能源為我們的生產(chǎn)、生活提供了大量的能量,與整個國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展息息相關(guān)。作為人類活動的物質(zhì)基礎(chǔ),能源的有效開發(fā)和利用可以說是全世界、全人類共同關(guān)心的重要命題。本書針對青少年讀者設(shè)計(jì),圖文并茂地介紹了什么是能源、為我們服務(wù)的常規(guī)能源、新能源帶來的能源革命、節(jié)能與可持續(xù)利用、對能源的思考五方面內(nèi)容。通過本書,讀者可以重新認(rèn)識能源的“革命”過程。
《指尖上的探索》編委會,是專為本套叢書組建的專家委員會,特聘戚發(fā)軔院士、劉嘉麒院士、朱永新教授、俸培宗教授擔(dān)任顧問,胡志強(qiáng)(博士生導(dǎo)師)任編委會主任,邀請了各行業(yè)專業(yè)人士擔(dān)任編委,成就了本套叢書的廣泛影響力。
第一章 什么是能源
1. 什么是能量 /2
2. 能量都有哪些形式 /3
3. 能源是什么 /4
4. 人們怎樣度量能量 /5
5. 能量都去了哪里 /6
6. 能量的轉(zhuǎn)換遵循了什么定律 /7
7. 植物是怎樣獲得能量的呢 /8
8. 動物怎樣獲得能量 /9
9. 人有什么特殊方式獲取能量呢 /10
10. 能源是能量的來源嗎 /11
11. 能源有哪些種類 /12
12. 我們是怎樣一步步開始使用能源的 /13
13. 人們是怎樣使用能源的呢 /14
14. 一次能源怎樣轉(zhuǎn)化為二次能源 /16
15. 地球上的能源是怎樣形成的呢 /17
16. 雷和閃電也會釋放能量嗎 /18
17. 能源是不是商品 /19
18. 每一種能源都只有一種對應(yīng)的用途嗎 /20
19. 地球能源有多少 /21
20. 什么是常規(guī)能源與新能源 /22
21. 常規(guī)能源是可再生能源嗎 /23
第二章 為我們服務(wù)的常規(guī)能源
一、煤炭 /26
22. 黑色的石頭都是煤炭嗎 /26
23. 煤炭是植物呢,還是巖石 /27
24. 煤是怎樣形成的 /28
25. 煤炭主要分布在什么地方 /29
26. 煤炭是怎樣被開采出來的 /30
27. 煤炭只能用作燃料嗎 /31
二、石油 /32
28. 石油是石頭榨出來的油嗎 /32
29. 石油是如何形成的 /33
30. 為什么說“超級卷流是石油制造者” /34
31. 石油和煤炭相比有什么優(yōu)點(diǎn) /35
32. 原油和石油是一回事嗎 /36
33. 石油被開采以后就可以直接使用了嗎 /37
34. 你不知道的石油產(chǎn)品有哪些 /38
三、天然氣 /39
35. 氣體可以作為能源嗎 /39
36. 天然氣是怎樣形成的呢 /40
37. 天然氣有什么特質(zhì)呢 /41
38. 天然氣都有哪些用途 /42
39. 天然氣是怎樣發(fā)現(xiàn)的 /43
40. 天然氣都有哪些不同的種類 /44
41. 我們怎樣運(yùn)輸天然氣 /45
第三章 新能源帶來的能源革命
42. 新能源都是清潔能源嗎 /48
一、核能 /49
43. 核能是什么樣的能量 /49
44. 砸開原子核就能獲取核能嗎 /50
45. 核能是清潔能源嗎 /51
46. 核能是可再生能源嗎 /52
96. 外星星球有能源供我們使用嗎 /110
互動問答/111
我們每天都需要吃一些食物,為我們的身體提供能量,好延續(xù)我們的生命并從事各種活動。那些被我們吃下去的米面、蔬菜瓜果等等,都來源于植物。雖然它們外形各異、口味各異,但從本質(zhì)上來講,都是存儲我們需要的能量的載體。而真正提供能量的是太陽。有了陽光,植物進(jìn)行光合作用,從而將無機(jī)物轉(zhuǎn)化成有機(jī)物并存儲能量。而那提供能量的源頭——太陽,便是一種能源。能源就是能量的來源。
當(dāng)然,能源并不是只有太陽這一種,在這一部分,就讓我們來看看到底什么是能源以及能源相關(guān)的基礎(chǔ)知識。
1.什么是能量?
在我們認(rèn)識能源之前,先來了解一下“能量”。我們跑步需要動能;我們想要燈亮?xí)r,需要電能;如果我們還想要長得更高一些,就需要吸收更多食物中的營養(yǎng)物質(zhì)釋放出的能量。能量是人們賴以生存和進(jìn)行生命活動的基礎(chǔ),是保持人類萬物生生不息繁衍前進(jìn)的源泉,也是維持整個大自然變化平衡的守護(hù)者。那么,在整個宇宙都如此重要的能量,在物理學(xué)上的定義又是什么呢?
事實(shí)上,世界所有的事物都是在不斷地運(yùn)動著的,它們能夠維持運(yùn)動狀態(tài)的原因是它們消耗了一定的“能量”,簡稱“能”。例如:汽車在奔馳時(shí)消耗著動能,電燈亮著消耗了電能。正是這些能量的耗費(fèi),才讓我們的世界亮麗起來,更顯出多姿多彩。而且,當(dāng)兩種物體的運(yùn)動方式不一樣時(shí),我們也可以根據(jù)它們耗費(fèi)能量的多少,比較它們所作出的貢獻(xiàn)。
既然能量這么神奇,那它是不是萬能的呢?其實(shí),能量是一個非常慷慨又非常自私的家伙。雖然它無私地奉獻(xiàn)了自己,為整個人類乃至世界造福,但是,不同的能量卻不能共存。兩種或多種不同性質(zhì)的能量,是不會相互協(xié)調(diào)、共同進(jìn)步的,如果它們相遇,能量之間就會自動地進(jìn)行轉(zhuǎn)化、分解。例如:汽車在行駛中,石油的化學(xué)能就會自動轉(zhuǎn)化為奔馳的動能,轉(zhuǎn)化不了的也會自動分解掉。這就是能量的“自私”。
2.能量都有哪些形式?
我們曾經(jīng)說過:不同的能量之間是不能共存的,能量之間會轉(zhuǎn)化、分解掉。那么能量和能量之間也有區(qū)別嗎?能量又有多少不同的種類呢?其實(shí),有多少種不同的運(yùn)動形式,就會有多少種不同形式的能量。
地球上的能量大部分都來源于太陽。按照不同的形式,能量主要可以分為機(jī)械能、電磁能、內(nèi)能、化學(xué)能以及核能。其中,機(jī)械能就是物體進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動時(shí)的能量,它是動能和勢能的總和,也就是物體的運(yùn)動和高度的變化所產(chǎn)生的能量形式。電磁能就是電磁場所具有的能量,是電場能和磁場能的總和。外部的運(yùn)動會產(chǎn)生能量,物體內(nèi)部也會有微小的肉眼看不到的分子在運(yùn)動,這些分子所具有的動能及勢能的總和就是內(nèi)能。還有化學(xué)能,它就是化學(xué)反應(yīng)時(shí)所釋放的能量。而核能一種新型的能源,則是利用了原子的核心裂變或聚變產(chǎn)生的能量。這些不同的形式的能量,雖然表現(xiàn)各異,但是它們之間相互轉(zhuǎn)化,共同構(gòu)成了能量的世界。
盡管能量有多種不同的形式,但它們之間能夠相互轉(zhuǎn)化,這就表明了不同形式的能量在本質(zhì)上是一樣的,也就反映了物質(zhì)的運(yùn)動雖然形式不一樣,但它們有內(nèi)在統(tǒng)一的度量方式。
3.能源是什么?
能源,在《科學(xué)技術(shù)百科全書》中的定義為:能源是可從其本身獲得熱、光和動力之類能量的資源。而在《大英百科全書》上又將其定義為:能源是一個包括所有燃料、流水、陽光和風(fēng)的術(shù)語,人類用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換手段便可讓它為自己提供所需的能量。能源在不同的百科全書上有著不同的定義,目前就有差不多20種關(guān)于能源的定義。但是,仔細(xì)分析這些定義,我們可以發(fā)現(xiàn):無論在哪一種定義里,能源似乎都是一個可以向我們提供能量的東西,那么能源到底是什么呢?就讓我們一起來探究一下。
其實(shí),能源非常簡單,它就是大自然無私奉獻(xiàn)給我們的,能為我們提供某種形式能量的物質(zhì)資源,所以,又被我們稱為“能量資源”。例如:煤炭、石油、天然氣、太陽能、水能和風(fēng)能等,都是我們可以利用的能源。它們雖然“相貌”不同,但都可以為我們的生產(chǎn)和生活提供不同形式的動力,可以產(chǎn)生巨大的能量。有效的利用它們,可以方便我們社會生活的方方面面。在這些不同類別的能源里,有的我們可以將其轉(zhuǎn)化成需要的能源直接使用,而有些我們需要加工一下才能轉(zhuǎn)化為我們想要的能源。
不同的能源可以提供不同形式的能量,它們都是產(chǎn)生能量的源泉,所以能源的形態(tài)也是多種多樣的。例如:煤炭燃燒就可以為我們提供熱能,而長相不同于煤炭的石油,燃燒就可以為我們提供動能?梢姡茉词且环N物質(zhì),卻可以呈現(xiàn)出多種不一樣的形式。
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