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能源的知識(shí)

2014年，每秒鐘消耗1071桶石油和109立方米天然氣。據(jù)估計(jì)，到2030年，能源需求將增加50%，當(dāng)我們考慮到從現(xiàn)在起不到15年所需的能源數(shù)量時(shí)，這一估計(jì)可能會(huì)令人印象深刻。對(duì)日益增長(zhǎng)的能源需求的反應(yīng)是兩種類型的，兩條不同的道路是不可替代的，必須在平行線上遵循。一方面，必須推廣使用污染較少的可再生能源生產(chǎn)能源，另一方面，有必要引入一種新的能源和節(jié)能文化。能量不是可以無(wú)休止地汲取的東西，它是一種珍貴的好東西，必須謹(jǐn)慎使用，以理性的態(tài)度使用。

功和熱能

能量主要有兩種形式:工作能量和熱能。前者可以完全轉(zhuǎn)化為后者，但不能反過(guò)來(lái)，因?yàn)闊崃客鶗?huì)分散。

產(chǎn)生功的能量又可以分為潛在的和動(dòng)能。勢(shì)能與兩個(gè)物體各自的位置例如，隨著一個(gè)物體與地球中心之間的距離增加，重力就會(huì)增加。動(dòng)能是分子的混沌運(yùn)動(dòng)。

把球拋向空中，它的動(dòng)能就會(huì)增加。向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，球釋放動(dòng)能，增加勢(shì)能。當(dāng)?shù)竭_(dá)最高點(diǎn)時(shí)，勢(shì)能達(dá)到峰值，動(dòng)能為零，球開(kāi)始下落。球在下落過(guò)程中，動(dòng)能增加，勢(shì)能減少。通過(guò)在地面上彈跳，球?qū)⑵洳糠謩?dòng)能作為熱量傳遞給地球。

能量轉(zhuǎn)換

所有的能量形式都可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量:通過(guò)燃燒煤，我們將其化學(xué)勢(shì)能轉(zhuǎn)化為熱能(熱).由于有了蒸汽機(jī)，熱量又可以轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，即機(jī)車(chē)的運(yùn)動(dòng)。

熱力學(xué)是研究能量轉(zhuǎn)化為功的科學(xué)，反之亦然。它基于兩個(gè)原則，這兩個(gè)原則只在像地球這樣的封閉系統(tǒng)中有效。地球是一個(gè)封閉的系統(tǒng)，因?yàn)樗梢耘c外界交換能量，但不能交換物質(zhì)。如果它也不能交換能量，它將被定義為一個(gè)孤立的系統(tǒng)。如果它也交換物質(zhì)，它將成為一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)。

熱力學(xué)第一原理

有一個(gè)自然法則限制了這些轉(zhuǎn)變，即物質(zhì)守恒，根據(jù)它，能量既不能被創(chuàng)造也不能被消滅(“沒(méi)有什么被創(chuàng)造，也沒(méi)有什么被消滅”)。能量可以從一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式，但不同形式的總和必須保持不變。所以“沒(méi)有創(chuàng)造也沒(méi)有毀滅，一切都是轉(zhuǎn)化的”。

熱力學(xué)第二原理

熱力學(xué)第一定律處理的是能量的全球平衡，而第二定律處理的是能量的轉(zhuǎn)化和向更退化的形式移動(dòng)的自然趨勢(shì)，這種形式不能再使用了。其實(shí)熱力學(xué)第二定律包括兩個(gè)詞。第一種說(shuō)法是熱量總是從一個(gè)溫暖的物體向一個(gè)寒冷的物體移動(dòng)，而不是相反。第二種揭示了熱量擴(kuò)散的自然趨勢(shì)，即來(lái)自某一來(lái)源的熱量不能完全轉(zhuǎn)化為功。這并不意味著宇宙中存在的能量總量在減少，而是它的工作能力在減少。

評(píng)估能量分散程度的熱力學(xué)函數(shù)稱為“熵" .宇宙中的熵有增加的趨勢(shì)，以達(dá)到一種平衡狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，能量的完全退化是對(duì)應(yīng)于完全不能工作而實(shí)現(xiàn)的。幸運(yùn)的是，生物系統(tǒng)是開(kāi)放的系統(tǒng)，由于外部能量的進(jìn)入，它恢復(fù)了積極的全球能量平衡。

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