Question

高一物理研究性学习 急！高分

从能源角度写1500字小论文高手来啊

Answer 1

在现代社会进步的历程中，基础性很强的物理学和应用性很强的工程技术扮演着不同的角色，但它们之间却存在着紧密的联系和相互作用。物理学对许多工程技术领域的开创起着先导、引领的作用，工程技术不仅直接创造生产力，反过来也开拓、深化了物理学研究的疆域。能源工程技术与物理学的关系就具有这方面典型的代表性。中国的可持续发展有赖于能源的可持续发展。我国能源可持续发展的战略思路已逐渐明朗，它包含以下4个要素，而在这4个方面，物理学与工程技术的结合都可以做出重要的贡献。 首先，要大力节能，以控制能源的总量。这是我国能源可持续发展的必然战略选择。除经济结构节能和管理节能外，技术节能的潜力也很大。比如建筑节能：建筑耗能是我国能源消耗的大户，约占总量的30％，现有建筑的绝大多数是高耗能建筑。许多物理方法有助于建筑节能，通过改进建筑材料和结构设计，利用太阳能发电、供暖(冷)，就是很有实效的节能办法。再如交通节能：汽车在中国的能源消耗中占有相当的比例，且呈不断增长势头，必须限制汽车总量，同时用先进的清洁、低耗能汽车取代高耗能的大排气量汽车。为此，需要研究不同燃料的燃烧学，发展减排降污技术、燃料电池技术，开展氢能利用、摩擦学与磨损学等与物理学息息相关的有关研究。三如照明节能：全球电力约22％消耗在照明上，故照明节能是节能的一个重要方面。以化合物半导体材料为发光元件的半导体固态发光二极管(LED)是一种新型照明光源，正引发人类照明史上的一次革命。这其中需要研究解决的物理和技术问题主要有：提高半导体芯片的发光效率，提高单管最大可发光通量，延长发光二极管的使用寿命等。 第二，要大力发展洁净新能源，以改善能源结构。可再生能源如水电、风能、太阳能和生物质能是具有广阔发展前景的洁净新能源。爱因斯坦提出的光电效应的概念，是光伏发电的理论基础。中国的太阳能资源非常丰富，有必要且有可能大力发展，但需要在科学技术上取得重大突破，大幅度提高光热和光电转换效率，降低成本。薄片太阳能电池可能是一个出路，其中使用对光吸收性能更好的半导体材料，进一步提高光电效率的多种途径也在探索中。中国的风电资源丰富，是最有希望实现产业化的新型可再生能源。降低风能成本推进国产化，需要解决一系列物理上的和技术上的问题。中国生物质能资源量极大，利用生物质可生产气态、液态和固态的能源，如沼气、生物乙醇和生物柴油、固化成型燃料等。在生物质能的产业链条中，也有一系列物理问题需要解决，如生物质燃烧过程中锅炉受热面的腐蚀性机理和防治措施的研究，垃圾燃烧发电过程中对不可燃物的处理及有害物的处理等。洁净能源的另一个重要发展方向是核能。原子核物理的发现，奠定了裂变核能和聚变核能的基础，目前已做出实际贡献的核能是基于核裂变反应堆的核电站。基于核聚变反应堆的聚变电站是解决人类未来能源问题的一个希望，它既要实现热核燃料的“点火”并有净能量输出，还必须控制热核能聚变反应的速率，其中高温等离子体物理的研究具有重要意义。这是一项有难度的大科学工程，目前还处于前期实验研究阶段。 第三，推进煤的洁净化技术，以减少污染。煤是我国能源中的大户，今后相当长的时期内仍将如此，但目前燃煤给环境带来的污染已到了使人不能容忍的地步。因此，必须提高燃煤的效率，发展煤的洁净化技术，加强超临界发电技术，控制污染物的排放。多联产技术是利用物理化学方法达到煤的高效、洁净利用的途径。它以煤气化为中心，可以将95％以上的煤转换成一种称之为合成气的可燃气体。将合成气用于联合循环发电，可以获得比常规燃煤发电高的能源利用效率。多联产、洁净化技术是实现煤基洁净能源的有竞争力的途径。 第四，加强能源资源勘探，以开发潜在能源。地球物理勘探是寻找各种有用矿藏的。例如，石油、煤炭、天然气水合物、铁矿、重金属矿、铀矿等。精密的“三维地震勘探技术”就像“CT”一样对地下各断面做成解剖，因而成为寻找石油的有力武器。原子分子物理学方法对于探测开发能源资源(如利用痕量样品通过高灵敏度的原子分子光谱分析探测海底石油等)也将发挥重要作用。 还有一些物理学的新成果将为未来的能源发展做出有分量的贡献。如低温物理的一个光辉篇章是超导体的研究，20世纪以来，从低温超导到高温超导都取得了迅速发展，并开始得到多方面的应用。在能源领域，超导将在电能输运、储能等方面产生显著的效益。 总之，中国能源可持续发展是有路可走的，但走好这条路并不容易，需要付出巨大的创造性的努力。物理学基础研究与应用的深入发展，可为能源可持续发展做出多方面的贡献，也只有为可持续发展做出贡献的物理学才更能显现出它的价值和光辉。在这个历史发展过程中，应该在全民族大力提倡科学的发展观和节约型社会的消费观、文明观。实际上，建设节约型社会是一场深刻的思想观念和社会风气的革命，树立崇尚质朴、适度的物质生活消费观和丰富的精神追求的人生观、价值观，不仅对能源的可持续发展具有实际意义，而且对建设和谐社会、实现中华民族的伟大复兴同样具有重要意义。

Answer 2

一 利用风能

地球上的化石能源(石油)终究是有限的，为了人类的持续性发展，必须找到其他可替代能源，而风能就是一个很好的选择。在美国科罗拉多州的博尔德南部的高原上的平旷地带，矗立着四排实验性涡轮机，这些机器在冰雪覆盖的洛矶山脉的映衬下更显得巍为壮观，150英尺的叶片在微风的吹拂下缓慢地旋转着。美国能源部可再生能源实验室的主工程师萨迪·布特菲尔德说：“如果你要选择一个商业涡轮机发电农场，你决不会看中这个地方。但这里却是一个完美的风能实验场地。因为在这里我们可以获得风速为每小时100英里的风能条件。我们通过在这种条件下的实验能很快地知道哪种设计应该淘汰。”1991年，一份政府有关风能的概论作出了如下结论：堪萨斯州、北达科他州和德克萨斯三州有着丰富的风力能源，仅这三个州的风能就可足够满足整个美国的能源需求。今天看来，这项报告不免有些估计过低了。在过去的20年中，风能的价格已经下降了85%，这在很大程度上归功于不断提升的涡轮机效率。政府还制定很多条令来鼓励民众购买利用风力所产生的电能，可以想见在不久的未来使用风力电能必成大势所趋。

二 取消电网

现有的输电系统是从能源中心通过电线向用户送电。这样做有很大一个缺点，那就是输电过程中会损失很多电能。所以更好的供电系统是“分布式发电”。可以在住处和工作地点附近利用风能和太阳能发电，做到自给自足。例如，可以利用地热系统给建筑物供暖和降温，利用屋顶上的太阳能电池提供电力，多余的电能还可以输送到当地的供电系统中，以零售价卖掉，这样还能获取一部分收益。这些措施简便易行，远好于建设发电厂和进口国外的能源。有人估计，一个这样的小型发电厂所需要的太阳能发电设备的造价可在四年内回收回来。既然有这么多的优点，何乐而不为呢？

三 混合燃料汽车

美国陆军宣布将开发一种使用新型混合燃料的“悍马”(Humvee)战车，它预示着混合燃料汽车的时代已经来临。混合燃料汽车通过内燃和电驱动，提高能源利用效率。今天混合型汽车已不再仅仅是陈列室中供人参观的样品，它已完全步入了实用阶段。这将大大削减汽油的使用量，汽车排放的尾气也将随之大幅减少。被称为插入式混合型电动车可以夜间在自家的车库中充电，夜间电费低廉，这样就节省了一项不小的开支。加州大学伯克利可再生能源实验室主任丹尼尔·卡门说：“如果在一夜间，美国的汽车全部被这种混合型汽车所取代，石油的消耗量将会下降70-90%，美国进口石油的时代将彻底结束，在未来多年中，美国的石油将完全可以自给自足。”

四 制造质量更好的乙醇

今年，美国汽车制造商将生产100万辆灵活燃料车，乙醇加油站的数量将增加三分之一，达到大约1000家。现在美国所生产的绝大多数乙醇是由玉米粒发酵而来，这个过程要消耗相当数量的化石燃料。丹尼尔·卡门将这种由基于玉米的乙醇看做是一种过渡型燃料，他说：“要想使用乙醇替代石油，防止全球进一步变暖，我们需要进行一次从玉米乙醇到纤维乙醇的大规模革新运动，纤维乙醇的原料可以有多种选择，柳枝稷、木片以及像玉米芯和玉米杆这样的农业废料都可以用做生产纤维乙醇的原料。现在用于制造乙醇的酶的造价很高，不过这个问题并不难解决。”白蚁后肠中的微生物可以将植物纤维素转化成碳水化合物，美国能源部联合基因组研究所主任艾迪·卢宾说：“我们正在测定那些微生物DNA序列，将来可以通过生物工程制造出新的机体来分泌这些酶。”这样我们就可以利用虫子的体液来驱动我们的汽车前进，摆脱了对化石能源的过度依赖。

五 利用太阳能

明年初，在洛杉矶东北部的一个沙漠农场中将会出现数十个巨大的凹镜。每个凹镜的直径为37英尺，这些凹镜通过电子控制可以自动跟踪太阳，将阳光反射到一个热量收集器上，热量收集器利用这些浓缩的阳光将氢加热到1，300华氏度，通过斯特林发动机驱动发电机发电。当世界上最大的太阳能农场完工后，在摩加伏沙漠4，500英亩的范围内将会布满大约2万个这样的凹镜收集太阳能，利用这些能量产生的电能将可以向287，000个家庭供电。每小时到达地球上的这些太阳能可以满足全世界一整年的电力需求。我们很久以来就已经知道如何利用太阳能来为加热空间和水，但将阳光转化为电能却存在很大困难。

斯特林太阳能凹镜可以将30%的太阳能转化为电能，这是世界上将太阳能转化为电能效率最高的一种技术。科学家希望通过技术改进可以使这个转化率提高至50%。其他的能量企业家还有更为远大的设想。美国航空航天局的科学家一直以来梦想有一天能在太空中利用太阳能发电，然后通过微波将能量将能量输送到各个家庭。随着科学的不断进步，终有一天这个设想一定可以变为现实。

六 制造氢能源

氢能源的潜力巨大，但将其他物质转化为氢并不件容易的事。自然界中不存在纯氢燃料，今天最制造氢最便宜的方式是通过石油或天然气获得，但这并不能避免产生二氧化碳。氢燃料电池的效率是内燃机的二倍多。在冰岛，丰富的可再生能源使氢经济的产生成为可能。在美国，未来的某天可以利用多余的风能来生产氢燃料。研究人员还可以利用基因工程来制造出有生物来直接将太阳转化为氢。

七 利用海浪能发电

美国的海岸线的海洋蕴含着巨大的能量，其中大约有八分之一可以开发利用，同时还不会污染环境。这些可利用能源总量相当于我们现在所有的水力发电厂发电的能量总和。在可利用能源这个竞技场中，欧洲一直走在世界的前列。今年夏天，在葡萄牙，工作人员正在安装一种海岸波浪能转化器。这种蛇状的钢管一半浸于水中，一般露出水面，一直向远海方向延伸了3英里。至2008年这种装置将可以为大约15，000个家庭供电。波浪能的优点是它的能量密度是风能的10至40倍。目前潮汐涡轮机技术发展迅猛，这无疑为波浪能的利用铺平了道路。今年夏天，在纽约东河的水下的六个涡轮机在河流潮汐流的驱动下将开始投入发电。缓慢旋转的推进器第一年将会产生525，000千瓦时的能量。为期18个月的试验表明，布设足够多的涡轮机将可以为8，000户家庭供电。虽然它现在的发电能力有限，但它毕竟代表着未来的能源的一种发展方向，这是件激动人心的事情。这将是世界首个产能潮汐涡轮机农场，这种样机将可以为我们提供稳定的无污染能源。维吉尼亚的海洋学家乔治·哈格曼说：“我们可以称它为月亮能，风时有时无，但从现在开始至未来的1000年，月亮和潮汐会始终存在。”

八 向地下要能源

美国地热能协会执行理事卡尔·格威尔说：“在德克萨斯州西部废弃的油井中冒上来的热水中含有5，000兆瓦的地热能。现在因为没有加以利用，这些能量正在被白白浪费掉，现在我们对这种能量使用的能力远超过了我们对这种技术的实际使用。”地热能可以被用来发电或给建筑物供热。夏威夷、阿拉斯加以及西部各州都分布有丰富的地热能。

可以利用温度为160华氏度水温的地热水库发电。一些公司正在开发德克萨斯州、阿肯色州、佐治亚州和西维吉尼亚州的低温热泉，一旦开发成功，将可以使美国地热发电能力在未来4至5年的时间翻一番。

九 开发垃圾燃气

自旧石器时代，我们就一直在燃烧生物物质，当时人们利用燃烧木头来给山洞供暖，烧烤大型动物的肉。今天绝大多数的生物质能量仍来源于木材，但现在我们要做的是怎样利用这些农业废料和草本植物来发电。这些物质与化石燃料一样，燃烧时会产生二氧化碳。但生物质燃烧时释放的二氧化碳何以通过其生长时吸收二氧化碳获得平衡。在所有的新技术中，气化或许是最具潜力的一种。气化系统在低氧环境中通过极度高热将农业废料或任何一种生物质转化为氢和二氧化碳的混合气体，这种气体可以在锅炉中燃烧，或可以替代涡轮机中的天然气，这些气体可以被用来驱动蒸汽涡轮机进行二次性发电，整个过程中产生的多余热量还可以用来给建筑物和整个城镇供热。

十 节能从我做起

回想上世纪70年代，所谓的节能就是关灯。《家庭能源饮食》一书的作者保罗·舒基尔表示，今天，随着科技的发展，我们节约能源可以充分利用技术优势。现在，美国平均每1美元的经济产出所消耗的能源比30年前减少了47%。令人遗憾的是，由于输送电力的效率有待提高，所以，大量能源在抵达每一个家庭和办公室之前就被浪费了。对此，消费者无能为力，但他们可以从我做起，在自己的家中或办公室里有意识地节约能源。最清洁最廉价的能源就是不用能源。