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能源的知識

2014年，每秒鐘消耗1071桶石油和109立方米天然氣。據(jù)估計，到2030年，能源需求將增加50%，當我們考慮到從現(xiàn)在起不到15年所需的能源數(shù)量時，這一估計可能會令人印象深刻。對日益增長的能源需求的反應(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。能量不是可以無休止地汲取的東西，它是一種珍貴的好東西，必須謹慎使用，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，但不能反過來，因為熱量往往會分散。

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

把球拋向空中，它的動能就會增加。向上運動時，球釋放動能，增加勢能。當?shù)竭_最高點時，勢能達到峰值，動能為零，球開始下落。球在下落過程中，動能增加，勢能減少。通過在地面上彈跳，球?qū)⑵洳糠謩幽茏鳛闊崃總鬟f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:通過燃燒煤，我們將其化學(xué)勢能轉(zhuǎn)化為熱能(熱).由于有了蒸汽機，熱量又可以轉(zhuǎn)化為動能，即機車的運動。

熱力學(xué)是研究能量轉(zhuǎn)化為功的科學(xué)，反之亦然。它基于兩個原則，這兩個原則只在像地球這樣的封閉系統(tǒng)中有效。地球是一個封閉的系統(tǒng)，因為它可以與外界交換能量，但不能交換物質(zhì)。如果它也不能交換能量，它將被定義為一個孤立的系統(tǒng)。如果它也交換物質(zhì)，它將成為一個開放的系統(tǒng)。

熱力學(xué)第一原理

有一個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(“沒有什么被創(chuàng)造，也沒有什么被消滅”)。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“沒有創(chuàng)造也沒有毀滅，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的自然趨勢，這種形式不能再使用了。其實熱力學(xué)第二定律包括兩個詞。第一種說法是熱量總是從一個溫暖的物體向一個寒冷的物體移動，而不是相反。第二種揭示了熱量擴散的自然趨勢，即來自某一來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，以達到一種平衡狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，能量的完全退化是對應(yīng)于完全不能工作而實現(xiàn)的。幸運的是，生物系統(tǒng)是開放的系統(tǒng)，由于外部能量的進入，它恢復(fù)了積極的全球能量平衡。

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