人類利用的現(xiàn)有能源有________、________、________,正在大力開發(fā)的新能源有________、________、________等等.其中巨大的天然能源是________.
科目:初中物理 來源: 題型:
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科目:初中物理 來源:1+1 輕巧奪冠·優(yōu)化訓練 九年級物理 北京課改版 題型:048
閱讀與思考.
21世紀——核能時代21世紀,能源問題是首先要解決的問題之一,隨著人口的增加和經(jīng)濟的發(fā)展,能源的消耗量飛快地增長.從目前的消耗量計算,石油還能采50年,煤最多能采100多年.若全世界均按美國和加拿大的耗能水平(人均耗煤8.4噸/年)計算,即使人口增長率為零,地球上的煤也只能維持30多年,而石油和天然氣只能維持10幾年.
雖然地球上還有其他形式的能源,如太陽能、風能、地熱能、水能等,但與煤和石油相比微不足道,不能滿足人類的需要.相比之下,核能是解決能源危機的一個最有效的途徑.核能是地球上儲量最豐富的能源.又是高度密集的能源.它的效率是驚人的,1 kg核燃料所釋放的能量相當于2 500 t煤或2 000 t石油.而且,核裂變發(fā)電技術已經(jīng)成熟,它有其無法取代的優(yōu)點.首先,是地球上核燃料資源儲量豐富,已探明的礦至少有460萬噸,可供人類使用200多年;其次,核能發(fā)電比較經(jīng)濟,總的算起來,核電廠的發(fā)電成本要比火電廠低15%~50%;第三,核電是清潔的能源,有利于保護環(huán)境.
所以,21世紀是核能發(fā)電的大發(fā)展時期.氫是一種很有前途的新的“二次能源”.液態(tài)氫已被用來作為人造衛(wèi)星和宇宙飛船中的能源,但困難是不能大量制。湓蚴悄壳爸迫涞霓k法是以消耗其他能源為代價的.若利用核聚變反應則非常有希望解決這一問題.因為海水中含有大量氫及其同位素氘和氚(據(jù)計算,一桶海水中能提取的氘的能量相當于300桶汽油).若將海水中所有的氘的核能都釋放出來,它所產(chǎn)生的能量足以提供人類使用數(shù)百億年.
然而,實現(xiàn)持續(xù)的可控核聚變,難度非常大.核聚變反應的溫度大約需要幾十億度,在這樣的高溫下,氘、氚混合燃料形成高溫等離子態(tài).這里有許多問題需要解決,如怎樣加熱到如此高的溫度?怎樣盛裝如此高溫度的等離子體?這就是如何約束的問題.
目前,世界各國已建造多種類型的試驗裝置200多臺.近年來,設在英國牛津附近的核聚變裝置完成了一項可控核聚變試驗.在圓形圈內(nèi),在2億攝氏度下,氘、氚氣體相遇成功爆炸,產(chǎn)生了200 kW的能量,試驗持續(xù)了幾分鐘.雖然這距實際應用還有相當大的距離,技術上也還有許多難題需要解決.但已露出勝利的曙光.預計到21世紀50年代前后能實現(xiàn)原型示范的可控聚變反應.
可見,下世紀一旦核聚變能被利用起來,將會使人類徹底擺脫能源危機.我們設想,到那時,廉價的能源將使21世紀成為一個能量富足的時代,可生產(chǎn)出更豐富更新型的產(chǎn)品,而成本更為低廉.例如,可以從海洋中提取更多有用的元素,像金和鉑,到那時,其價值不再是金錢的象征.那么利用金和鉑耐腐蝕的優(yōu)良特性,來制造耐腐蝕的儲槽、閥門、管道等,可延長其使用壽命而不用頻繁更換.
此外,從海水中提取礦物質(zhì)的“核”工廠生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品——蒸餾水,也非常有用,可以通過管道將它們輸送到水源短缺的地方,實施龐大的灌溉計劃,改造農(nóng)田,生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的熱量還可以送入城市,用于取暖或作為熱源.核能除了發(fā)電之外,還可以用于煉鋼、推動動力機械、海水淡化處理、建筑物供熱采暖、空調(diào)制冷及熱水供應等.
低溫核供熱反應堆是一種既清潔、經(jīng)濟又安全的理想新熱源.建設一座20萬千瓦的供熱堆,每年消耗核燃料二氧化鈾僅1 t,它可以為500萬立方米的建筑物供暖.利用核能還可以對海水進行淡化處理,以解決缺水問題.
法國已設計了一種輕小型反應堆,功率為10~20萬千瓦,只有10個大氣壓的運行壓力,比較安全.利用堆芯產(chǎn)生的熱量將海水加熱蒸餾,每天可生產(chǎn)8萬立方米淡水,可供15萬人飲用.
中子照相已成為一種新的無損檢驗方法,它可以彌補X射線和γ射線照相的不足之處,進行一些它們鞭長莫及的工作.如可以檢驗手機、航天器、火箭等裝置內(nèi)部零件的結構狀況和質(zhì)量,進行考古文物內(nèi)部的無損檢驗等.
可以預計,21世紀是核能與核技術在醫(yī)學中廣泛應用并取得重大發(fā)展的時代.除了現(xiàn)有的核醫(yī)學診斷治療技術之外,中子治療癌癥是比較有前途的方法之一.這是因為許多癌組織對硼有較好的吸收效果,同時硼又有吸收中子的能力,當它被癌組織吸收后,經(jīng)中子輻照,硼-10變成鋰-7,并放出α粒子,α粒子的射線能量較高,可以更有效地殺死癌細胞.
例如,日本有一腦癌患者就是利用這種方法治療后,不僅痊愈了,而且還能駕駛卡車,簡直不可思議.在交通運輸領域,核能的利用將使其產(chǎn)生革命性的變革.核能艦船組成的遠洋艦隊可以在水上游弋幾十年而不用補充燃料.如果將反應堆做得足夠小,并解決防護問題,到那時,就能生產(chǎn)出核能汽車、核能坦克、核能火車、核能飛機.
核能還可作為宇宙飛船的動力,到那時,人們可以到其他星系去旅游.21世紀,人們可以對“老天爺”——天氣發(fā)號施令.人類將充分利用核能與大自然抗衡.到那時,不會因氣候和天氣情況影響飛機的起降,沒有飛機會因機場封凍而不能著陸,因為我們可設法在飛機水泥跑道下面安裝蒸氣管道.
不難預料,未來的世紀將是科學技術日新月異的時代,是人類學會和自然和諧相處的時代,是經(jīng)濟和文明繼續(xù)高速發(fā)展的時代,也是核能與核技術全方位應用的新時代.未來的核能時代將成為人類歷史上最光彩奪目、最美好的時代.
(李士 中國科學院核分析開放實驗室)
(1)21世紀存在什么樣的能源危機?為什么說核能是解決能源危機的一個最有效的途徑?
(2)21世紀,核能除了發(fā)電之外,還有哪些方面的應用?
(3)人類社會現(xiàn)在所應用的能源很多來自千百萬年前埋在地下的植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代形成的化石能源(例如:石油、煤),如果有一天化石燃料枯竭了,你能否想出一些能替代這些化石能源的清潔能源.(至少寫出三種)
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科目:初中物理 來源:新教材完全解讀 九年級物理。ㄏ聝裕(配北師大版新課標) 北師大版新課標 題型:048
能源問題日漸嚴重,現(xiàn)在全世界都非常重視能源問題,一方面大力發(fā)展科學技術,努力開發(fā)和利用新能源;另一方面想方設法提高能源利用率,并重視節(jié)約能源.
盡管目前能源相當短缺,但能源開發(fā)的前景是廣闊的.首先,地球上的水相當豐富,如果高效地把水分解成氫氣和氧氣,世界的能源問題可以得到解決.第二,一旦可控核聚變能夠?qū)崿F(xiàn),可以說將永遠解決人類能源的需求.聚變的核燃料,儲量非常豐富(主要在海水中),假如地球上儲量的1%被加以利用,照現(xiàn)在的能源消耗計算,可滿足人類未來幾億年對能源的需求.第三,太陽能是取之不盡、用之不竭的.太陽內(nèi)部不斷地進行核聚變反應,一年中輻射到地面的總能量為1.47×1018 kW·h,等于全世界一年生產(chǎn)總能量之和的兩萬多倍.由于太陽能太分散,現(xiàn)在太陽能的利用規(guī)模仍很小,在到達地面的能量中,被人類直接利用的只有萬分之零點一,如果提高光電轉(zhuǎn)化效率,我們將可以大規(guī)模地直接利用太陽能發(fā)電.太陽能開發(fā)潛力巨大.第四,隨著科技的發(fā)展,人類會像發(fā)現(xiàn)核能一樣,還會不斷發(fā)現(xiàn)其他新能源并產(chǎn)生人造能源.
(1)解決能源問題的根本途徑是________,其次還應該________和________.
(2)對于太陽能的使用,我們面臨的主要問題有哪些?
(3)就人類現(xiàn)有技術和認識,結合文章的介紹,你認為應迫切開發(fā)和利用哪些新能源以緩解能源危機?
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科目:初中物理 來源:鼎尖助學系列同步練習 物理(九年級 全) 題型:048
據(jù)記載,人類利用太陽能已有3000多年的歷史,但將太陽能作為一種能源和動力加以利用,只有300多年的歷史.真正將太陽能作為“近期急需的補充能源”,“未來能源結構的基礎”,則是近來的事.
近代太陽能利用歷史可以從1615年法國工程師所羅門·德·考克斯發(fā)明了世界上第一臺太陽能驅(qū)動的發(fā)動機算起.該發(fā)明是一臺利用太陽能加熱空氣使其膨脹做功而抽水的機器.
20世紀的100年間,太陽能科技發(fā)展歷史幾經(jīng)沉浮,人們對究竟能否利用太陽能在認識上多次反復,最后是環(huán)境保護給了太陽能利用帶來巨大機遇.
當前全球能源的85%來自石油、煤炭和天然氣等化石燃料,太陽能供電僅占全球供電量的三萬分之一.在現(xiàn)有技術條件下,化石能源的大量使用給地球環(huán)境造成了嚴重危害,導致全球性的環(huán)境污染和生態(tài)破壞,對人類的生存和發(fā)展構成極大的威脅.
目前,全球石油剩余可采儲量僅為1400多億噸.按目前產(chǎn)量,靜態(tài)保障年限僅40年;天然氣的剩余可采儲量為150億立方米,靜態(tài)保障年限僅為60年.正是這種巨大的能源危機、嚴峻的環(huán)境問題,促使人們必須尋找新能源,希望太陽能、風能、地熱能、潮汐能等可再生的清潔能源撐起未來世界能源供給的半壁江山.
科學家們公認、太陽能是未來人類最合適、最安全、最綠色、最理想的替代能源.太陽每分鐘射向地球的能量相當于人類一年所耗用的能量.目前太陽能利用轉(zhuǎn)化率約為10%~12%,開發(fā)利用的潛力十分巨大.
目前世界各國都在實施自己的“陽光計劃”,新年剛過,德國便開始建造世界上最大的太陽能發(fā)電站,它的啟用使每年二氧化碳排放量減少3700t.而印度鄉(xiāng)村的村民們則在年初仰仗美國BP太陽能公司贈送的太陽能光電設備,從此告別無電時代.世界上最大的石油企業(yè)也將重點向太陽能轉(zhuǎn)移,太陽能時代已經(jīng)拉開它輝煌的大幕.
科學家預言:未來大規(guī)模的太陽能開發(fā)利用,有可能開辟新能源領域,從而將人類帶出傳統(tǒng)的燃火時代.
1.使用太陽能與傳統(tǒng)的燃燒燃料有什么好處?
2.對于太陽能的廣泛使用,你認為還存在什么問題?
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