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[大讨论] 人类消耗的能源最终都变成了什么?会不会直接加热大气?

已有 1938 次阅读 2022-8-9 17:48 |个人分类:科学 - 艺术 - 社会|系统分类:科研笔记

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[大讨论] 人类消耗的能源最终都变成了什么?会不会直接加热大气?

                                               

   给地球降温的基本途径有两条:一是减少进入地球大气的能量;二是增加地球的散热能力。

   减少进入地球大气的能量,首先是找到有哪些能量进入了地球大气。显然,太阳能是第一位的。其它地球大气加热能源都有哪些?“全球变化”、“气候变化”这些事关全人类未来的重大事情,难道我们不应该耐心、仔细的寻找各种成因吗?

         

一、人类的能源消耗量

global-energy-substitution_副本.png

图1  Global primary energy consumption by source

Primary energy is calculated based on the 'substitution method' which takes account of the inefficiencies in fossil fuel, production by converting non-fossil energy into the energy inputs required if they had the same conversion losses as fossil fuels.

https://ourworldindata.org/energy-production-consumption#global-energy-consumption

按来源分列的全球一次能源消费量

一次能源是根据“替代方法”计算的,该方法考虑了化石燃料生产的低效率,如果它们具有与化石燃料相同的转换损失,则将非化石能源转换为所需的能源输入。

                    

   人类每年消耗的能源大约在 45000 TWh,其中 18000 TWh 是电能(总量的40%)。

       

   一个简单的问题:

   人类消耗的能源,最终都变成了什么?

   (1)机械位移或形变,

   (2)电磁辐射,   

   (3)化学储存,

   (4)核能储存,

   ……

              

二、人类的能源使用,会加热地球的大气吗?

   除了上面列出的能源消费的最终形式,其余的能源消耗呢?

   会不会最终都变成大气的分子运动?换言之,能源消耗里的相当比例,像暖气一样加热空气了呢?

   假定电力系统输电的网损为 5%(不算高了),则每年有 900 TWh电能变成热能加热空气了。

  

   又如,在平原地区人类的乘汽车旅行。

   不妨假设人的重力势能基本上没有变化。或旅游一圈后又回到出发点。

   旅行中消耗的能源(汽油),最终到底变成什么了?不仅仅是汽油燃烧排放温室气体,汽油燃烧做功的大部分,是不是最终变成了大气的分子运动了?即加热大气,引起“全球变暖”?

   至少旅行中汽车行驶的空气阻力、各种摩擦力的耗能大都变成了热能。

                       

   2008-03-24 的一点思考:

2008-03-24 yzlstu 问:好比风扇,电能转为机械能.jpg

https://zhidao.baidu.com/question/48052778.html

   问:好比风扇,电能转为机械能,再转为风能,吹出来之后的风,最后这种风能是否消失了?还是会被大自然所回收?

   答:风能没有消失,逐渐扩散开,变成空气里分子的动能。就是有关的分子运动速度加快了。当扩散的体积越来越大时,风能的密度越来越小,你觉得好象最后没有了。其实是很小,你感觉不出来了。

 

二、如何降低人类能源使用对大气的加热?

   卡尔·萨根认为:核武器温室效应、等,是人类自我毁灭的主要方式。

   “毁灭是例行公事,存活才是意外收获。”

   “我们,全人类,全世界,是一个整体。

   We are a whole,we human is a whole,all world is a whole.”

   “我们应该忠于整个人类物种和地球。我们为地球呼吁。让我们生存下去,不仅仅是对我们自己的义务,也是对这个古老而广阔,孕育了我们的宇宙的义务。”

                          

   至少在多数时间里,我们人类和大多数动物,都是加热地球大气的热源。维持体温和生命所消耗的食物(化学能),一部分变成了引起的“全球变暖”热源。

                          

   接着昨天的《给地球降温的各类奇思妙想》,除了地球接收到的太阳能,加热地球大气的其它热源还有哪些?怎样降低这些热源引起的“全球变暖”?

   是不是比卡尔·萨根又向前迈进了一步?

   人类的能源消耗,不仅仅是减少温室气体的排放吧?

                               

参考资料:

[1] 能源/energy/仲佰,中国大百科全书,第三版网络版[ED/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=196186&Type=bkzyb&SubID=123530

[2] Quirin Schiermeier, Jeff Tollefson, Tony Scully, Alexandra Witze and Oliver Morton. Electricity without carbon [J]. NATURE, 2008, 454(7206): 816-823.

doi:  10.1038/454816a

https://www.nature.com/articles/454816a

   Electricity generation provides 18,000 terawatt-hours of energy a year, around 40% of humanity's total energy use. In doing so it produces more than 10 gigatonnes of carbon dioxide every year, the largest sectoral contribution of humanity's fossil-fuel derived emissions. Yet there is a wide range of technologies — from solar and wind to nuclear and geothermal — that can generate electricity without net carbon emissions from fuel.

   发电每年提供 18,000 太瓦时的能源,约占人类总能源使用量的 40%。 在这样做的过程中,它每年会产生超过 10 吉吨的二氧化碳,这是人类化石燃料排放的最大部门贡献。 然而,有各种各样的技术——从太阳能和风能到核能和地热能——可以在没有燃料净碳排放的情况下发电。

[3] Energy Production and Consumption, Our World in Data [ED/OL]

https://ourworldindata.org/energy-production-consumption#global-energy-consumption

[7] 上海交通大学,2021-04-11,等你求解!上海交大携手《科学》杂志向全球发布125个科学问题

https://news.sjtu.edu.cn/mtjj/20210412/145693.html

http://www.edu.cn/rd/kexuetansuo/zui_xin_dong_tai/202104/t20210412_2095259.shtml

   Ecology 生态学

   1. Can we stop global climate change? 1.我们可以阻止全球气候变化吗?

   2. Where do we put all the excess carbon dioxide? 2.我们能把过量的二氧化碳存到何处?

[8] 全球变暖/Global warming/郑景云,中国大百科全书,第三版网络版[ED/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=51049&Type=bkzyb&SubID=79368

   由于人类活动导致大气中温室气体增加,从而使全球尺度上地球表面平均温度和地表平均气温升高的现象。

[9] 温室气体/greenhouse gases/郑景云,中国大百科全书,第三版网络版[ED/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=72049&Type=bkzyb&SubID=79367

   温室气体对太阳短波辐射吸收少但对地表长波辐射吸收强烈,并且向外重新放出红外辐射,因此它们能够促进全球变暖,这种现象称为温室效应。

   地球大气中的温室气体包括水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、臭氧(O3)、氟氯烃碳化物类(CFCs、HFCs、HCFCs)、全氟碳化物(PFCs)、六氟化硫(SF6)等。

[10] 全球变化受控实验研究/global change manipulative experiment/牛书丽,中国大百科全书,第三版网络版[ED/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=153553&Type=bkzyb&SubID=113418

   国际地圈与生物圈计划(IGBP)定义的全球变化包括大气成分变化、土地利用与土地覆盖变化、全球气候变化、荒漠化和生物多样性丧失。人口增长是全球变化最主要的驱动因子。由于人类活动的影响,导致大气成分、土地利用与土地覆盖变化,引起全球气候变化、生物多样性丧失甚至土地荒漠化。

                                                          

相关链接:

[1] 2022-08-08,[大讨论] 给地球降温的各类奇思妙想

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1350444.html

[2] 2022-08-07,[讨论] 今年(2022)夏天很热吗?

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1350325.html

[3] 2022-07-11,[大讨论,小科普] 人类自我毁灭的主要方式有哪些?

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1346833.html

[4] 2022-08-06,[创新到底?] “碳降低”、“碳自然”的英译(法译)

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1350206.html

[5] 2022-08-05,[原创新术语?小科普] “碳降低”、“碳自然”:“碳达峰”、“碳中和”之后

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1350079.html

[6] 2021-12-23,[讨论] 日照极值与地球大气气温关系:可能的全球气候变暖的辅助评估方式

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1317865.html

[7] 2021-05-18,[征集] 碳中和(carbon neutral)里风能的具体利用

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1287138.html

[8] 2021-05-17,[征集] 碳中和(carbon neutral)里太阳能的具体利用

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1286999.html

[9] 2022-03-02,[“新”汉语成语推介] 吃外爬外,吃外扒里,吃里扒里

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1327718.html

[10] 2021-06-06,[哲学术语原创?] 自大、双重自大、三重自大

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1289983.html

[11] 2022-07-26,[汇报] 近十多年的时间、精力状态(欠佳)

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1348843.html

                                  

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