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雨、雪、垃圾能發(fā)電科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),大自然中蘊(yùn)藏著巨大的能量,可以通過多種手段,從21世紀(jì)初期開始,有一定規(guī)模地向雨雪垃圾索電,是完全可以實(shí)現(xiàn)的.
利用積雪發(fā)電:大家知道,積雪的溫度是0℃以下,因此雪中蘊(yùn)藏著巨大的冷能.科學(xué)家提出利用積雪發(fā)電的大膽設(shè)想.它的工作原理是,將蒸發(fā)器放在地面上,將凝縮器放在高山上,再用兩根管子將它們連接在一起,然后抽出管內(nèi)空氣,用地下熱水使低沸點(diǎn)的氟里昂(即現(xiàn)代電冰箱所用的制冷物質(zhì))汽化,并以雪冷卻凝縮器,由于氟里昂的沸點(diǎn)很低,加上管內(nèi)被抽空,所以它就沸騰起來,變成氣體快速向管子的上端跑去,沖擊汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn),從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電.試驗(yàn)證明,1 t雪可把2~4 t氟里昂送上蓄液器.可見雪的發(fā)電本領(lǐng)是十分驚人的.
雪的資源極其豐富,地球上34%的國(guó)家屬多雪地區(qū).我國(guó)東北和新疆北部是全國(guó)下雪天數(shù)最多的地區(qū),每年平均在40天以上,積雪日數(shù)在90天以上.積雪發(fā)電的問世,將使茫茫雪原變成人類的又一理想的未來發(fā)電能源.
利用下雨發(fā)電:目前,科學(xué)家們研究雨能的利用已獲得成功,它是利用一種葉片交錯(cuò)排列,并能自動(dòng)關(guān)閉的輪子,輪子的葉片可以接受來自任何方向的雨滴,并能自動(dòng)開關(guān),使輪子一側(cè)受力大,另一側(cè)受力小,從而在雨滴沖擊和慣性的作用下高速旋轉(zhuǎn),驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)電.雨能電站可以彌補(bǔ)地面太陽能電站的不足,使人類巧妙而完美地應(yīng)用太陽能、風(fēng)能、雨能.
我國(guó)南方雨能資源豐富,特別是華東、華南、中南和西南各省的雨水充足,一年四季冰雪期很少,雨季的降雨量一般都比較多,陰雨天利用雨能發(fā)電,陽天利用太陽能發(fā)電,這樣無論晴天或陰雨天,人們都可以享受到大自然的恩賜,享受到電能帶來的光和熱.
微生物電池:在探索微生物能源工作中,一些國(guó)家正在從事著微生物電池的研究.什么是微生物電池呢?它是一種用微生物的代謝產(chǎn)物,做電極活性物質(zhì),從而獲取電能.從研究的進(jìn)展看,作為微生物電池的活性物質(zhì),只限于甲酸、氫、氨等.我們用一種叫產(chǎn)氣單抱菌的細(xì)菌,處理100摩爾椰子汁,使其生成甲酸,然后把以此做電解液的3個(gè)電池串連在一起,生成的電能可使半導(dǎo)體收音機(jī)連續(xù)播放50多個(gè)小時(shí).當(dāng)然,這只是試驗(yàn),但它表現(xiàn)出的事實(shí)是令人神往的.
21世紀(jì)是人類飛向宇宙的時(shí)代,在宇宙飛船這樣的封閉系統(tǒng)中,排泄物的處理確實(shí)是個(gè)必須解決的問題.美國(guó)宇宙航行局設(shè)計(jì)了一種一舉兩得的解決方案:用一種芽孢桿菌處理尿,使尿酸分解而生成尿素,在尿素酶的作用下分解尿素產(chǎn)生氨.氨用做電極活性物質(zhì),在鉑電極上產(chǎn)生電極反應(yīng),組成了邀翔太空的理想微生物電池.在宇航條件下,每人每天如果排出22克尿,就能夠獲得47瓦時(shí)的電力.
氫燃料電池,成為微生物能源的又一種電能形式.利用一種產(chǎn)生氫氣能力強(qiáng)的細(xì)菌,在容積為10升的發(fā)酵裝置中,每小時(shí)所產(chǎn)生的近20升氫氣,足以維持3.1~3.5伏燃料電池的工作.科學(xué)日新月異的21世紀(jì),有機(jī)廢水的處理也與微生物電池發(fā)生了密切關(guān)系.在利用微生物處理有機(jī)廢水時(shí),在使廢水無害化的同時(shí),可以把微生物的代謝產(chǎn)物做微生物電池的活性物質(zhì),從而獲得電能,從這個(gè)角度上,微生物做為同時(shí)解決公害和能源問題的一種手段,已引起人們的廣泛注意.盡管微生物電池的研制尚處在萌芽狀態(tài),使用也還只限于一定范圍,但是到21世紀(jì)的某一天,微生物電池就能夠帶動(dòng)著馬達(dá)飛轉(zhuǎn),為人類創(chuàng)造更多的物質(zhì)財(cái)富.
向污泥要能源:城市下水道污泥中富含有機(jī)物質(zhì),其中蘊(yùn)藏著可觀的能量.不少國(guó)家已開始利用厭氧細(xì)菌將下水道污泥“消化”,然后收集其中產(chǎn)生的沼氣作為熱源,并將下水道污泥制成固體燃料.
關(guān)于下水道污泥作為固體燃料的開發(fā)與實(shí)用化研究方面,歐洲國(guó)家居領(lǐng)先地位.日本東京都能源局利用下水道污泥作為燃料發(fā)電的試驗(yàn)也已獲成功.日本能源科學(xué)家還將下水道污泥利用多級(jí)蒸發(fā)法制成固狀物,所得燃料的發(fā)熱量為16 000~18 000 kJ/kg,與煤差不多.
德國(guó)的一家化學(xué)公司將工廠下水道排放的廢水(其中含10%的普通生活污水)進(jìn)行處理,所得活性污泥作為燃料,他們?cè)谙滤牢鬯屑尤胗袡C(jī)凝集劑,再用電力脫水機(jī)脫去部分水分,加入一定比例的粉煤,最后利用壓濾機(jī)榨干水分,用這種方法制成的燃料發(fā)熱量大約是9 200~1 000 kJ/kg,并且將其干燥、粉碎后并不影響其燃燒性能.
從下水道污泥中挖掘潛在能源,不僅開辟了能源新途徑,還可以根本上解決城市下水道污泥污染問題.對(duì)改善城市地下水水質(zhì)有著至關(guān)重要的作用.環(huán)境科學(xué)家有必要重新估計(jì)下水道污泥的作用和利用價(jià)值,進(jìn)一步研究下水道污水處理以及下水道水系的設(shè)計(jì).
目前,世界上許多國(guó)家正在研究,能否建立一個(gè)從污水處理到能源、環(huán)保方面的綜合管理體系,以便一勞永逸地解決下水道污水的去向問題.
摘自《能源趣覽》
閱讀完以上文章后回答:
(1)文中介紹了哪幾種新的能源利用方式?分別是什么?
(2)利用積雪和下雨發(fā)電的工作原理分別是什么?
(3)結(jié)合你在日常生活中對(duì)能源的利用,談?wù)勀銓?duì)節(jié)約能源的看法.
人教版第十一章 多彩的物質(zhì)世界提綱
一、宇宙和微觀世界
1.宇宙由物質(zhì)組成。
2.物質(zhì)是由分子組成的:任何物質(zhì)都是由極其微小的粒子組成的,這些粒子保持了物質(zhì)原來的性質(zhì)。
3.固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)的微觀模型:固態(tài)物質(zhì)中,分子與分子的排列十分緊密有規(guī)則,粒子間有強(qiáng)大的作用力將分子凝聚在一起。分子來回振動(dòng),但位置相對(duì)穩(wěn)定。因此,固體具有一定的體積和形狀。液態(tài)物質(zhì)中,分子沒有固定的位置,運(yùn)動(dòng)比較自由,粒子間的作用力比固體小。因此,液體沒有確定的形狀,具有流動(dòng)性。氣態(tài)物質(zhì)中,分子間距很大,并以高速向四面八方運(yùn)動(dòng),粒子之間的作用力很小,易被壓縮。因此,氣體具有很強(qiáng)的流動(dòng)性。
4.原子結(jié)構(gòu)。
5.納米科學(xué)技術(shù)。
二、質(zhì)量
1.定義:物體所含物質(zhì)的多少叫質(zhì)量。
2.單位:國(guó)際單位制:主單位kg,常用單位:t g mg
對(duì)質(zhì)量的感性認(rèn)識(shí):一枚大頭針約80mg;一個(gè)蘋果約150g;一頭大象約6t;一只雞約2kg。
3.質(zhì)量的理解:固體的質(zhì)量不隨物體的形態(tài)、狀態(tài)、位置、溫度而改變,所以質(zhì)量是物體本身的一種屬性。
4.測(cè)量:
、湃粘I钪谐S玫臏y(cè)量工具:案秤、臺(tái)秤、桿秤,實(shí)驗(yàn)室常用的測(cè)量工具托盤天平,也可用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出物重,再通過公式m=G/g計(jì)算出物體質(zhì)量。
、仆斜P天平的使用方法:二十四個(gè)字:水平臺(tái)上,游碼歸零,橫梁平衡,左物右砝,先大后小,橫梁平衡。具體如下:
、佟翱础保河^察天平的稱量以及游碼在標(biāo)尺上的分度值。
、凇胺拧保喊烟炱椒旁谒脚_(tái)上,把游碼放在標(biāo)尺左端的零刻度線處。
、邸罢{(diào)”:調(diào)節(jié)天平橫梁右端的平衡螺母使指針指在分度盤的中線處,這時(shí)橫梁平衡。
、堋胺Q”:把被測(cè)物體放在左盤里,用鑷子向右盤里加減砝碼,并調(diào)節(jié)游碼在標(biāo)尺上的位置,直到橫梁恢復(fù)平衡。
⑤“記”:被測(cè)物體的質(zhì)量=盤中砝碼總質(zhì)量+游碼在標(biāo)尺上所對(duì)的刻度值。
⑥注意事項(xiàng):A、不能超過天平的稱量;B、保持天平干燥、清潔。
、欠椒ǎ篈、直接測(cè)量:固體的質(zhì)量;B、特殊測(cè)量:液體的質(zhì)量、微小質(zhì)量。
二、密度
1.定義:?jiǎn)挝惑w積的某種物質(zhì)的質(zhì)量叫做這種物質(zhì)的密度。
2.公式: ; 變形;
3.單位:國(guó)際單位制:主單位kg/m3,常用單位g/cm3。
這兩個(gè)單位比較:g/cm3單位大。
單位換算關(guān)系:1g/cm3=103kg/m3;1kg/m3=10-3g/cm3。
水的密度為1.0×103kg/m3,讀作1.0×103千克每立方米,它表示物理意義是:1立方米的水的質(zhì)量為1.0×103千克。
4.理解密度公式。
⑴同種材料,同種物質(zhì),不變,m與V成正比;物體的密度與物體的質(zhì)量、體積、形狀無關(guān),但與質(zhì)量和體積的比值有關(guān);密度隨溫度、壓強(qiáng)、狀態(tài)等改變而改變,不同物質(zhì)密度一般不同,所以密度是物質(zhì)的一種特性。
⑵質(zhì)量相同的不同物質(zhì),體積與密度成反比;體積相同的不同物質(zhì)質(zhì)量與密度成正比。
5.圖象:如圖所示:甲>乙。
6.測(cè)體積──量筒(量杯)
、庞猛荆簻y(cè)量液體體積(間接地可測(cè)固體體積)。
、剖褂梅椒ǎ
“看”:?jiǎn)挝唬汉辽╩l)=厘米3 (cm3)量程、分度值。
“放”:放在水平臺(tái)上。
“讀”:量筒里地水面是凹形的,讀數(shù)時(shí),視線要和凹面的底部相平。
7.測(cè)固體的密度:
說明:在測(cè)不規(guī)則固體體積時(shí),采用排液法測(cè)量,這里采用了一種科學(xué)方法等效代替法。
8.測(cè)液體密度:
1)公式法:天平測(cè)液體質(zhì)量,用量筒測(cè)其體積。
⑴原理:
、品椒ǎ孩儆锰炱綔y(cè)液體和燒杯的總質(zhì)量m1 ;②把燒杯中的液體倒入量筒中一部分,讀出量筒內(nèi)液體的體積V;③稱出燒杯和杯中剩余液體的質(zhì)量m2 ;④得出液體的密度=(m1-m2)/V
2)等容法:沒有量筒或量杯,可借水和其他容器來測(cè)。
3)浮力法:在沒有天平、量筒的條件下,可借助彈簧秤來測(cè)量,如用線將鐵塊系在彈簧秤下讀出,鐵塊浸在空氣和浸沒水中的示數(shù)G,,則,,再將鐵塊掛在彈簧秤下,浸沒在待測(cè)液體中,
9.密度的應(yīng)用:
、盆b別物質(zhì):密度是物質(zhì)的特性之一,不同物質(zhì)密度一般不同,可用密度鑒別物質(zhì)。
、魄筚|(zhì)量:由于條件限制,有些物體體積容易測(cè)量但不便測(cè)量質(zhì)量用公式算出它的質(zhì)量。
⑶求體積:由于條件限制,有些物體質(zhì)量容易測(cè)量但不便測(cè)量體積用公式算出它的體積。
、扰袛嗫招膶(shí)心。
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