能源向来是人们关心的话题。我们现在的生活离开能源恐怕寸步难行,路上跑的汽车、不离手的电脑、日常照明、冷时的暖气、热时的空调,哪一样不是靠能源来支撑呢?可是,能源究竟来自何方?在一般的意义下,我们所认识的能源都以各种形式被“保存”着,能量可以从一种形式变为另一种形式,而总量不变。例如,我扔一个泥土捏制的球,球掉在地上发出“啪”的一声。在这个球撞击地板之前,它具有动能,而当我们听到“啪”的一声后,它停止了运动。但是,在整个过程中,能量的总和并没有发生变化,只是它的形式有了改变。泥球发生

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能源之母是哪位?

2015-02-28 17:21 来源:果壳网 

能源向来是人们关心的话题。我们现在的生活离开能源恐怕寸步难行,路上跑的汽车、不离手的电脑、日常照明、冷时的暖气、热时的空调,哪一样不是靠能源来支撑呢?可是,能源究竟来自何方?

在一般的意义下,我们所认识的能源都以各种形式被“保存”着,能量可以从一种形式变为另一种形式,而总量不变。例如,我扔一个泥土捏制的球,球掉在地上发出“啪”的一声。在这个球撞击地板之前,它具有动能,而当我们听到“啪”的一声后,它停止了运动。但是,在整个过程中,能量的总和并没有发生变化,只是它的形式有了改变。泥球发生了形变、撞击点的温度有所升高,以及发出的声响,这些构成了原来的动能。如果撞击后泥球的一系列反应能够测量的话,我们会发现,这些情况构成的能量总和等于之前的动能。

下面介绍一些众所周知的能源形式。

太阳能

太阳能的工作方式有很多种,我们一般利用光照使得太阳能板产生电势差来工作。当然,也有其他利用太阳能的办法。例如,我们可以用一个放大镜聚焦阳光来产生热量,小时候很多人用此方法来烧蚂蚁。处于放大镜焦点的物体,温度会逐渐升高直到自燃。

那么太阳能来自哪里呢?答案当然毋庸置疑的是太阳了。

风能

将线圈放在变化的磁场中以产生电流,是一种简单的发电方式。对于风力发电来说,我们只需让风推动风扇的叶片旋转即可,而叶片可以带动整个电磁系统。然而,风能来自哪里?答案也是太阳。

太阳可以温暖我们整个地球,然而,并非所有的地方都可以获得相同的温度。也就是说,地球上方的大气在不同的地方有不同的温度,因此,不同温度的气体有了流向。当然,这并非恰当的说法,但却是一种原因。风的产生同样跟地球的自转和地貌特征有关。然而,一种浅显的说法是风能大部分来自太阳。

化石燃料

收集一些可燃物,点燃它,于是你又得到了一些能量(热能)。这是基于化石燃料最朴素的认识。拥有了这些热能,你能做什么?烧水,然后利用水蒸气带动涡轮旋转,进而可以使整个电磁系统工作起来。过程回到了风能发电。

为什么燃烧化石燃料可以实现能量的供给?在燃烧过程中,化石燃料的化学键被打破,于是热能被释放了出来。你可以燃烧很多东西来获得能量,例如食物和木头。化石燃料也是如此,只是它们很古老而已。

化石燃料是如何获得化学能的呢?我们不得不说,万物生长靠太阳。化石燃料中的能量其实就是远古的太阳能被保存在其中而已。一些人认为化石燃料不可再生,从短期来看,的确如此。不过,如果我们等上亿万年,还是能够看到新的化石燃料的。

水力发电

水力发电需要一个大坝,而水力发电的大坝是如何工作的呢?这个过程很像风力发电和利用化石燃料发电,同样也是带动涡轮的旋转来实现。在水力发电中,涡轮的旋转靠水流的冲击完成。水流替代了蒸汽。

利用水流发电,能否认为重力是能量之源呢?并非如此,就整个系统而言,由于水是源源不断的,因此它的总体重力势能并没有发生改变。的确,如果放眼一注水流而言,它的重力势能的确发生了变化,但作为整体而言却没有。

那么,水力发电的能量之源是什么?我不得不说,仍是太阳。水力发电最关键的一点是,水必须源源不断的从上游下来,而这一驱动力却是雨水。地表水在太阳的暴晒下蒸发,然后形成雨水,再降到地势较高的地区,于是有了循环往复。因此,正是在太阳的力量下,才能实现水力发电。

地热

地核是一个温度奇高的地带,于是有些人认为可以利用地热来使水沸腾,产生蒸汽。在有些地方,这的确可行,于是问题回到了化石燃料发电的过程。

地核中的热能源自何处?在地壳内部产生的如此高温,才是重力势能的作用。在重力的作用下,地球上的所有物质向地心坍缩。于是在巨大的压力下,温度升高。当然,还有其他原因致使地心温度升高,但是重力坍缩是最重要的。

太阳系中大部分的物质源于以前大恒星的解体。在大恒星爆炸后,一些物质遗落到了地球上,于是有了地球上的众多物质(元素)。所以,如果刨根问底的话,地热能也可算是来自以前的大恒星了。

核能

如果将一个较重的元素拆成两个相对较轻的元素,你依然能够获得能量。这是因为,在物质变化的前后,质量不再守恒。根据爱因斯坦的质能方程,我们可以一目了然的发现,减少的质量转化成了能量。这确实是一个伟大的发现。

通常所用的裂变物质为铀核,而铀核来自哪里呢?像这样重的元素,只能来自一些大恒星的爆炸,所以,这一能源仍可认为来自以前的大恒星。

由此可见,恒星是一切能量的来源。但是,一个恒星如何得到它的能量呢?恒星有两种能量来源,一个是重力坍缩,一个就是核聚变了。核聚变也是通过质量不守恒来供能的,跟裂变有些相像。如果再进一步探究核聚变的能量来自何方的话,估计就要追溯到大爆炸了。

原标题:能源之母是哪位?

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