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能量究竟是什么呢?从生物上说.麻烦了

来源:新能源网
时间:2024-08-17 11:41:55
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能量究竟是什么呢?从生物上说.麻烦了【专家解说】:1、能量是物理学中描写一个系统或一个过程的一个量,就是使物体动或变的力。一个系统的能量可以被定义为从一个被定义的零能量的状态转换为

【专家解说】:1、能量是物理学中描写一个系统或一个过程的一个量,就是使物体动或变的力。一个系统的能量可以被定义为从一个被定义的零能量的状态转换为该系统现状的功的总和。一个系统到底有多少能量在物理中并不是一个确定的值,它随着对这个系统的描写而变换。 举一个例子而言,我们观察一个质量为1kg的固体的能量: 假如我们在研究经典力学而只对它的动能感兴趣的话,那么它的能量就是我们要将它从静止加速到它现有速度所加的功的总和。 假如我们在研究热学而只对它的内能感兴趣的话,那么它的能量就是我们要将它从绝对零度加热到它现有温度所加的功的总和。 假如我们在研究物理化学而只对它所含有的化学能感兴趣的话,那么它的能量就是我们在合成这个个体时对它的原料加入的功的总和。 假如我们在研究原子物理学而只对它所含的原子能感兴趣的话,那么它的能量就是我们从原子能为零的状态对它做功、使它达到现在状态的功的总和。 当然我们也可以用反过来的方法来定义这个固体所含的能量,举两个例子: 该固体的内能是将它冷却到绝对零度所释放出来的功的总和。 该固体的原子能是将它所含的所有的原子能全部释放出来的功的总和。 等等。 可见,能量虽然是一个非常常用和非常基础的物理概念,但同时也是一个非常抽象和非常难定义的物理概念。事实上,物理学家一直到19世纪中才真正理解能量这个概念。在此之前能量常常被与力、动量等概念相混。有一段时间里,物理学家使用过一个称为“活力”的、与能量非常相似的概念,其意思是一种使物体活泼起来(动起来、热起来)的力。英语中的能量一词energy是两个希腊词的组合:εν是“在……之中”的意思,εργοs是“功、劳动”的意思。加在一起 en-ergi 就是“加进去的功”的意思。 在物理学中,能量是最基础的一个概念之一,从开门的经典力学到宇宙学、相对论和量子力学,能量总是一个中心的概念。 一般在常用语中或在科普读物中能量是指一个系统能够释放出来的、或者可以从中获得的、可以相当于做一定量的功。比如说1千克汽油含12千瓦小时能量的话,那么是指假如将1千克的汽油中的化学能全部施放出来的话可以做12kWh的功. 2、常见的能量形式: 生物质能是指能够当做燃料或者工业原料,活着或刚死去的有机物。生物质能最常见于种植植物所制造的生质燃料,或者用来生产纤维、化学制品和热能的动物或植物。也包括以生物可降解的废弃物制造的燃料。但那些已经变质成为煤炭或石油等的有机物质除外。 许多的植物都被用来生产生物质能,包括了芒草、柳枝稷、麻、玉米、杨属、柳树、甘蔗和棕榈树。一些特定采用的植物通常都不是非常重要的终端产品,但却会影响原料的处理过程。因为对能源的需求持续增长,生物质能的工业也随着水涨船高。 虽然化石燃料原本为古老的生化质能,但是因为所含的碳已经离开碳循环太久了,所以并不被认为是种生物质能。燃烧化石燃料会排放二氧化碳至大气中。 像是一些最近刚发展出来的生物质能制造的塑胶可以在海水中降解,生产方式也和一般化石制造塑胶相同,而且相较之下生产成本还更便宜,也符合大部分的最低品质标准。但使用寿命比一般的耐水塑胶还要短。 生物质能是碳循环的一个环节。光合作用将大气中的碳转化成有机物质,而碳在死亡或被氧化后会再以二氧化碳(CO2)的形式回归大气。这循环相对的所需的时间较短,而用作燃料的植物可以很快地不断地重复种植替代。因此使用生物质能作为燃料依然可以维持大气中碳含量的水平。按重量计算,干燥木材普遍的碳储量大约在50%左右。 虽然生物质能是一种可再生能源,有时也被称为"碳中性"的能源,但还是可能会助长全球暖化。这情况会发生在碳中性平衡被破坏时,例如森林开伐或都市化。使用生质燃料替代化石燃料仍会排放一样多的CO2至大气中。但用作燃料的生物质能还是被视为是碳中性的,或者是温室气体的净消耗者,因为可以抵销甲烷进入大气。干燥的生物质能中含量约50%的碳早已经进入碳循环中。在生物质能的生命中会从大气吸收CO2,结束后再以CO2和甲烷(CH4)的形式回归大气,而这取决于它最后的结果。CH4最后会再转化成CO2并完成碳循环的周期。而化石燃料会将碳带离循环并储存起来,直到再回归大气中,增加大气碳循环的碳含量。 生物剩余物的产生的能源会取代化石燃料而让化石燃料的碳继续被留着,也交换循环中包括生物残留的CO2和CH4的混和气体还有大部分的碳的组成。但因为缺乏借由生物剩余物产生能量的应用,大部分剩余物的碳还是以腐烂或燃烧的方式回归大气。腐烂过程中大约会产生50%的CH4,而燃烧会产生5-10%的CH4。发电厂会控制燃烧将大部分的生物质能转换成CO2,因为CH4是比CO2更强大的温室气体。借由利用生物质能产生能量的处理过程中将CH4转换成CO2能够大幅的减缓温室效应。 目前再美国现有的生物质能发电厂供应1700百万瓦,占全部约0.5%的电力。减少了约1100万吨的CO2和200万吨的CH4排放量。而减少排放的CH4量所产生的温室效应威力是减少排放的CO2的20倍。生物质能生产能量所减少的排放温室气体的效率是其他碳中性能源生产技术的5倍。 目前Florida Crystals Corporation的New Hope Power Partnership是美国最大的生物质能发电厂。借由回收甘蔗渣和废弃木材所产生的140百万瓦电力足够提供它的大型研磨厂和提炼厂运作还有超过40000家庭的供电。每年约省下了80万桶的石油,减少使用了许多在佛罗里达的垃圾掩埋地。 尽管生物质能作物经过收成还是可以储存碳元素。例如种植柳枝稷的土壤里的有机物就比一般作物的耕地土壤多出许多,尤其是在12吋以上的深度中。虽然植物根部的生物质能会增加,但是多年生草本植物需要多年时间才观察的到。