人類發(fā)明和制造了各種機(jī)械和機(jī)器,都可以看成是用來控制能量的轉(zhuǎn)化形式、發(fā)生的地點或時間的能量轉(zhuǎn)換器,按照這種觀點,以火力發(fā)電為例,請在方框中填入相應(yīng)的能量形式:
火力發(fā)電與核能發(fā)電主要區(qū)別是________.
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科目:初中物理 來源:設(shè)計九年級上物理滬科版 滬科版 題型:048
燈是人類征服黑夜的一大發(fā)明,19世紀(jì)前,人們用油燈、蠟燭等來照明,這雖已沖破黑夜,但仍未能把人類從黑夜的限制中徹底解放出來.真正發(fā)明電燈使之大放光明的是美國發(fā)明家愛迪生.他是鐵路工人的孩子,小學(xué)未讀完就輟學(xué),在火車上賣報度日.愛迪生是一個異常勤奮的人,喜歡做各種實驗,制作出許多巧妙的機(jī)械.他對電器特別感興趣,決心制造電燈,為人類帶來光明.
愛迪生在認(rèn)真總結(jié)了前人制造電燈的失敗經(jīng)驗后,制定出詳細(xì)的試驗計劃,分別在兩方面進(jìn)行試驗:一是分類試驗1 600多種不同的耐熱材料;二是改進(jìn)抽空設(shè)備,使燈泡有高真空度.他還對新型發(fā)電機(jī)和電路分析系統(tǒng)等進(jìn)行了研究.
愛迪生將1 600多種耐熱發(fā)光材料逐一地試驗下來,唯獨(dú)鉑絲性能最好,但鉑價格貴得驚人,必須找到更合適的材料來代替.1879年,幾經(jīng)試驗,愛迪生最后決定用炭絲來作燈絲,他把一截棉絲撒滿炭粉,彎成馬蹄形,裝到坩堝中加熱,做成燈絲,放到燈泡中,再用抽氣機(jī)抽去燈泡內(nèi)空氣,電燈亮了,竟能連續(xù)使用45個小時.就這樣,世界上第一批炭絲做的白熾燈問世了.1879年除夕,愛迪生電燈公司所在地洛帕克街燈火通明.
為了研制電燈,愛迪生在實驗室里常常一天工作十幾個小時,有時連續(xù)幾天試驗,發(fā)明炭絲作燈絲后,他又接連試驗了6 000多種植物纖維,最后又選用竹絲,通過高溫密閉爐燒焦,再加工,得到炭化竹絲,裝到燈泡里,再次提高了燈泡的真空度,電燈竟可連續(xù)點亮1 200個小時.電燈的發(fā)明,曾使煤氣股票3天內(nèi)猛跌12%.
繼愛迪生之后,1909年,美國柯進(jìn)爾奇發(fā)明了用鎢絲代替炭絲,使電燈效率猛增.從此,電燈躍上新臺階,日光燈、碘鎢燈等形形色色的燈如雨后春筍般登上照明舞臺.
電燈使黑暗化為光明,使大千世界變得更加光彩奪目、絢麗多姿.
[想一想]
你從愛迪生身上學(xué)到了哪些精神?
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科目:初中物理 來源:素質(zhì)教育新學(xué)案·物理·九年級·全一冊 題型:064
閱讀文章,回答文后的問題:
永 動 機(jī)人們在長期的生活和生產(chǎn)中認(rèn)識到,人類的生存和發(fā)展離不開能源.人們是多么渴望生產(chǎn)一種不需要耗用任何能量而能永遠(yuǎn)不停工作的機(jī)器--永動機(jī).下圖所示的是一個永動機(jī)的設(shè)計方案:輪子中有一個轉(zhuǎn)動軸,輪子邊緣安裝著12個可活動的短桿,每個短桿的一端裝有一個鐵球.方案的設(shè)計者認(rèn)為右邊的球與左邊的球離軸遠(yuǎn)些,因此,右邊的球產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩要比左邊的球產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩大.這樣輪子就會永無休止地沿著箭頭所指的方向轉(zhuǎn)動下去,并且?guī)訖C(jī)器轉(zhuǎn)動.但事實上并未實現(xiàn)不停息的轉(zhuǎn)動.仔細(xì)分析一下就會發(fā)現(xiàn),雖然右邊每個球產(chǎn)生的力矩大,但是球的個數(shù)少,左邊每個球產(chǎn)生的力矩小,但是球的個數(shù)多.于是,輪子不會持續(xù)轉(zhuǎn)動下去而對外做功,只會擺動幾下,便停在圖中所畫的位置上.
17~18世紀(jì),永動機(jī)最為流行,人們曾提出各種永動機(jī)設(shè)計方案,有采用“螺旋汲水”,有利用輪子的慣性、水的浮力或毛細(xì)作用的,也有利用同性磁極之間排斥作用的.18世紀(jì)末,不少科學(xué)家開始懷疑制造永動機(jī)的可能性.1775年,法國科學(xué)院決議不再受理永動機(jī)的設(shè)計方案.這些事實,使人們逐步悟出一個道理:永動機(jī)不可能實現(xiàn)是由于某一普遍定律的限制,而這條定律至今還沒發(fā)現(xiàn).因此,它啟示人們不再為設(shè)計永動機(jī)而煞費(fèi)苦心,轉(zhuǎn)而致力于這一未發(fā)規(guī)定律的挖掘工作.
17~18世紀(jì),經(jīng)典力學(xué)中已蘊(yùn)涵著機(jī)械能的轉(zhuǎn)化和守恒的初步思想.倫福德等人對摩擦生熱的研究,否定了熱質(zhì)說,提示了機(jī)械能與物體內(nèi)能變化的關(guān)系.1800年發(fā)明了電池,不久又發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)、磁效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)及電磁感應(yīng),科學(xué)家們進(jìn)一步展示出了自然界不同現(xiàn)象的相互聯(lián)系、相互轉(zhuǎn)化的圖景.在其他方面,如生物學(xué)發(fā)現(xiàn)了動物的體溫和進(jìn)行機(jī)械活動的能量跟它攝取的食物的化學(xué)能有關(guān).這一切,都為能量守恒發(fā)現(xiàn)做了必要的準(zhǔn)備.19世紀(jì)40年代,不同國家的十幾位科學(xué)家以不同的方式,各自獨(dú)立地提出了能量守恒定律.人們認(rèn)識到:能量既不會消滅,也不會憑空產(chǎn)生,能量有各種不同的形式,可從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中能量的總量保持不變.能量守恒定律使永動機(jī)幻夢被徹底地打破.
在制造上面所說的第一類永動機(jī)的這一嘗試失敗之后,一些人又夢想著制造另一種永動機(jī),希望它不違反能量守恒定律,而且既經(jīng)濟(jì)又方便.例如,這種可直接從海洋或大氣中吸取熱量使之轉(zhuǎn)化為機(jī)械功.由于海洋和大氣的能量是取之不盡的,因而這種熱可永不停息地運(yùn)轉(zhuǎn)做功,也是一種永動機(jī).然而,在大量實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,英國物理學(xué)家開爾文于1851年提出一條新的普遍原理:物質(zhì)不可能從單一的熱源吸取熱量,使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ划a(chǎn)生其他影響.看來永動機(jī)只是人們的美好愿望,永遠(yuǎn)也不可能實現(xiàn).
(1)人類夢想制造的永動機(jī)有哪幾類?為什么都沒有實現(xiàn)?
(2)下圖是兩位發(fā)明家自制的永動機(jī)模型.你能否和其他同學(xué)討論一下,它們能“永動”嗎?
(3)人們?yōu)槭裁礋嶂杂诎l(fā)明與制造永動機(jī)?
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科目:初中物理 來源: 題型:閱讀理解
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變廢為寶的生物質(zhì)能
生物質(zhì)是地球上最廣泛存在的物質(zhì),它包括所有動物、植物和微生物,以及由這些有
生命物質(zhì)派生、排泄和代謝的許多有機(jī)質(zhì)。各種生物質(zhì)都具有一定的能量。以生物質(zhì)為載
體、由生物質(zhì)產(chǎn)生的能量,便是生物質(zhì)能。
生物質(zhì)能是太陽能以化學(xué)能形式貯存在生物中的一種能量形式。它直接或間接來源于
植物的光合作用。地球上的植物進(jìn)行光合作用所消費(fèi)的能量, 占太陽照射到地球總輻射量的0.2%。這個比例雖不大,但絕對值很驚人:光合作用消費(fèi)的能量是目前人類能源消費(fèi)總量的40倍?梢,生物質(zhì)能是一個巨大的能源。
人類以柴薪為能源,歷史長達(dá)百萬年。作為可直接利用的燃料,柴薪利用貫穿著整個人類的文明發(fā)展史。除柴薪的直接燃燒外,生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化利用技術(shù)還有沼氣生產(chǎn)、酒精制取、木制石油、生物質(zhì)能發(fā)電等。
一、生物質(zhì)能的來源
柴薪 至今仍是許多發(fā)展中國家的重要能源。但由于柴薪的需求導(dǎo)致林地日減,應(yīng)適當(dāng)規(guī)劃與廣泛植林。
牲畜糞便 牲畜的糞便,經(jīng)干燥可直接燃燒供應(yīng)熱能。若將糞便經(jīng)過厭氧處理,可產(chǎn)生甲烷和肥料。
制糖作物 制糖作物可直接發(fā)酵,轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖肌?/p>
城市垃圾 主要成分包括:紙屑(占40%)、紡織廢料(占20%)和廢棄食物(占20%)等。將城市垃圾直接燃燒可產(chǎn)生熱能,或是經(jīng)過熱分解處理制成燃料使用。
城市污水 一般城市污水約含有0.02%一0.03%的固體與99%以上的水分,下水道污泥有望成為厭氧消化槽的主要原料。
水生植物 同柴薪一樣,水生植物也可轉(zhuǎn)化成燃料。
二、生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化利用
生物質(zhì)能的開發(fā)和利用具有巨大的潛力,主要包括兩方面:一是建立以沼氣為中心的農(nóng)村新能量、物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng),使秸稈中的生物能以沼氣的形式緩慢地釋放出來,解決燃料問題;二是建立能量農(nóng)場、能量林場及海洋能量農(nóng)場。
沼氣利用技術(shù) 人類發(fā)現(xiàn)、利用沼氣,已有悠久的歷史。1776年,意大利科學(xué)家沃爾塔發(fā)現(xiàn)沼澤地里腐爛的生物質(zhì)發(fā)酵,從水底冒出一連串的氣泡,分析其主要成分為甲烷和二氧化碳等氣體。由于這種氣體產(chǎn)生于沼澤地,故俗稱“沼氣”。1781年,法國科學(xué)家穆拉發(fā)明人工沼氣發(fā)生器。200多年過去了,如今全世界約有農(nóng)村家用沼氣池530萬個,中國就占了92%。農(nóng)村沼氣池的主要填料是豬糞、秸稈、污泥和水等。隨著農(nóng)村沼氣使用的日益推廣和大型厭氧工程技術(shù)的進(jìn)步,90年代以來,世界范圍內(nèi)的一些大型沼氣工程有了迅速發(fā)展。
生物質(zhì)汽化將固體生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣體燃料,稱為生物質(zhì)汽化。其基本原理是含碳物質(zhì)在不充分氧化(燃燒)的情況下,會產(chǎn)生出可燃的一氧化碳?xì)怏w,即煤氣。制造煤氣的設(shè)備稱為汽化爐,人們故意不給足氧氣,讓含碳物質(zhì)在沒有足夠的空氣的情況下燃燒,“燜”出一氧化碳來。
生物質(zhì)液化 將固體生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體燃料,稱為生物質(zhì)液化。它包括間接液化和直接液化兩種。間接液化是指通過微生物作用或化學(xué)合成方法生成液體燃料,如乙醇(酒精)、甲醇;直接液化則是采用機(jī)械方法,用壓榨或提取等工藝獲得可燃燒的油品,如棉籽油等植物油,經(jīng)提煉成為可替代柴油的燃料。
生物質(zhì)熱分解 這是一項很有潛力的技術(shù),用于制取人造石油。一些生物質(zhì)通過熱分解,可制取生物油、生物炭和可燃燒氣體,使生物質(zhì)得到充分利用。
能源農(nóng)場 即建立以獲取能源為目的的生物質(zhì)生產(chǎn)基地,以能源農(nóng)場的形式大規(guī)模培育生物質(zhì),并加工成可利用的能源;要對土地進(jìn)行合理規(guī)劃,盡可能利用山地、非耕荒地和水域,選擇適合當(dāng)?shù)厣L條件的生物質(zhì)品種進(jìn)行培育、繁殖,以獲得足夠數(shù)量的高產(chǎn)植物。在海洋、水域,要充分利用海藻和水生物提取能源,建立海洋能源農(nóng)場或江河能源農(nóng)場。同時,將基因工程等現(xiàn)代生物技術(shù)廣泛應(yīng)用于能源農(nóng)場中,以提高能源轉(zhuǎn)化率。
專家預(yù)測,到2050年,以生物質(zhì)能為重要組成部分的可再生能源,將以相同或低于礦物燃料的價格,提供全球3/5的電力和2/5的直接燃料。
摘自《新科技啟蒙》
(1)生物質(zhì)能是屬于一次能源還是二次能源?是屬于可再生能源還是不可再生能源?
(2)生物質(zhì)能在使用時可以轉(zhuǎn)化為哪些形式的能?請舉例說明。
(3)能源危機(jī)是一個全球性的問題,對于我們個人,平時使用過哪些能源?我們在使用時要注意些什么問題?談?wù)勀愕目捶ā?/p>
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