身各部分、各器官、各组织的大小、长短及重量的增加;发育是指身体各系统、各器官、各组织功能的完善。生长主要是量的变化,发育主要是质的变化。生长发育除产生体格方面的生理变化以外,还包括神经系统以及由此引起的心理素质的变化。影响生长发育的主要因素有遗传和营养、疾病、锻炼、生活水平、社会环境、气候因素等,其中营养因素占有十分重要地位。蛋白质、脂肪、糖类及维生素等七大营养素,对生长发育均起着极其重要的作用。例如,构成人体组织的基本单位是细胞,细胞的主要成分是蛋白质。新的组织细胞的构成,细胞的繁殖、增大及细胞间质的增多,都离不开蛋白质。又如碳水化合物、脂肪、鲺等营养素,也都是构成组织细胞的重要成分和生长发育的重要物质基础。 学生的身高、体重发育受膳食结构发生了很大变化,以致1935-1980年期间,日本儿童的生长发育水平来了个加速性提高。由于日本政府十分重视营养,从而使日本成为当今世界的经济强国和长寿之国。以致被世界从多学者概括为:"一顿营养午餐即振兴了日本民族"。我国儿童青少年的生长发育水平,非常显著的为90年代高于60年代高于40年代。这也充分说明了营养因素对中国儿童青少年身高、体重的增长起到了明显的促进作用。 因此,不论是生长还是发育都少不了营养,营养既是决定生长发育潜在水平最终发挥行如何的重要因素,也是影响生长发育最为重要的"建筑材料"。
化学能
化学能是一种很隐蔽的能量,它不能直接用来做功,只有在发生化学变化的时候才释放出来,变成热能或者其他形式的能量。像石油和煤的燃烧,炸药爆炸以及人吃的食物在体内发生化学变化时候所放出的能量,都属于化学能。化学能是指化合物的能量,根据能量恒定律,这种能量的变化与反应中热能的变化是大小相等、符号相反,参加反应的化合物中各原子重新排列而产生新的化合物时,将导致化学能的变化,产生放热或吸热效应。
生物能
生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式,一种以生物质为载体的能量,它直接或间接地来源于植物的光合作用,在各种可再生能源中,生物质是独特的,它是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态和气态燃料。生物质所含能量的多少与下列诸因素有密切的关系:品种、生长周期、繁殖与种值方法、收获方法、抗病抗灾性能、日照的时间与强度、环境的温度与湿度、雨量、土壤条件等,在太阳能直接转换的各种过程中,光合作用是效率最低的,光合作用的转化率约为0.5%-5%,据估计温带地区植物光合作用的转化率按全年平均计算约为太阳全部辐射能的0.5%-2.5%,整个生物圈的平均转化率可达3%-5%。生物质能潜力很大,世界上约有250000种生物,在提供理想的环境与条件下,光合作用的最高效率可达8~15%,一般情况下平均效率为0.5%左右。
以生物质为载体的能量.生物界一切有生命的可以生长的有机物质,包括动植物和微生物.所有生物质都有一定的能量,而作为能源利用的主要是农林业的副产品及其加工残余物,也包括人畜分粪便和有机废弃物.生物质能为人类提供了基本燃料。
生物能具备下列优点:
(1)提供低硫燃料,
(2)提供廉价能源(于某些条件下),
(3)将有机物转化成燃料可减少环境公害(例如,垃圾燃料),
(4)与其他非传统性能源相比较,技术上的难题较少。
至于其缺点有:
(1)植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物,
(2)单位土地面的有机物能量偏低,
(3)缺乏适合栽种植物的土地,
(4)有机物的水分偏多(50%~95%)
生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式。它直接或间接地来源于植物的光合作用,其蕴藏量极大,仅地球上的植物,每年生产量就像当于目前人类消耗矿物能的20倍,或相当于世界现有人口食物能量的160倍。
生物能的开发和利用具有巨大的潜力。目前主要从三个方面研究开发:
一是建立以沼气为中心的农村新的能量,物质循环系统,使秸秆中的生物能以沼气的形式缓慢地释放出来,解决燃料问题;
二是建立“能量林场”,“能量农场”,“海洋能量农场”。建立以植物为能源的发电厂。变“能源植物”为“能源作物”,如“石油树”,绿玉树,续随子;
三是种植柑蔗,木薯,海草,玉米,甜菜,甜高粱等,既有利于食品工业的发展,植物残渣又可以制造酒精以代替石油。
机械能
机械能是动能与势能的总和,势能分为重力势能和弹性势能.决定动能的是质量与速度,决定重力势能的是高度和质量决定弹性势能的是劲度系数与形变量.动能与势能可相互转化。 机械能只是动能与势能的和。 机械能是表示物体运动状态与高度的物理量。 机械能守恒指:物体动能与势能的变化量相等,也就是动能的增加与减少等于势能的减少与增加。
动能 风吹着帆船航行,空气对帆船做了功;急流的河水把石头冲
走,水对石头做了功;运动着的钢球打在木块上,把木块推走,钢球对木
块做了功.流动的空气和水,运动的钢球,它们能够做功,它们都具有能
量.空气、水、钢球是由于运动而能够做功的,它们具有的能量叫做动能.一
切运动的物体都具有动能.
动能的大小跟哪些因素有关呢?
实验 如图1—1 所示,让钢球从斜面上滚下,打到一个小木块上,
推动木块做功.让同一个钢球从不同高度滚下,看哪次木块被推得远.换
用质量不同的钢球,让它们从同一高度滚下,看哪个钢球把木块推得远.
同一个钢球,原来的位置越高,滚到斜面下端时速度越大,把木块推
得越远.在滚下速度相同时,钢球的质量越大,把木块推得越远.
实验结果表明,钢球的质量越大,它运动的速度越大,把木块推得越
远,对木块做的功越多,表示钢球的动能越大.因此,运动物体的速度越
大,质量越大,动能就越大.
势能 人们在打桩时,先把重锤高高举起,重锤落下就能把木桩打入
地里(图l—2).重锤是由于被举高而能够做功的,举高的物体具有的能
量叫重力势能.物体的质量越大,举得越高,它具有的重力势能就越大.
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图1—2 被举高的重锤具有重力势能.重锤的质量越大,被举得越高,
下落时做的功越多,表示重锤的重力势能越大.
射箭运动员把弓拉弯,放手后被拉弯的弓能把箭射出去(图1—3).被
压缩的弹簧在放松后能把压在上面的砝码举起(图1—4).弓和弹簧都是
由于发生弹性形变①而能够做功的,发生弹性形变的物体具有的能量叫弹性
势能.物体的弹性形变越大,它具有的弹性势能就越大.
机械能 动能和势能统称为机械能.一个物体可以既有动能,又有势
能,例如,飞行中的飞机因为它在运动而具有动能,又因为它在高处而具
有重力势能,把这两种能量加在一起,就得到它的总机械能.机械能是最
常见的一种形式的能量.
前面说过,一个物体能够做的功越多,表示这个物体的能量越大,因
此,能量的大小可以用做功的多少来衡量.动能、势能或机械能的单位跟
功的单位相同,也是焦耳.例如我们说在空中飞行的一个球的重力势能是
5 焦,动能是4 焦,球的机械能则为9 焦.
想想议议 举起的重锤落下时能把木桩打入地里,举高的重锤具有重
力势能.高山上有一块大石头,稳稳地在那里,它有没有重力势能?说一
说你的看法.
① 物体受到外力作用而发生的形状变化,叫做形变.如果外力撤消,物体能恢复原状,这种形变叫做弹性
形变.
机械能守恒首先由伽利略提出,他做出斜面实验,在斜面左端下滑的物体如果不受阻力作用它会运动到同样高度的另一端。