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[九年级物理]06年浙江省物理“能源的开发和利用”教学资料
能源的开发和利用
浙江省义乌大成中学(322002)徐镜明
能源是指能够提供能量的自然资源，能量可简单地理解为做功的本领。能源是国民经济建设的动力，人类社会生产力的发展同能源的开发利用有着极为密切的关系。人类对能源的开发利用有过四次重大的突破，那就是火的使用、蒸汽机的发明、电能的应用和原子核能的开发。能源技术的每一次突破都导致了生产力的飞跃和人类社会的巨大进步。
一、 能源的分类
根据研究目的的不同，能源有各种分类方法，通常可分为
1、 一次能源和二次能源
一次能源是指直接来自自然界的未经加工、转换的能源，主要有水力能、太阳能、风能、地热能、化学能和核能等，其中有些可以直接利用，通常则需要经过适当加工转换后才能利用。二次能源是由一次能源加工转换而来的能源，其中主要是电能、热能和机械能。电、蒸汽、煤气、汽油、焦炭等则是二次能源产品。
2、 再生能源和非再生能源
一次能源还可分为再生能源和非再生能源。再生能源是指具有自然恢复能力，不会随本身的转化或人类的利用而日益减少的能源，如水能、风能、太阳能等;非再生能源则不能自然再生，如原煤、石油、天然气、核燃料等，它们将越用越少。
3、 常规能源和新能源
技术上比较成熟、使用较普遍的能源称为常规能源，如原煤、石油、天然气。新近才利用或正在开发研究的能源称为新能源。新能源是相对的，随着时代变迁而变迁。
4、 含能体能源和过程性能源
各种石化燃料、核燃料、地热、高位水库等都是含能体能源;电能、风能、潮汐能及雷电、地震能等都属于过程性能源，过程性能源不能大量地直接贮存。
二、 我国能源形势
我国是一个能源较丰富的国家，煤的储量居世界第三位;水力资源的理论蕴藏量达6.8亿千瓦，居世界首位;此外还有较丰富的石油和天然气。从能源总储量来看，我国是世界上资源雄厚的国家之一，但由于我国人口众多，人均能源的占有量还不及世界平均水平。随着祖国经济建设的发展和人民生活水平的提高，国家对能源的需求量越来越大。而原煤、石油、天然气等常规能源不仅资源日趋枯竭，而且大量使用造成了严重的环境污染，它们在燃烧过程中会产生大量的二氧化碳、氧化硫、氧化氮等有害气体和粉尘，造成了臭氧层破坏、气温升高和许多地区酸雨的形成。因此，节约能源，合理利用传统能源，开发使用新能源，是摆在每个国人面前的重要任务。
三、新能源的开发
新能源技术在现代高科技中占有重要地位，开发利用的主要新能源有:
1、核能
核能是目前比较理想的一种能源，当前核电站技术较成熟，经济上有很强的竞争能力，工业上可大规模应用。世界各国核能发展迅速，其原因除核能能量巨大而集中外，还有以下两点:一是运输方便、地区适应性强，一座20万kW的火电站，一天要烧掉3000t煤，需50节火车车皮来运送，而同样功率的核电站一天只需约1kg铀即可，核电站建在煤炭资源缺乏而电力消耗大的地方，可大大减少输电损失和运输费用;二是核燃料储量丰富，可以在相当长时间内作为常规能源的替代能源。目前实际使用的核能都是核裂变能，受控核聚变获得成功后，未来的核能主要依靠核聚变来解决。
秦山核电站二期工程鸟瞰图
这是我国自主设计和建造的第一座商用核电站，装机容量为两台60万千瓦压水堆机组
2、太阳能
太阳能素有“干净能源”和“安全能源”之称，几乎是取之不尽、用之不竭。太阳
14仅辐射到地球的功率就达1.73×10kW，我国日照量较充足的地区，每平方米每年得到的太阳辐射能相当于230,280kg的标准煤。太阳能的利用方式，通常有“光――热转换”(如太阳能热水器)和“光――电转换”(如太阳能电池)。目前大规模的太阳能收集、转换、储存问题尚未解决好。
3、氢能
氢在常温下是无色的气体，燃烧1g氢能释放142kJ的热量，是汽油发热量的3倍。它的液体密度只有汽油的1/10，因而携带、运送方便，是航空、航天等高速飞行交通工具最合适的燃料，美国飞往月球的“阿波罗”号宇宙飞船和我国的长城运载火箭，都是用液态氢作燃料的。氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁。氢的资源丰富，水就是氢的大“仓库”。氢能在二十一世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的二次能源。
4.地热能
地热能是来自地球深处的可再生热能，它起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后，把热量从地下深处带至近表层。在有些地方，热能随自然涌出的热蒸汽和水而到达地面，自史前起它们就已被用于洗浴和蒸煮。通过钻井，这些热能可以从地下的储层引入水池、房间、温室和发电站。这种热能的储量相当大，不过，地热能的分布相对来说比较分散，开发难度大。
5.海洋能
海洋能源通常指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源，主要为潮汐能、波浪能、海流能(潮流能)、海水温差能和海水盐差能。更广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能等。究其成因，潮汐能和潮流能来源于太阳和月亮对地球的引力变化，其他基本上源于太阳辐射。海洋能源按储存形式又可分为机械能、
热能和化学能。其中，潮汐能、海流能和波浪能为机械能，海水温差能为热能，海水盐差能为化学能。我国海洋能开发已有近40年的历史，迄今已建成潮汐电站8座。
6.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，它贮存的是太阳能，更是一种唯一可再生的能源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料。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。
另外，风能等也是世界各国正在开发和利用的新能源。
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