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你不知道的能源-你该知道的物理(一) 精选

已有 5533 次阅读 2010-7-22 16:09 |个人分类:你不知道的|系统分类:科普集锦

为能源而战。
美国在伊拉克。
美军为了伊拉克人民的自由而战。
但为什么不是别的国家偏偏是伊拉克呢,巧合的是伊拉克是中东石油的中心,而中东世界石油产地的中心。
能源之所以重要,因为它直接关系着国家的财富。比较中国和美国。美国的人均国民生产总值(GDP)是中国的15倍,美国的人均能源消耗是中国的3倍。财富在某种程度上正比于能量消耗。迎头赶上,中国正以每周建设一座十亿千瓦电站的速度来适应她飞速的经济增长。发展中国家的经济发展,包括中国,印度,巴西和俄罗斯的金砖四国,可以有效地减少人类的贫穷和疾病。但是,经济发展意味着更多的能源消耗,也带来相关的环境问题。我们会担心二氧化碳带来的温室效应,海水酸化效应。中国2007年在碳排放方面已经超过了美国,而且中国单位GDP排放二氧化碳量超过了绝大多数国家,平均每一千美元GDP排放3吨二氧化碳,而美国的单位排放量约为中国的六分之一。因为印度集中在农业和高科技的发展,生产基本靠手,交通基本靠走,印度平均每一千美元GDP排放2吨二氧化碳,但这也不少了,怎样使发展中国家减少碳排放量是个问题。几年之后,中国和印度将是地球上主要的污染国。除了为了GDP骄傲,我们能做点什么有用的事情呢。回答这个问题,我们先来了解以下能源本身,什么是能源,从哪里来,到哪里去。
能量是物理学上最重要的概念,而石油是我们这个星球上最重要的能量来源,让我们来看一些数据,老大开始上课了,希望诸位同学不要犯困,后面的同学打呼小声点,不要吵醒旁边的同学。
汽油比同质量的TNT所含的能量高15倍;
煤炭放出跟汽油相同的热量但要便宜20倍;
一平方英里(2.5平方公里)的土地,在正午的时候能提供百万千瓦的太阳能量,跟一个大型火电厂相当;
一平方米面积的太阳能提供一马力的能量,够一个家庭的基本用电;
 汽油比相同质量的电池多一千倍的能量,比笔记本电池的完全充电所含的能量高100倍;
 液氢,所谓的清洁能源,含的能量是汽油的四分之一;
 不可充电电池提供的能量成本是家用电源的一万倍。
 这些数据,足够说明为什么石油是重要资源,接下来我们说说人类为什么不得不选择石油。人类爱石油是机缘巧合又是上天安排,就像是一段剪不断理还乱的爱情故事。汽油污染环境,造成温室气体,氮化合物又能进一步污染环境。进一步,汽油导致了金融危机,导致了美国不得不打仗,伊拉克不得不挨打,中东国家不得不陪着。作为一段不开心地感情,人类早想一刀两段了,不过分手过程看起来漫长而痛苦。分手之后怎么办,我们将面对什么,尤其是生活水平跟能量消耗直接挂钩的今天。很多人说迟早总有分手的一天,但到底是哪一天,油会不会用完,纽约股市上的的油价会不会涨疯?这些问题牵涉到政治经济社会各个方面,甚至有个孩子跟我说他博士论文的题目是研究石油价格对社会心理学的影响。别的不说,我只懂物理,从物理的角度来看看。国家的体制可以变化,但物理的规律不会变。
 
 
从物理基础来说我们选择汽油跟9-11恐怖分子的原因相同,它含有巨大的能量。考虑到已知最好的电池能提供的电量是汽油的百分之一,你应该明白为什么我们还没有开着电瓶车满街跑。另外一个例子,相同质量时,汽油的能量是子弹的700倍。吃惊吗?算一下,子弹被能量比汽油小15倍的炸药推动,这个能量不全部转移到弹头上,大部分能量被热气体和枪身带走。根据动量守恒,枪身越长,子弹分到的能量会越高。所有的因素加在一起,子弹的能量远小于汽油就不足为奇了。
 
 


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