有关能源的课外知识--中国古代的能源利用(doc 4)#

有关能源的课外知识
1.中国古代的能源利用
古代化学工艺可以说是以用火为中心的。

人类学会用火标志着化学史的开端，而人工取火的发明，又为能源利用提供了必备条件。

煤、石油、天然气并称为三大重要能源，我国古代劳动人民很早就知道并利用它们。

火的认识与利用
在中国距今170万年以前的云南元谋人遗址中和大约同一时期山西芮城西侯度遗址中，发现了已知的人类最早的用火遗迹。

在距今50万年以前的北京周口店“北京人”居住的岩洞里，上、中、下部都找到了“灰烬层”。

在“灰烬层”中，草木灰中夹杂着木炭、石头和兽骨，灰烬按一定部位成堆分布，这说明北京人已有意识地用火。

在长期的生产和生活实践中，古人类不断总结经验，寻找着人工取火的方法，终于发现钻木可以取火。

一般认为人工取火大约出现在旧石器时代的晚期。

对火的认识和使用，是人类历史上第一个伟大的化学发现。

它为物质发生化学变化创设了重要条件，增长了人类和自然作斗争的威力，也改变了人们的生活习惯和生活方式。

可以说火的使用既改造了自然也改造了人类本身。

煤的利用
煤炭，中国古代称“石炭”、“乌薪”、“黑金”、“燃石”等。

最早记载煤的名称和产地的著作是战国时期的《山海经》。

《汉书·地理志》上也记载：“豫章郡出石可燃，为薪。

”说明煤已用于江西南昌附近人民的日常生活中。

1975年，根据对河南郑州古荥镇冶铁遗址的挖掘，发现当地从西汉中叶至东汉前期，是以煤为动力冶铁的。

北魏地理学家郦道元在《水经注·河上》篇中第一次在文献中记载用煤冶铁。

三国时期的曹操在邺都兴建冰井台，井深50米，贮煤数十万公斤。

南北朝时我国北方家庭已广泛使用煤取暖、烧饭，唐朝时我国南方也广泛使用煤了，宋朝时，煤炭在京都汴梁已是家用燃料，庄季裕在《鸡肋篇》云：“数百万家，尽仰石炭，无一家燃薪柴火者”即是明证。

元朝时，意大利的马可·波罗看到中国用煤盛况，并在他写的《马可·波罗游记》一书中做了记载，致使欧洲人把煤当成奇闻传颂。

明朝时，煤炭已是冶铁的主要燃料。

著名科学家宋应星在他的《天工开物》一书中就有关于“冶铁”的记载，提到用煤的约为占十分之七。

他还记述了当时采煤时以长竹筒伸向井底，以排除毒气的方法。

中国宋朝时已用焦炭炼铁，1961年在广东新会县发掘出的南宋炼铁遗址中，除发现有炉渣、石灰石、铁矿石外，还发现焦炭。

目前所知，这是世界上用焦炭炼铁的最早实例，说明中国用煤炼焦，比欧洲早了500多年。

石油的利用
石油在古代又称“石漆”、“水肥”、“石脂”、“猛火油”、“雄黄油”、“石脑油”等。

最早记载石油的文献是公元1世纪的《汉书·地理志》。

书中云：“高奴，有
淆水可燃。

”高奴即今陕北延长县一带。

《后汉书·郡国志注》对石油产地、性质作了较详细的描述：①石油产于石下；②比水轻，像肉汁一样浮在水面，但不能吃，有毒性；③燃烧时，发出明亮的光焰；④有了正式名称-石漆。

到了晋时，石油不但用作燃料，还用于机械润滑。

北魏至隋唐时代，中国西北多处发现石油，劳动人民用石油涂牛皮，即可润泽皮革又可防水。

宋朝时，劳动人民开始用含蜡量极高的固态石油制成蜡烛，用以照明。

宋朝著名科学家沈括发明用石油作墨，最早把石油用作石油化工原料，他在《梦溪笔谈》中明确提出“石油”一名。

天然气的利用
中国古代天然气的开采和掘井技术与盐井开采紧密相连。

四川开凿的许多盐井，同时也是天然气井，当时叫火井。

最先记载中国用火井煮盐的是晋朝张华所著《博物志》，这在人类能源史上记下了光辉一页，它比英国1668年使用天然气约早十三个世纪以上。

明朝宋应星在著名的《天工开物》一书中，对火井煮盐作了详细的记述。

2.绿色的能源--太阳能
太阳是个巨大的能源，它不断向外辐射能量。

因为直接利用太阳能不会污染环境，因此，它是很有开发价值的能源，现在正进一步研究如何开发利用这一无污染且用之不竭的新能源。

目前，太阳能可通过四个渠道被人类利用：
1．通过大气和水分的升腾循环，再通过风、流水、波浪、海流等以风能和水能等形式释放出来；
2．被海洋吸收，成为海洋内能，再以潮汐能等形式释放出来；
3．通过植物的光合作用把太阳能转化和储存起来，再以草木、沼气、煤、石油、天然气等燃料的形式释放出来；
4．通过转换成电能，被人们直接利用，这种方式目前主要通过太阳能电池来实现。

太阳能电池就是利用晶体硅和非晶体硅为材料制成的一种将太阳能转化为电能的装置，常用的太阳能电池是硅电池。

许多国家的太阳能利用日益商品化，在日本、美国和欧洲用太阳能供电的无线电、风扇、电冰箱等日用商品琳琅满目。

3.新能源与人类未来
当今世界人口从1900年的16亿增加到目前的60亿，净增加两倍多，能源消耗统计却增加了16倍。

人类使用的能源主要来自于石油、煤和天然气。

按目前的消耗估算，21世纪人类将面临着能源危机的威胁。

另一方面，人类大量使用碳氢化石燃料，环境污染日益严重，生态平衡惨遭破坏，直接危及人类生存。

因此，加紧开发低污染乃至无污染的绿色能源已迫在眉睫。

氢能、太阳能、风能、地热能、海洋能、潮汐能、波浪能、海流能等称为当代新能源，也称为绿色能源。

当这些新能源尚未完全被人类开发和利用的时候，处于科学前沿的新能源开发者们，正在为人类研究和开发一些以高技术为主的能源新途径。

反物质作为新能源
众所周知，世界是由物质组成的。

物质由分子等微粒组成，原子由电子和原子核组成，原子核由中子和质子组成。

在正常情况下，原子核带正电荷，电子带负电荷，从而构成正物质，也就是我们周边的正常物质。

然而，按照相对论原理，有正物质就应该有反物质。

于是科学家常常猜测，原子核能不能带负电荷，而电子带正电荷，构成反物质呢？近年来，科学家都在潜心于这方面的研究与实验。

一些实验证实，原子核可以带负电荷，电子可以带正电荷。

科学家已经知道，当反物质与正物质发生碰撞时这两种物质会相互抵消，并且在碰撞发生的一瞬间会向环境释放出能量，只需针尖大小的反物质与正物质结合，就会向环境释放出无法估算的巨大能量。

反氢原子作为新能源
科学家在从事微观科学研究的同时发现了一个能解决能源问题的方法，即开创了一套无可辩驳的经典量子力学的大统一理论。

他们认为这一理论的意义比“火”对人类的意义还大，而解决能源问题只是这一理论的副产品。

目前，科学家已经找到一种可以使普通氢原子的电子降低运动轨道释放能量的方法。

在这一变化过程中，产生的能量会以紫外光的形式释放出来。

反重力作为新能源
据资料报道，美国航天局正在设法征服重力，以便将它作为一种能源加以利用。

其实，在此之前，俄罗斯科学家已经对反重力装置进行了研究，并取得了重大成果。

据介绍，他们已经观测到悬垂在一个不断旋转的、大小如比萨饼的磁性、圆碟形超导体上方的物体，其重量神秘地减轻了2%。

如果这种重量丧失现象可以得到确认，并在重复实验中得到验证，科学家们就有可能设法推断出是不是超导体产生的某种力以重力的反作用力形式发挥作用，即吸收（反）重力，屏蔽重力，或者干扰重力波的频率。

这种新的能量应用方式的诞生，将会使人们看到某种奇怪的景象。

例如，可以想象一下“循环水流”，水首先在没有重力的情况下向上流动，然后又在有重力的情况下流入涡轮而产生的机械能或其他形式的能。

用月球上的“氦-3”作为新能源
“氦-3”同位素的热核反应堆中没有中子辐射，这就意味着用“氦-3”同位素生产能源时没有放射性污染，即不会给环境带来（放射性污染）危害。

然而，地球上“氦-3”同位素的储量并不大，无法大量生产能源。

据自动飞行器和登上月球的美国宇航员获取的资料表明，月球上具有大量的“氦-3”。

这种地球上稀有的核素在月球表面的尘埃中多达109 kg以上。

据科学家介绍，月球上的“氦-3”储量足够人类使用1万年。

值得提出的是，科学家对从月球上获取“氦-3”解决地球能源的方案进行了科学上的和经济上的论证，认为用这种方法获取的每千瓦时电的成本并不比在地球上获取“氦-3”的方法成本高。

在利用月球上的“氦-3”获取热核能源的方案中，目前尚未发现不可克服的技术难题。

届时，人类将有可能利用月球上的“氦-3”获取热核能。

植物作为新能源
研究表明，全球植物经光合作用每年形成的有机物质，可产生3×1021 Ｊ的能量，折合相当于1000亿吨石油，它相当于目前全世界年能耗的50倍。

能源植物是绿色世界的重要组成部分，它将成为21世纪的动力能源。

按照化学成分的差别分为三类：1．富含类似石油成份的能源植物。

这是一类具有合成较高还原形式的烃的能力，可产生接近石油成份的植物。

其中，续随子、绿玉树、古巴香胶树、银胶菊、西谷椰子和西蒙得木等为其代表。

2．富含高糖、高淀粉和纤维素等碳水化合物的能源植物。

其所得最终产品是乙醇。

3．富含油脂的能源植物。

有资料表明，世界上富油植物达万种以上，我国有近千种。

许多植物不仅含油率高，且储量很大。

这是人类开发利用植物燃料的资源优势。