能量究竟是什么呢?從生物上說.麻煩了
來源:新能源網
時間:2024-08-17 11:41:55
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能量究竟是什么呢?從生物上說.麻煩了【專家解說】:1、能量是物理學中描寫一個系統(tǒng)或一個過程的一個量,就是使物體動或變的力。一個系統(tǒng)的能量可以被定義為從一個被定義的零能量的狀態(tài)轉換為
【專家解說】:1、能量是物理學中描寫一個系統(tǒng)或一個過程的一個量,就是使物體動或變的力。一個系統(tǒng)的能量可以被定義為從一個被定義的零能量的狀態(tài)轉換為該系統(tǒng)現狀的功的總和。一個系統(tǒng)到底有多少能量在物理中并不是一個確定的值,它隨著對這個系統(tǒng)的描寫而變換。
舉一個例子而言,我們觀察一個質量為1kg的固體的能量:
假如我們在研究經典力學而只對它的動能感興趣的話,那么它的能量就是我們要將它從靜止加速到它現有速度所加的功的總和。
假如我們在研究熱學而只對它的內能感興趣的話,那么它的能量就是我們要將它從絕對零度加熱到它現有溫度所加的功的總和。
假如我們在研究物理化學而只對它所含有的化學能感興趣的話,那么它的能量就是我們在合成這個個體時對它的原料加入的功的總和。
假如我們在研究原子物理學而只對它所含的原子能感興趣的話,那么它的能量就是我們從原子能為零的狀態(tài)對它做功、使它達到現在狀態(tài)的功的總和。
當然我們也可以用反過來的方法來定義這個固體所含的能量,舉兩個例子:
該固體的內能是將它冷卻到絕對零度所釋放出來的功的總和。
該固體的原子能是將它所含的所有的原子能全部釋放出來的功的總和。
等等。
可見,能量雖然是一個非常常用和非常基礎的物理概念,但同時也是一個非常抽象和非常難定義的物理概念。事實上,物理學家一直到19世紀中才真正理解能量這個概念。在此之前能量常常被與力、動量等概念相混。有一段時間里,物理學家使用過一個稱為“活力”的、與能量非常相似的概念,其意思是一種使物體活潑起來(動起來、熱起來)的力。英語中的能量一詞energy是兩個希臘詞的組合:εν是“在……之中”的意思,εργοs是“功、勞動”的意思。加在一起 en-ergi 就是“加進去的功”的意思。
在物理學中,能量是最基礎的一個概念之一,從開門的經典力學到宇宙學、相對論和量子力學,能量總是一個中心的概念。
一般在常用語中或在科普讀物中能量是指一個系統(tǒng)能夠釋放出來的、或者可以從中獲得的、可以相當于做一定量的功。比如說1千克汽油含12千瓦小時能量的話,那么是指假如將1千克的汽油中的化學能全部施放出來的話可以做12kWh的功.
2、常見的能量形式:
生物質能是指能夠當做燃料或者工業(yè)原料,活著或剛死去的有機物。生物質能最常見于種植植物所制造的生質燃料,或者用來生產纖維、化學制品和熱能的動物或植物。也包括以生物可降解的廢棄物制造的燃料。但那些已經變質成為煤炭或石油等的有機物質除外。
許多的植物都被用來生產生物質能,包括了芒草、柳枝稷、麻、玉米、楊屬、柳樹、甘蔗和棕櫚樹。一些特定采用的植物通常都不是非常重要的終端產品,但卻會影響原料的處理過程。因為對能源的需求持續(xù)增長,生物質能的工業(yè)也隨著水漲船高。
雖然化石燃料原本為古老的生化質能,但是因為所含的碳已經離開碳循環(huán)太久了,所以并不被認為是種生物質能。燃燒化石燃料會排放二氧化碳至大氣中。
像是一些最近剛發(fā)展出來的生物質能制造的塑膠可以在海水中降解,生產方式也和一般化石制造塑膠相同,而且相較之下生產成本還更便宜,也符合大部分的最低品質標準。但使用壽命比一般的耐水塑膠還要短。
生物質能是碳循環(huán)的一個環(huán)節(jié)。光合作用將大氣中的碳轉化成有機物質,而碳在死亡或被氧化后會再以二氧化碳(CO2)的形式回歸大氣。這循環(huán)相對的所需的時間較短,而用作燃料的植物可以很快地不斷地重復種植替代。因此使用生物質能作為燃料依然可以維持大氣中碳含量的水平。按重量計算,干燥木材普遍的碳儲量大約在50%左右。
雖然生物質能是一種可再生能源,有時也被稱為"碳中性"的能源,但還是可能會助長全球暖化。這情況會發(fā)生在碳中性平衡被破壞時,例如森林開伐或都市化。使用生質燃料替代化石燃料仍會排放一樣多的CO2至大氣中。但用作燃料的生物質能還是被視為是碳中性的,或者是溫室氣體的凈消耗者,因為可以抵銷甲烷進入大氣。干燥的生物質能中含量約50%的碳早已經進入碳循環(huán)中。在生物質能的生命中會從大氣吸收CO2,結束后再以CO2和甲烷(CH4)的形式回歸大氣,而這取決于它最后的結果。CH4最后會再轉化成CO2并完成碳循環(huán)的周期。而化石燃料會將碳帶離循環(huán)并儲存起來,直到再回歸大氣中,增加大氣碳循環(huán)的碳含量。
生物剩余物的產生的能源會取代化石燃料而讓化石燃料的碳繼續(xù)被留著,也交換循環(huán)中包括生物殘留的CO2和CH4的混和氣體還有大部分的碳的組成。但因為缺乏借由生物剩余物產生能量的應用,大部分剩余物的碳還是以腐爛或燃燒的方式回歸大氣。腐爛過程中大約會產生50%的CH4,而燃燒會產生5-10%的CH4。發(fā)電廠會控制燃燒將大部分的生物質能轉換成CO2,因為CH4是比CO2更強大的溫室氣體。借由利用生物質能產生能量的處理過程中將CH4轉換成CO2能夠大幅的減緩溫室效應。
目前再美國現有的生物質能發(fā)電廠供應1700百萬瓦,占全部約0.5%的電力。減少了約1100萬噸的CO2和200萬噸的CH4排放量。而減少排放的CH4量所產生的溫室效應威力是減少排放的CO2的20倍。生物質能生產能量所減少的排放溫室氣體的效率是其他碳中性能源生產技術的5倍。
目前Florida Crystals Corporation的New Hope Power Partnership是美國最大的生物質能發(fā)電廠。借由回收甘蔗渣和廢棄木材所產生的140百萬瓦電力足夠提供它的大型研磨廠和提煉廠運作還有超過40000家庭的供電。每年約省下了80萬桶的石油,減少使用了許多在佛羅里達的垃圾掩埋地。
盡管生物質能作物經過收成還是可以儲存碳元素。例如種植柳枝稷的土壤里的有機物就比一般作物的耕地土壤多出許多,尤其是在12吋以上的深度中。雖然植物根部的生物質能會增加,但是多年生草本植物需要多年時間才觀察的到。
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