tokenpocket钱包ios下载|能量源

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2024-03-08 02:22:51

能源（可以转化为能量的资源）_百度百科

以转化为能量的资源）_百度百科网页新闻贴吧知道网盘图片视频地图文库资讯采购百科百度首页登录注册进入词条全站搜索帮助首页秒懂百科特色百科知识专题加入百科百科团队权威合作下载百科APP个人中心能源是一个多义词，请在下列义项上选择浏览（共8个义项）展开添加义项能源[néng yuán]播报讨论上传视频可以转化为能量的资源收藏查看我的收藏0有用+10能源，是指能够提供能量的资源。这里的能量通常指热能、电能、光能、机械能、化学能等。可以为人类提供动能，机械能和能量的物质中文名能源外文名Energy sources [9]属性提供能量的物质常用能源煤、石油、天然气等分类不可再生能源、可再生能源主要意思向自然界提供能量转化的物质规划《“十四五”能源领域科技创新规划》 [6]目录1定义2能源产业▪发展状况▪前景预测▪改革提速3重要性4分类▪来源分类▪产生分类▪能源性质▪污染分类▪使用类型▪形态特征▪再生和非再生5能源需求▪中国▪英国▪俄罗斯▪德国▪法国6消费预测7中国能源▪发展情况▪发展现状▪发展成果▪供应体系▪体制改革▪可持续发展8安全9能量转化10未来▪生物能源▪新能源11国际合作定义播报编辑能源物质、能量和信息是构成自然界的基本要素。“能源”这一术语，过去人们谈论得很少，正是两次石油危机使它成了人们议论的热点。关于能源的定义，约有20种。例如：说：“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”；《大英百科全书》说：“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”；《日本大百科全书》说：“在各种生产活动中，我们利用热能、机械能、光能、电能等来作功，可利用来作为这些能量源泉的自然界中的各种载体，称为能源”；我国的《能源百科全书》说：“能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。”可见，能源是一种呈多种形式的，且可以相互转换的能量的源泉。确切而简单地说，能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。能源亦称能量资源或能源资源。是指可产生各种能量（如热量、电能、光能和机械能等）或可作功的物质的统称。是指能够直接取得或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源，包括煤炭、原油、天然气、煤层气、水能、核能、风能、太阳能、地热能、生物质能等一次能源和电力、热力、成品油等二次能源，以及其他新能源和可再生能源。能源（Energy Source）亦称能量资源或能源资源，是国民经济的重要物质基础，未来国家命运取决于能源的掌控。能源的开发和有效利用程度以及人均消费量是生产技术和生活水平的重要标志。（中国大百科全书·机械工程卷）在《中华人民共和国节约能源法》中所称能源，是指煤炭、石油、天然气、生物质能和电力、热力以及其他直接或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源。能源产业播报编辑发展状况2012年前三季度，受宏观经济下滑影响，高耗能行业增速回落，加之极端不利气候影响较往年减少，全国能源消费增长放缓，能源资源供应充足，能源供需呈现了少有的宽松态势。预计全年电力等主要能源品种消费增长将低于2008、2009年金融危机时期水平，创历史新低。 [2]前景预测随着宏观经济从2012年第四季度开始出现回暖，且在国内外货币政策趋于宽松、企业补库存等多重因素影响下，未来工业生产将企稳，这将拉动对能源的需求。预计，2013年上半年全国能源需求仍将维持一定的宽松状态，但随着经济企稳基础夯实，特别是城镇化进程加快，从下半年开始，煤炭、电力和油气等主要能源产品消费量将重新快速增长，届时全国能源供需形势仍将回到以往的偏紧状态。 [2]改革提速2012年以来，中国能源市场化定价改革取得明显进展，调价逐渐走向透明。预计2013年成品油定价新机制将推出、天然气价格改革试点扩大或推向全国、煤电联动有望进一步推进。2012年以来，国家发展和改革委员会多次强调，新成品油定价机制有望“择机出台”。市场人士普遍认为国际油价和国内通胀较低的时候，是新机制出台的良好时机。此外，煤价并轨良机已经来临。发展改革委已就2013年煤炭产运需衔接定调，核心政策包括三点：首次取消煤炭重点合同；首次放开铁路运力配置；继续完善煤电联动机制。同时，发展改革委牵头起草的《关于取消重点合同推进电煤价格并轨》的报告已上报国务院。另外，就2013年煤电合同谈判，发展改革委已就《深化煤炭市场化改革做好煤炭产运需衔接工作指导意见》征求意见。不过，在电价无法实现市场化的情况下，真正的电煤市场化改革依然步履维艰句号或者，虽然并轨后的全面市场化有利于煤价回归合理水平，也会进一步推动煤电联动的进程，但煤电联动是一个漫长的过程，短期很难实现。重要性播报编辑能源是人类文明进步的基础和动力，攸关国计民生和国家安全，关系人类生存和发展，对于促进经济社会发展、增进人民福祉至关重要。 [7]分类播报编辑能源种类繁多，而且经过人类不断的开发与研究，更多新型能源已经开始能够满足人类需求。根据不同的划分方式，能源也可分为不同的类型。主要有以下八种分法。来源分类能源分类(9张)①来自地球外部天体的能源（主要是太阳能）。除直接辐射外，并为风能、水能、生物能和矿物能源等的产生提供基础。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。②地球本身蕴藏的能量。通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源，如原子核能、地热能等。温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。地球可分为地壳、地幔和地核三层，它是一个大热库。地壳就是地球表面的一层，一般厚度为几公里至70公里不等。地壳下面是地幔，它大部分是熔融状的岩浆，厚度为2900公里。火山爆发一般是这部分岩浆喷出。地球内部为地核，地核中心温度为2000度。可见，地球上的地热资源贮量也很大。③地球和其他天体相互作用而产生的能量，如潮汐能。产生分类有一次能源和二次能源。前者即天然能源，指在自然界现成存在的能源，如煤炭、石油、天然气、水能等。后者指由一次能源加工转换而成的能源产品，如电力、煤气、蒸汽及各种石油制品等。一次能源又分为可再生能源（水能、风能及生物质能）和非再生能源（煤炭、石油、天然气等），其中煤炭、石油和天然气三种能源是一次能源的核心，它们成为全球能源的基础；除此以外，太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能等可再生能源也被包括在一次能源的范围内；二次能源则是指由一次能源直接或间接转换成其他种类和形式的能量资源，例如：电力、煤气、汽油、柴油、焦炭、洁净煤和激光等能源都属于二次能源。能源性质有燃料型能源（煤炭、石油、天然气、泥炭、木材）和非燃料型能源（水能、风能、地热能、海洋能）。人类利用自己体力以外的能源是从用火开始的，最早的燃料是木材，以后用各种化石燃料，如煤炭、石油、天然气、泥炭等。现正研究利用太阳能、地热能、风能、潮汐能等新能源。当前化石燃料消耗量很大，而且地球上这些燃料的储量有限。未来铀和钍将提供世界所需的大部分能量。一旦控制核聚变的技术问题得到解决，人类实际上将获得无尽的能源。污染分类根据能源消耗后是否造成环境污染可分为污染型能源和清洁型能源，污染型能源包括煤炭、石油等，清洁型能源包括水力、电力、太阳能、风能以及核能等。使用类型又可分为常规能源和新型能源。利用技术上成熟，使用比较普遍的能源叫做常规能源。包括一次能源中的可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气等资源。新近利用或正在着手开发的能源叫做新型能源。新型能源是相对于常规能源而言的，包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能、氢能以及用于核能发电的核燃料等能源。由于新能源的能量密度较小，或品位较低，或有间歇性，按已有的技术条件转换利用的经济性尚差，还处于研究、发展阶段，只能因地制宜地开发和利用；但新能源大多数是再生能源。资源丰富，分布广阔，是未来的主要能源之一。形态特征或转换与应用的层次对它进行分类。世界能源委员会推荐的能源类型分为：固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能。其中，前三个类型统称化石燃料或化石能源。已被人类认识的上述能源，在一定条件下可以转换为人们所需的某种形式的能量。比如薪柴和煤炭，把它们加热到一定温度，它们能和空气中的氧气化合并放出大量的热能。我们可以用热来取暖、做饭或制冷，也可以用热来产生蒸汽，用蒸汽推动汽轮机，使热能变成机械能；也可以用汽轮机带动发电机，使机械能变成电能；如果把电送到工厂、企业、机关、农牧林区和住户，它又可以转换成机械能、光能或热能。再生和非再生人们对一次能源又进一步加以分类。凡是可以不断得到补充或能在较短周期内再产生的能源称为再生能源，反之称为非再生能源。风能、水能、海洋能、潮汐能、太阳能和生物质能等是可再生能源；煤、石油和天然气等是非再生能源。地热能基本上是非再生能源，但从地球内部巨大的蕴藏量来看，又具有再生的性质。核能的新发展将使核燃料循环而具有增殖的性质。核聚变的能比核裂变的能可高出5～10倍，核聚变最合适的燃料重氢（氘）又大量地存在于海水中，可谓“取之不尽，用之不竭”。核能是未来能源系统的支柱之一。能源按来源可分为三大类：（1）来自太阳的能量。包括直接来自太阳的能量（如太阳光热辐射能）和间接来自太阳的能量（如煤炭、石油、天然气、油页岩等可燃矿物及薪材等生物质能、水能和风能等）。（2）来自地球本身的能量。一种是地球内部蕴藏的地热能，如地下热水、地下蒸汽、干热岩体；另一种是地壳内铀、钍等核燃料所蕴藏的原子核能。（3）月球和太阳等天体对地球的引力产生的能量，如潮汐能。 [1]能源需求播报编辑中国改革开放加速了中国工业化进程，能源需求激增，中国能源更多依靠外部“输血”。中国一次能源结构中，煤炭的消费量达68.8%，石油天然气为23.1%，总体上看我们还处在煤炭时代。1993年中国成为石油净进口国，成为一名晚了近百年的世界石油消费国俱乐部里的“新生”力量。中国海关总署2013年1月10日发布数据显示，2012年中国原油进口量约为2.71亿吨，同比增长6.8%。有专家预判，2013年中国原油进口量将达到2.85亿吨左右，中国原油进口依存度可能突破60%。此外，2009年起，中国从一个煤炭净出口国变成煤炭净进口国。2012年，中国累计进口煤炭2.9亿吨，进口量达到历史最高水平，居世界第一，超第二名的日本近亿吨。天然气也开始大量进口。很多人认为应该大力发展核电，理由就是“中国石油对进口依赖度太高”。实际上，只能让中国更依赖另一种必需进口的战略物资——铀。据国际能源署（IEA）的数据，2010年中国铀产量仅为827吨，而2011年中国铀消耗量却达到4400吨。在这种情况下，中国将不可避免地更加依赖铀进口。张有生向记者表示，中国能源需求已发生重大的变化：由过去的单一品种、主要化石能源依靠进口，转变为多品种的无机物全面依靠进口；由过去的重点是稳定供应，到受价格波动、气候环境等影响，安全趋势将更加严峻；由过去供需双方的利益，演变为多方利益；由过去对抗的能源格局，逐步演变为合作、协同保障，能源内涵进一步扩大。金融危机促进了全球资源格局重组，使我们有机会挤入原本被西方国家垄断集团把握的卖方阵营，获得优质资源，并在下一个经济周期赢得主动权。譬如，欧债危机仍在深化，不少重债国虽然本地油气资源有限，但意大利、西班牙、葡萄牙的国有石油公司在南美、北非和中亚地区拥有较为丰富的资源储备和产量，还具备较为先进的深海勘探开采技术和下游深加工能力。在危机背景下，原先不可能卖的，可能会卖；原先只肯卖高价的，现可以打折。作为拥有大量外汇储备的中国，应当在这个时候有所作为。中国正处于走新型工业化的道路上，应积极创优争先，充分利用我国的制度优势和后发优势，各部门要全面进展。在历史的长河中，现代人们对环境的要求越来越高，能源要求的矛盾将越来越突出，相信随着中国经济的发展，能源结构的调整，我国的能源产业将释放更多正能量。英国作为能源储备巨头，英国是欧盟最大的石油和天然气生产国，石油蕴藏量约10亿～40亿吨，天然气蕴藏量约8600～25850亿立方米。如今，天然气已取代煤炭成为英国的主要能源。除了传统能源，英国也在新能源领域取得了保持着领先优势。低碳经济的概念源自于英国，所以其高度重视可再生能源的开发和应用，而且核电、风能、生物能、太阳能等可再生绿色能源在能源消费结构中的比重不断提升。2012年，可再生能源发电量达到了413亿千瓦时，占全国发电量的11.3%。英国已经形成了多元化的可再生能源利用开发系统，为投资者采用清洁技术开展工业生产活动提供了充分的保障和支持。值得一提的是，英国的核能源也十分发达。英国核工业有近50年的历史，拥有世界上第一座商用核电站，有对轻水堆和气冷堆核电站的设计、生产、建造和运行支持的全部能力。同时具有铀浓缩、燃料生产（包括MOX燃料）、新燃料及乏燃料运输、后处理、核设施退役及废物处理的完整核燃料循环能力。英国第一座核电站是建于坎布里亚郡的CalderHall核电站，它是镁诺克斯气冷堆的原型，于1953年兴建，1956年开始向国家电网送电，是世界上第一座商用核电站。此后，英国又相继建成10座这样的镁诺克斯核电站。这批电站中有6座还在运行，其余5座已经关闭或正在退役。英国共有14个商业运行核电站。三种堆型（Magnox堆、AGR、PWR），31个堆在运行，平均负荷因子为64.5%，总装机容量为12.48GW（其中Magnox堆2916MW，AGR堆8380MW，PWR堆1188MW），核电占全国总电力的25%。核电在英国的气候变化目标中起很大作用。据统计，英国核电能减少全国7%～14%的二氧化碳的排放。俄罗斯到20世纪90年代中期，俄罗斯已经探明可开采石油量约为80亿吨，占世界的近13%，石油年产量达到3亿多吨，占据世界第二。而俄罗斯天然气探明储量约49万亿M，占世界的35.4%，天然气年产量居世界第一。但俄罗斯年人均能源消耗为6.3吨固体燃料。如果将其全部转化为优质煤产生的热能来计算，相当于7000大卡/公斤，多于欧洲人均4.7吨水平。世界人均水平为3.3吨。如果按国民能源拥有量来看，俄罗斯人均是美国和英国的2.5倍。虽然由于气候等原因，这个数字可能有些偏差，但从另一个角度却反映了俄罗斯经济水平不高。所以俄罗斯的能源产业并不发达。德国德国在20世纪70年代经历了1974年的石油危机之后决定大力发展核电，当时国家对能源十分敏感，但是1986年切尔诺贝利核事故发生之后，该项政策有所变动，最后一座反应堆在1989年获批。无论1979年的民主党（SPD）如何支持发展核电，1986年8月政府宣布在未来的十年中放弃发展核电。该项政策一经发布，R&D实验室研究30多年的高温气冷堆和快中子堆项目被迫终止，但是由于当时的大部分研究工作在民主党控制NorthRhine—Westphlia，CDUl联邦政府之后继续支持国内现存的核反应堆和研究项目，一直坚持到了1998年被打败为止。最新消息，德国环境部长宣布，大部分核电站将在2021年前关闭，为了应对可能的电力短缺，另3座相对较新的核电站则推迟到2022年关闭。法国法国能源相对贫瘠，石油和天然气蕴藏量有限，而煤炭资源早在20世纪50年代便逐渐枯竭。但是，通过对核能和可再生能源的充分利用，法国走出了一条多元化的能源供应道路，使国内能源不足的压力得到有效缓解。法国应对能源不足的主要手段之一是大力发展核能。上世纪两次石油危机后，法国政府下决心推广核能。1958年，法国就从美国西屋公司购买了压水核反应堆技术专利。1956年，法国第一台40兆瓦可用于发电的反应堆G1在马尔库尔投产。其他两台反应堆——G2和G3也先后于1959年和1960年投入运行。在此基础上，原委会开发了天然铀石墨气冷反应堆技术，并将其确定为法国早期核电站建设的技术路线。20世纪70年代初石油危机爆发后，法国决定大规模发展核电，在美国压水堆技术基础上，制订了一项目标宏大的标准化核电发展规划。消费预测播报编辑据IEA发布的《世界能源展望2008》预测，从2006年至2030年世界一次能源需求从117.3亿吨油当量增长到了170.1多亿吨油当量，增长了45%，平均每年增长1.6%。全球能源需求的增长率比《世界能源展望2007》预测的要低一些，主要是由于全球能源价格上涨和经济增长放缓（特别是OECD国家）。到2030年化石燃料占世界一次能源构成的80%。虽然从绝对值上来看，煤炭需求的增长超过任何其它燃料，但石油仍是最主要的燃料。据估计，2006年城市的能源消耗达79亿吨油当量，占全球能源总消耗量的三分之二，这一比例将会在2030年上升至四分之三。由于中国和印度的经济持续强劲增长，在2006年至2030年期间，其一次能源需求的增长将占世界一次能源总需求增长量的一半以上。中东国家占全球增长量的11%，增强了其作为一个重要的能源需求中心的地位。总的来说，非经合组织（Non-OECD）国家占总增长量的87%。因此，它们占世界一次能源需求比例从51%上升至62%，它们的能源消费量超过经合组织（OECD）成员国2005年的消费量。全球石油需求（生物燃料除外）平均每年上升1%，从2007年8500万桶/日增加到2030年1.06亿桶/日。然而，其占世界能源消费的份额从34%下降到30%。所有预测中世界石油需求的增长都主要源于非经合组织（Non-OECD）国家（4/5以上的增长量来自中国、印度和中东地区），经合组织（OECD）成员国石油需求略有下降，主要是因为非运输行业石油需求的减少。全球天然气需求的增长更加迅速，以1.8%的速度递增，在能源需求总额中所占比例微略上升至22%。天然气消费量的增长大部分来自发电行业。世界煤炭需求量平均每年增长2%，其在全球能源需求量中的份额从2006年的26%攀升至2030年的29%。其中，全球煤炭消费增加的85%，主要来自中国和印度的电力行业。在《展望》预测期内，核电在一次能源需求中所占比例略有下降，从6%下降到2030年的5%（其发电量比例从15%下降到10%），这与我们不期待在此情景中政府改变其政策的惯例是一致的，虽然最近对核电的兴趣有了复苏的迹象。尽管如此，除经合组织欧洲区外，世界主要地区的核发电量将在绝对值上有所增长。现代可再生能源技术发展极为迅速，将于2010年后不久超过天然气，成为仅次于煤炭的第二大电力燃料。可再生能源的成本随着技术的成熟应用而降低，假设化石燃料的价格上涨以及有力的政策支持为可再生能源行业提供了一个机会，使其摆脱依赖于补贴的局面，并推动新兴技术进入主流。在本期预测中，风能、太阳能、地热能、潮汐和海浪能等非水电可再生能源（生物质能除外）的增长速度为7.2%，超过任何其它能源的全球年均增长速度。电力行业对可再生能源的利用占大部分的增长。非水电可再生能源在总发电量所占比例从2006年的1%增长到2030年的4%。尽管水电产量增加，但其电力的份额下降两个百分点至14%。经合组织（OECD）国家可再生能源发电的增长量超过化石燃料和核发电量增长的总和。中国能源播报编辑能源新中国成立以来，在中国共产党领导下，中国自力更生、艰苦奋斗，逐步建成较为完备的能源工业体系。改革开放以来，中国适应经济社会快速发展需要，推进能源全面、协调、可持续发展，成为世界上最大的能源生产消费国和能源利用效率提升最快的国家。 [7]中国是世界上第一大能源生产国和消费国。能源供应持续增长，为经济社会发展提供了重要的支撑。能源消费的快速增长，为世界能源市场创造了广阔的发展空间。中国已经成为世界能源市场不可或缺的重要组成部分，对维护全球能源安全，正在发挥着越来越重要的积极作用。中国政府正在以科学发展观为指导，加快发展现代能源产业，坚持节约资源和保护环境的基本国策，把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置，努力增强可持续发展能力，建设创新型国家，继续为世界经济发展和繁荣作出更大贡献。发展情况中国能源发展情况概括讲，大致有五个特点： [3]第一，中国已成为世界重要的能源生产大国。2011年，中国一次能源生产总量达到31.8亿吨标准煤，居世界第一，其中，原煤产量35.2亿吨，原油2.03亿吨，天然气1027亿立方米，分别居世界第一、第五和第六。电力装机容量已突破11亿千瓦。能源自给率始终保持在90%左右，中国主要依靠自己的力量，保障了13亿人口的能源需求。 [3]第二，节约能源、提高能效有明显进步。过去的6年，中国单位国内生产总值能源消耗累计下降21%，相当于减排二氧化碳15.3亿吨。在电力、钢铁、水泥、化工等高耗能行业，加快技术进步，淘汰落后产能，推动产业升级和节能减排。中国30万千瓦及以上火电机组比重达到70%以上，火电每千瓦时发电标准煤耗下降到308克，达到世界发达国家水平。 [3]第三，可再生能源和新能源发展迅速。中国水电装机已超过2.5亿千瓦，居世界第一。核电投运机组15台，装机规模1250万千瓦；在建核电机组26台，在建规模居世界第一。风电并网装机超过5500万千瓦，成为世界风电大国。太阳能发电增长强劲，装机容量将突破700万千瓦。 [3]第四，能源科技装备水平不断提高。建成了完善的油气勘探开发技术体系，复杂区块勘探开发、提高油气田采收率等技术处于国际领先地位，具备千万吨炼油和百万吨乙烯装置设计和制造能力。采煤机械化程度达到60%以上，井下600万吨综采成套装备全面推广。百万千瓦超超临界燃煤机组、80万千瓦水轮机组实现自主设计和制造。风电和太阳能光伏发电形成了完整的研发和制造产业链。 [3]第五，能源普遍服务水平明显提高。2011年，中国人均一次能源消费量达到2.6吨标准煤，人均用电量达到3500千瓦时。过去10年，我们通过加强农村地区电网改造，提高了农村居民用电可靠性，同时还解决了3500多万无电人口的用电问题。 [3]●2003年，国务院作出关于加快大型煤炭基地建设，形成若干个亿吨级煤炭骨干企业的重大决策。●2005年2月，国务院成立煤矿瓦斯防治部际协调领导小组，统筹协调解决煤矿瓦斯防治的重大问题。2005年以来小组会议每年召开一次。●2007年11月，国家发改委发布《煤炭产业政策》，从产业布局、市场准入、产业技术、企业组织等方面明确了鼓励性、限制性和禁止性政策。●2007年12月，我国发电装机迈上7亿千瓦新台阶。2002年至2007年五年间，我国新增发电装机规模约3.5亿千瓦，相当于新中国成立至2002年50多年的总和，也相当于英国、法国、意大利三个发达国家电力装机的总和。●2009年8月1日，我国开始实行四级风力发电标杆上网电价，按照风力资源优劣，划分出四个区域，并划定相应标杆上网电价。风电标杆电价的实施，有力推动了我国风电产业的市场化进程。●2010年12月19日，中国海油国内油气年产量首次超过5000万吨，成功建成“海上大庆油田”，我国由此跨入海洋油气生产大国行列。●2010年底，中国风电装机总量达到4182.7万千瓦，首次超越美国成为风电装机世界第一大国。●2011年3月17日，国民经济和社会发展“十二五”规划纲要公布，提出优化能源结构，合理控制能源消费总量，完善资源性产品价格形成机制和资源环境税费制度，改变了过去敞开口子供应能源的发展思路。●2011年12月22日，中国石油海外油气作业年产量突破1亿吨、权益产量达到5000万吨，“海外大庆”高水平、高质量建成。●2012年5月，国家能源局会同财政部等部门出台《页岩气发展规划（2011—2015）》，大力推动页岩气勘探开发，以增加我国天然气资源供应。发展现状能源资源是能源发展的基础。新中国成立以来，不断加大能源资源勘查力度，组织开展了多次资源评价。中国能源资源有以下特点：中国石油分布 [4]—能源资源总量比较丰富。中国拥有较为丰富的化石能源资源。其中，煤炭占主导地位。2006年，煤炭保有资源量10345亿吨，剩余探明可采储量约占世界的13%，列世界第三位。已探明的石油、天然气资源储量相对不足，油页岩、煤层气等非常规化石能源储量潜力较大。中国拥有较为丰富的可再生能源资源。水力资源理论蕴藏量折合年发电量为6.19万亿千瓦时，经济可开发年发电量约1.76万亿千瓦时，相当于世界水力资源量的12%，列世界首位。—人均能源资源拥有量较低。中国人口众多，人均能源资源拥有量在世界上处于较低水平。煤炭和水力资源人均拥有量相当于世界平均水平的50%，石油、天然气人均资源量仅为世界平均水平的1/15左右。耕地资源不足世界人均水平的30%，制约了生物质能源的开发。中国天然气分布 [5]—能源资源赋存分布不均衡。中国能源资源分布广泛但不均衡。煤炭资源主要赋存在华北、西北地区，水力资源主要分布在西南地区，石油、天然气资源主要赋存在东、中、西部地区和海域。中国主要的能源消费地区集中在东南沿海经济发达地区，资源赋存与能源消费地域存在明显差别。大规模、长距离的北煤南运、北油南运、西气东输、西电东送，是中国能源流向的显著特征和能源运输的基本格局。发展成果改革开放以来，中国能源工业迅速发展，为保障国民经济持续快速发展作出了重要贡献，主要表现：—供给能力明显提高。经过几十年的努力，中国已经初步形成了煤炭为主体、电力为中心、石油天然气和可再生能源全面发展的能源供应格局，基本建立了较为完善的能源供应体系。建成了一批千万吨级的特大型煤矿。2006年一次能源生产总量22.1亿吨标准煤，列世界第二位。其中，原煤产量23.7亿吨，列世界第一位。先后建成了大庆、胜利、辽河、塔里木等若干个大型石油生产基地，2006年原油产量1.85亿吨，实现稳步增长，列世界第五位。天然气产量迅速提高，从1980年的143亿立方米提高到2006年的586亿立方米。商品化可再生能源量在一次能源结构中的比例逐步提高。电力发展迅速，装机容量和发电量分别达到6.22亿千瓦和2.87万亿千瓦时，均列世界第二位。能源综合运输体系发展较快，运输能力显著增强，建设了西煤东运铁路专线及港口码头，形成了北油南运管网，建成了西气东输大干线，实现了西电东送和区域电网互联。—能源节约效果显著。1980—2006年，中国能源消费以年均5.6%的增长支撑了国民经济年均9.8%的增长。按2005年不变价格，万元国内生产总值能源消耗由1980年的3.39吨标准煤下降到2006年的1.21吨标准煤，年均节能率3.9%，扭转了近年来单位国内生产总值能源消耗上升的势头。能源加工、转换、贮运和终端利用综合效率为33%，比1980年提高了8个百分点。单位产品能耗明显下降，其中钢、水泥、大型合成氨等产品的综合能耗及供电煤耗与国际先进水平的差距不断缩小。—科技水平迅速提高。中国能源科技取得显著成就，以“陆相成油理论与应用”为标志的基础研究成果，极大地促进了石油地质科技理论的发展。石油天然气工业已经形成了比较完整的勘探开发技术体系，特别是复杂区块勘探开发、提高油田采收率等技术在国际上处于领先地位。煤炭工业建成一批具有国际先进水平的大型矿井，重点煤矿采煤综合机械化程度显著提高。在电力工业方面，先进发电技术和大容量高参数机组得到普遍应用，水电站设计、工程技术和设备制造等技术达到世界先进水平，核电初步具备百万千瓦级压水堆自主设计和工程建设能力，高温气冷堆、快中子增殖堆技术研发取得重大突破。烟气脱硫等污染治理、可再生能源开发利用技术迅速提高。正负500千伏直流和750千伏交流输电示范工程相继建成投运，正负800千伏直流、1000千伏交流特高压输电试验示范工程开始启动。—环境保护取得进展。中国政府高度重视环境保护，加强环境保护已经成为基本国策，社会各界的环保意识普遍提高。1992年联合国环境与发展大会后，中国组织制定了《中国21世纪议程》，并综合运用法律、经济等手段全面加强环境保护，取得了积极进展。中国的能源政策也把减少和有效治理能源开发利用过程中引起的环境破坏、环境污染作为其主要内容。2006年，燃煤机组除尘设施安装率和废水排放达标率达到近100%，烟尘排放总量与1980年基本相当，单位电量烟尘排放减少了90%。2006年，全国建成并投入运行的脱硫火电机组装机容量达1.04亿千瓦，超过前10年的总和，装备脱硫设施的火电机组占火电总装机的比例由2000年的2%提高到30%。—市场环境逐步完善。中国能源市场环境逐步完善，能源工业改革稳步推进。能源企业重组取得突破，现代企业制度基本建立。投资主体实现多元化，能源投资快速增长，市场规模不断扩大。煤炭工业生产和流通基本实现了市场化。电力工业实现了政企分开、厂网分开，建立了监管机构。石油天然气工业基本实现了上下游、内外贸一体化。能源价格改革不断深化，价格机制不断完善。随着中国经济的较快发展和工业化、城镇化进程的加快，能源需求不断增长，构建稳定、经济、清洁、安全的能源供应体系面临着重大挑战，突出表现：—资源约束突出，能源效率偏低。中国优质能源资源相对不足，制约了供应能力的提高；能源资源分布不均，也增加了持续稳定供应的难度；经济增长方式粗放、能源结构不合理、能源技术装备水平低和管理水平相对落后，导致单位国内生产总值能耗和主要耗能产品能耗高于主要能源消费国家平均水平，进一步加剧了能源供需矛盾。单纯依靠增加能源供应，难以满足持续增长的消费需求。—能源消费以煤为主，环境压力加大。煤炭是中国的主要能源，以煤为主的能源结构在未来相当长时期内难以改变。相对落后的煤炭生产方式和消费方式，加大了环境保护的压力。煤炭消费是造成煤烟型大气污染的主要原因，也是温室气体排放的主要来源。随着中国机动车保有量的迅速增加，部分城市大气污染已经变成煤烟与机动车尾气混合型。这种状况持续下去，将给生态环境带来更大的压力。—市场体系不完善，应急能力有待加强。中国能源市场体系有待完善，能源价格机制未能完全反映资源稀缺程度、供求关系和环境成本。能源资源勘探开发秩序有待进一步规范，能源监管体制尚待健全。煤矿生产安全欠账比较多，电网结构不够合理，石油储备能力不足，有效应对能源供应中断和重大突发事件的预警应急体系有待进一步完善和加强。青藏高原发现新能源可燃冰至少350亿吨油当量2009年9月25日在北京介绍，中国地质部门在青藏高原发现了一种名为可燃冰（又称天然气水合物）的环保新能源，预计十年左右能投入使用。在当天的新闻发布会上，张洪涛说，这是中国首次在陆域上发现可燃冰，使中国成为加拿大、美国之后，在陆域上通过国家计划钻探发现可燃冰的第三个国家。他介绍，初略的估算，远景资源量至少有350亿吨油当量。可燃冰是水和天然气在高压、低温条件下混合而成的一种固态物质，具有使用方便、燃烧值高、清洁无污染等特点，是公认的地球上尚未开发的最大新型能源。国务院新闻办公室2012年10月24日发表《中国的能源政策（2012）》白皮书。其中包含我国能源发展现状、政策和目标、全面推进能源节约、大力发展新能源和可再生能源、推动化石能源清洁发展、提高能源普遍服务水平、加快推进能源科技进步、深化能源体制改革、加强能源国际合作几个方面。规划指出，中国将坚定不移地大力发展新能源和可再生能源，到“十二五”末，非化石能源消费占一次能源消费比重将达到11.4%，非化石能源发电装机比重达到30%。供应体系天然气生产能力 [7]立足基本国情和发展阶段，确立生态优先、绿色发展的导向，坚持在保护中发展、在发展中保护，深化能源供给侧结构性改革，优先发展非化石能源，推进化石能源清洁高效开发利用，健全能源储运调峰体系，促进区域多能互补协调发展。 [7]体制改革充分发挥市场在能源资源配置中的决定性作用，更好发挥政府作用，深化重点领域和关键环节市场化改革，破除妨碍发展的体制机制障碍，着力解决市场体系不完善等问题，为维护国家能源安全、推进能源高质量发展提供制度保障。 [7]可持续发展必须寻找一些既能保证有长期足够的供应量又不会造成环境污染的能源。而人类面临的问题正是：能源资源枯竭；环境污染严重。随着我国城镇化进程的不断推进，能源需求持续增长，能源供需矛盾也越来越突出，迫在眉睫的问题是，中国究竟该寻求一条怎样的能源可持续发展之路？业内官员和学者认为，为了实现能源的可持续发展，中国一方面必须“开源”，即开发核电、风电等新能源和可再生能源，另一方面还要“节流”，即调整能源结构，大力实施节能减排。开发新能源和可再生能源是能源可持续发展的应有之义。在我国的能源供应结构里，煤炭、石油与天然气等不可再生能源占绝大部分，新能源和可再生能源开发不足，这不仅造成环境污染等一系列问题，也严重制约能源发展，必须下大力气加快发展新能源和可再生能源，优化能源结构，增强能源供给能力，缓解压力。我国的核电装机容量不到发电装机容量的2%，远低于世界17%的平均水平，应当采取有效的措施，解决技术路线、投资体制、燃料保障等问题，使我国核电发展的步子迈得更大一些。同时，我国的风电资源量在10亿千瓦左右，仅开发几百万千瓦，应当对风电发展进行正确引导，促进用电健康可持续发展。走能源可持续发展之路，从大的能源结构来讲，还是要加快发展核电。最近一两年，从中央到国务院，都坚定了加快发展核电的信心，核电的工作力度也在加大。在今后一个时期，在优化能源结构方面，核电的比重、速度要保持相对快速的增长，规模要在短期内有比较大的提升。不光是沿海，还要逐步向中部地区发展。节能减排是能源可持续发展的必由之路。侯云春表示，我国能源需求结构不合理突出表现为能源利用消耗高、浪费大、污染严重，缓解能源供需矛盾问题，从根本上就是大力节约和合理使用，提高其利用效率，严格控制钢铁、有色、化工、电力等高耗能产业发展，进一步淘汰落后的生产能力。同时，还要大力发展循环经济、积极开展清洁生产，全面推进管理节能，大力推广节能市场机制，促进节能发展，广泛开展全民节能活动。安全播报编辑一要全力保障能源安全，继续发挥煤炭“压舱石”作用，有效发挥煤电基础性调节性作用，扎实提升电力安全保供能力，持续提升油气勘探开发力度，不断完善产供储销体系，保障北方地区群众安全温暖过冬，加强能源安全运行预测预警。 [8]二要加快能源绿色低碳发展，加强政策措施保障，加快实施可再生能源替代行动，安全有序发展核电，提升电力系统调节能力。 [8]三要加快推进能源科技创新，着力加强技术装备攻关，大力开展技术和产业创新。 [8]四要深化体制机制改革，加快建设全国统一电力市场体系，积极推进电力市场化交易，扎实推进管网改革。 [8]五要提升能源监管效能，优化用电营商环境，加强重点领域市场监管，加强电力安全监管，强化监管体系建设。 [8]六要拓展能源国际合作，统筹谋划好大国能源合作，高质量推进“一带一路”能源合作，精心打造国际合作平台。 [8]能量转化播报编辑能源转化各种能源形式可以互相转化，在一次能源中，风、水、洋流和波浪等是以机械能（动能和位能）的形式提供的，可以利用各种风力机械（如风力机）和水力机械（如水轮机）转换为动力或电力。煤、石油和天然气等常规能源一般是通过燃烧将燃烧化学能转化为热能。热能可以直接利用，但大量的是将热能通过各种类型的热力机械（如内燃机、汽轮机和燃气轮机等）转换为动力，带动各类机械和交通运输工具工作；或是带动发电机送出电力，满足人们生活和工农业生产的需要。发电和交通运输需要的能源占能量总消费量的很大比例。据预测，20世纪末仅发电一项的能源需要量将大于一次能源开发量的40%。一次能源中转化为电力部分的比例越大，表明电气化程度越高，生产力越先进，生活水平越高。太阳能发电具有布置简便以及维护方便等特点，应用面较广，全球装机总容量已经开始追赶传统风力发电，在德国甚至接近全国发电总量的5%～8%，随之而来的问题令我们意想不到，太阳能发电的时间局限性导致了对电网的冲击，如何解决这一问题成为能源界的一大困惑。风力发电在19世纪末就开始登上历史的舞台，在一百多年的发展中，一直是新能源领域的独孤求败，由于它造价相对低廉，成了各个国家争相发展的新能源首选，然而，随着大型风电场的不断增多，占用的土地也日益扩大，产生的社会矛盾日益突出，如何解决这一难题，成了我们又一困惑。未来播报编辑生物能源生物能源（又名生物质能）是利用有机物质（例如植物等）作为燃料，通过气体收集、气化（化固体为气体）、燃烧和消化作用（只限湿润废物）等技术产生能源。只要适当地执行，生物质能也是一种宝贵的可再生能源，但要看生物质能燃料是如何产生出来。全球范围正在炒做用玉米、小麦、食糖等粮食来制造汽油等能源来满足日益增长的需求，以及过高价格带来的过高成本。为人类的生产和生活提供各种能力和动力的物质资源，是国民经济的重要物质基础。新能源氢能、风能、太阳能、海洋能、生物质能和核聚变能，新能源的方式，只是能量利用多步骤中前移的一环。而被忽视，潜力巨大的发动机或做功原理、观念的革新更是未来能源开发的第一大方向！能量利用效率不高，浪费惊人。经典的热机做功方式，能量做功的有用效率只有25%（1/4），最高也就1/3（33.3%）。而100%能量中的75%（3/4）、或66.67%（2/3）都作为无用的热浪费掉了。另有意外，“班克斯热机”是利用记忆合金制成的不要燃料，不耗电力的高效发动机。热机做功的原理是燃料产热=微观粒子的无序运动。这个热运动，平均说三维空间上每个方向的能量各占1/3，而热机做有用功的也就三维方向中的一个方向维度。其他二维方向上的能量只好作为废热浪费掉！几十年前已经开始冷落的“绝热发动机”没有像“古典热机原理”预测的那样提升发动机的效率。证明古典热力学机理模型有了问题！而且是大问题！热机出口温度与入口温度的比不是决定发动机效率的关键因素！“绝热”显然已经不是提高热机效率的好创意。原因何在？源自“新热力学发动机原理”！“无热发动机”。当热已经产生，无序运动已经出笼，魔兽就控制不住了！引擎的效率被这1/3或1/4极限桎梏住了。陶瓷“绝热”只是没有诊断对的“错方”，用错药就是必然。当旧能源（包括新能源）没有产热，新引擎100%做功才会成为可能！也就是旧、新能源微观做有序的一维的运动，发动机的效率才能回归100%，浪费的2/3或3/4能源才可引尔能发，不向或少向环境排泄废热，污染环境，节约大自然的资源！能源危机由于石油、煤炭等大量使用的传统化石能源枯竭，同时新的能源生产供应体系又未能建立而在交通运输、金融业、工商业等方面造成的一系列问题统称能源危机。根据经济学家和科学家的普遍估计，到21世纪中叶，也即2050年左右，石油资源将会开采殆尽，其价格升到很高，不适于大众化普及应用的时候，如果新的能源体系尚未建立，能源危机将席卷全球，尤以欧美极大依赖于石油资源的发达国家受害为重。最严重的状态，莫过于工业大幅度萎缩，或甚至因为抢占剩余的石油资源而引发战争。为了避免上述窘境，美国、加拿大、日本、欧盟等都在积极开发如太阳能、风能、海洋能（包括潮汐能和波浪能）等可再生新能源，或者将注意力转向海底可燃冰（水合天然气）等新的化石能源。同时，氢气、甲醇等燃料作为汽油、柴油的替代品，也受到了广泛关注。国内外热情研究的氢燃料电池电动汽车，就是此类能源中介应用的典型代表。能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力，是人类赖以生存的基础。自工业革命以来，能源安全问题就开始出现。1913年，英国海军开始用石油取代煤炭作为动力时，时任海军上将的邱吉尔就提出了“绝不能仅仅依赖一种石油、一种工艺、一个国家和一个油田”这一迄今仍未过时的能源多样化原则。伴随着人类社会对能源需求的增加，能源安全逐渐与政治、经济安全紧密联系在一起。两次世界大战中，能源跃升为影响战争结局、决定国家命运的重要因素。法国总理克莱蒙梭曾说，“一滴石油相当于我们战士的一滴鲜血”。可见，能源安全的重要性在那时便已得到国际社会普遍认可。20世纪70年代爆发的两次石油危机使能源安全的内涵得到极大拓展，特别是1974年成立的国际能源署正式提出了以稳定石油供应和价格为中心的能源安全概念，西方国家也据此制定了以能源供应安全为核心的能源政策。在此后的二十多年里，在稳定能源供应的支持下，世界经济规模取得了较大增长。但是，人类在享受能源带来的经济发展、科技进步等利益的同时，也遇到一系列无法避免的能源安全挑战，能源短缺、资源争夺以及过度使用能源造成的环境污染等问题威胁着人类的生存与发展。世界上常规能源的储量有的只能维持半个世纪（如石油），最多的也能维持一两个世纪（如煤）人类生存的需求。世界人口已经突破60亿，比上个世纪末期增加了2倍多，而能源消费据统计却增加了16倍多。无论多少人谈论“节约”和“利用太阳能”或“打更多的油井或气井”或者“发现更多更大的煤田”，能源的供应却始终跟不上人类对能源的需求。当前世界能源消费以化石资源为主，其中中国等少数国家是以煤炭为主，其它国家大部分则是以石油与天然气为主。按消耗量，专家预测石油、天然气最多只能维持不到半个世纪，煤炭也只能维持一、两个世纪。所以不管是哪一种常规能源结构，人类面临的能源危机都日趋严重。当前世界所面临的能源安全问题呈现出与历次石油危机明显不同的新特点和新变化，它不仅仅是能源供应安全问题，而是包括能源供应、能源需求、能源价格、能源运输、能源使用等安全问题在内的综合性风险与威胁。就可预见的未来来看，汽车不会大量减少的，但是石油危机的确会对汽车业有一定的影响，比如开发新型汽车（像混合动力、燃料电池、氢动力、太阳能等）以减轻对石油的依赖，减少一些不必要的汽车使用（主要是指私家车）以节约燃料等，但是总的来看不用担心汽车减少这个问题。国际合作播报编辑中国践行绿色发展理念，遵循互利共赢原则开展国际合作，努力实现开放条件下能源安全，扩大能源领域对外开放，推动高质量共建“一带一路”，积极参与全球能源治理，引导应对气候变化国际合作，推动构建人类命运共同体。 [7]中国政府高度重视可再生能源的研究与开发。国家经贸委制定了新能源和可再生能源产业发展的“十五”规划，并制定颁布了《中华人民共和国可再生能源法》，重点发展太阳能光热利用、风力发电、生物质能高效利用和地热能的利用。近年来在国家的大力扶持下，我国在风力发电、海洋能潮汐发电以及太阳能利用等领域已经取得了很大的进展。新能源（或称可再生能源更贴切）主要有：太阳能、风能、地热能、生物质能等。生物质能在经过了几十年的探索后，国内外许多专家都表示这种能源方式不能大力发展，它不但会抢夺人类赖以生存的土地资源，更将会导致社会不健康发展；地热能的开发和空调的使用具有同样特性，如大规模开发必将导致区域地面表层土壤环境遭到破坏，必将引起再一次生态环境变化；而风能和太阳能对于地球来讲是取之不尽、用之不竭的健康能源，他们必将成为今后替代能源主流。早在2001年，MUCE就为了开拓稳定的海岛通信电源而开展一项研究，经过六年多研究和实践，终于将一种成熟的新型应用方式MUCE风光互补系统向社会推广，这种系统采用了我国自主研制的新型垂直轴风力发电机（H型）和太阳能发电进行10：3地结合，形成了相对稳定的电力输出。在建筑上、野外、通信基站、路灯、海岛均进行了实际应用，获得了大量可靠的使用数据。这一系统的研究成果将为我国乃至世界的新能源发展带来了新的动力。新型垂直轴风力发电机（H型）突破了传统的水平轴风力发电机启动风速高、噪音大、抗风能力差、受风向影响等缺点，采取了完全不同的设计理论，采用了新型结构和材料，达到微风启动、无噪音、抗12级以上台风、不受风向影响等性能，可大量用于别墅、多层及高层建筑、路灯等中小型应用场合。以它为主建立的风光互补发电系统，具有电力输出稳定、经济性高、对环境影响小等优点，也解决了太阳能发展中对电网冲击等影响。随着能源危机日益临近，新能源已经成为今后世界上的主要能源之一。其中太阳能已经逐渐走入我们寻常的生活，风力发电偶尔可以看到或听到，可是它们作为新能源如何在实际中去应用？新能源的发展究竟会是怎样的格局？这些问题将是我们在今后很长时间里需要探索的。新手上路成长任务编辑入门编辑规则本人编辑我有疑问内容质疑在线客服官方贴吧意见反馈投诉建议举报不良信息未通过词条申诉投诉侵权信息封禁查询与解封©2024 Baidu 使用百度前必读 | 百科协议 | 隐私政策 | 百度百科合作平台 | 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能量的来源及消耗 - 知乎切换模式写文章登录/注册能量的来源及消耗国医健康能量一，能量的来源首先我们要知道什么是能量，能量是从何而来的，大家都知道太阳是原始的能量源，植物需要，动物也需要，我们人体需要食用这些可食用的植物和动物来转化我们人体所需的能量，来供给我们正常所需的能量消耗。能量的消耗有其单位名称：卡、千卡、大卡、卡路里、千焦这些是热量单位。　　它们之间的换算是： 1卡=1卡路里=4.184焦耳； 1千卡=1大卡=1000卡=1000卡路里=4184焦耳=4.184千焦。　　脂肪的热量约900大卡每百克；糖类和蛋白质的热量都只有400大卡每百克。酒精虽不是营养素但是它所释放的热量约700大卡每百克。在食物中对人体有用的有7大营养素，分别是碳水化合物、脂肪、蛋白质、矿物质、维生素、膳食纤维和水。其中碳水化合物、脂肪、蛋白质又称为三大产能营养素，是人体最主要的能量来源。下面我们来讲讲这三大产能营养素主要来源，1，蛋白质的主要来源蛋白质的食物来源主要有两种：一种是动物蛋白质，如禽、肉、鱼和蛋及其制品；另一种是植物蛋白质，主要来自粮谷类食物和豆制品。动物蛋白质的质量要好于植物蛋白质，蔬菜与水果中的蛋白质很少。食物中所含必需氨基酸的组成和比例如与人体相似，其蛋白质的吸收利用就会增加。因此，将动物性食物、豆制品、蛋类与米饭或面食一起吃就可提高膳食蛋白质的利用率。2，脂肪的主要来源脂肪的来源可分两大类：动物脂肪和植物脂肪。前者如猪油、牛油、羊油、奶油和鱼油等；后者如大豆油、花生油、菜籽油、玉米油、橄榄油和茶籽油等。植物油中的必需脂肪酸含量明显高于动物油脂。对婴儿而言，母乳中脂肪提供的能量占总能量摄入的50%，配方奶中脂肪提供的能量也占总热量的40%～45%。不可给宝宝提供半脱脂和脱脂奶粉或鲜奶。3，碳水化合物的主要来源宝宝的碳水化合物的主要食物来源是各种细粮，如大米、面粉及其制品，还有薯类、其他谷类、根茎类食物，以及各种单糖或双糖，如葡萄糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、蜜糖、果糖等。按中国人的膳食习惯和特点，三大产热营养素的适宜比例是：1，碳水化合物占总能量的比例应为55％～60％，也就是说成年人每日应进食大约250～300克的碳水化合物。2，脂肪占总能量的比例应为25％～30％，也就是约50～60克的脂肪。3，蛋白质占总能量的比例应为10％～15％，也就是约50～60克的蛋白质。人体机能吸收的能量有限，能量摄入过剩，则会在体内贮存起来。人体内能量的贮存形式是脂肪，脂肪在体内的异常堆积，会导致肥胖和机体不必要的负担，并可成为心血管疾病、某些癌症、糖尿病等流行性疾病的危险因素。如果营养吸收不足也会引起一系列身体问题的产生，比如蛋白质摄入过低主要表现为水肿，生长迟缓、皮肤色素沉着及头发脆少等；当蛋白质不足同时伴随能量缺乏时，主要表现为明显消瘦、生长迟缓、贫血、皮肤干燥及肌肉萎缩等。缺乏碳水化合物将导致全身无力，疲乏、血糖含量降低，产生头晕、心悸、脑功能障碍等。严重者会导致低血糖昏迷。日常所需的摄入量可参考中国居民平衡膳食宝塔二、能量的消耗关于能量的消耗首先我们要知道能量的一个能量守恒定律，那么什么是能量的守恒定律呢。能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体传递给另一个物体，而且能量的形式也可以互相转换。这就是人们对能量的总结，称为能量守恒定律。能量守恒定律是自然界普遍的基本定律之一。说道人体上面来讲能量的消耗可分为基础代谢、日常体力活动代谢、静息代谢。其中静息代谢是指人处于不活动或活动前状态时的能量代谢，此时身体消耗的能量用于保持身体姿势和维持基础代谢。我们主要来了解一下基础代谢和体力活动这两个方面。基础代谢是维持机体生命活动最基本的能量消耗。基础代谢的能量消耗构成机体能量消耗的重要部分，是研究人体能量消耗以及能量需要的重要依据。影响基础代谢的因素很多，主要有以下几点：体表面积、年龄、性别、激素（内分泌）、季节与劳动强度体力活动等。(1) 体表面积与体型。基础代谢消耗的能量随体表面积增大而增加，瘦高体型的人比矮胖体型的人基础代谢高。基础代谢与体内去脂组织含量的多少也有关系，去脂组织含量高，基础代谢也高，因为去脂组织在代谢中的相对耗热量大于脂肪组织。（2）年龄。处于生长发育期的婴幼儿基础代谢消耗的能量高，随着年龄的增长，基础代谢消耗的能量逐渐降低。（3）性别。基础代谢消耗的能量女性比男性约低5％～10％，但女性在孕期基础代谢消耗的能量会明显增高。男子的基础代谢率平均比女子高，幼年比成年高。（4）内分泌。许多腺体分泌的激素对细胞代谢起调节作用，如甲状腺、肾上腺、垂体等，当其分泌失调时会影响基础代谢消耗的能量。服用甲壳素可调节人体内分泌，能有效改善糖尿病，并能起到辅助治疗的作用。（5）季节，季节的不同所处的气温也就不同，人体在20～30℃环境中能量代谢最为稳定。气温高于或低于这个范围，产热量均有所增加。当人体受寒冷刺激时，反射性地首先引起肌紧张增加，继而出现寒战反应。寒战是指骨骼肌发生不随意的，小的节律性收缩。其特点是伸、屈肌同时活动，几乎不能做外功，此时所消耗的能量全部变为热量，其最大产热率可达每分钟39.2kJ/kg，使机体产热较平时提高4～5倍。气温为30～45℃时，机体产热也会有所增加，这可能是由于此时体内化学反应速度增加之故。（5）肌肉活动，肌肉活动时，骨骼产生的热量可以增加若干倍，可占总产热量的75%～80%。其增加的程度与肌肉活动的强度有关。如步行时较安静状态增加约3倍，而剧烈运动时，可增加10～20倍。机体在从事繁忙的脑力劳动时，可通过神经途径加强骨骼肌的肌紧张和肾上腺的活动，也增加产热量。体力活动则指人从事特定活动时的能量代谢，可随活动类型、强度和环境条件等的不同而发生很大的变化。其中又以肌肉发达者，劳动强度大，体重越重者所消耗的能量越多。当然还不能忽略一点食物热效应(thermic effect of food,TEF)是指由于进食而引起能量消耗增加的现象。人体在摄食过程中，除了夹菜、咀嚼等动作消耗的热量外，因为要对食物中的营养素进行消化吸收及代谢转化，还需要额外消耗能量。营养学家把这种因为摄食而引起的热能的额外消耗称为食物热效应，又叫食物的特殊动力作用。发布于 2019-09-11 15:16健康常识赞同 21 条评论分享喜欢收藏申请

能量的本质是什么? - 知乎

能量的本质是什么? - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答切换模式登录/注册自然科学物理学能量能量的本质是什么?关注者767被浏览306,019关注问题写回答邀请回答好问题 284 条评论分享93 个回答默认排序洗芝溪万物成有数，君子言必苦。榻上三生梦，口中十年书。关注这个老问题看着挺正常的，怎么回答这么稀碎？让小朋友看到，还以为物理学家都是在干啥呢？这么多年就没人来认真回答一下？受高中物理影响，很多人会把“能量”的出处归到牛顿力学里面。实际上，带en前缀的这些词，energy、entropy、enthalpy等，都是古法语的用法，借用到现代英语中的，论词源就不是从牛顿力学来的。能量的最早出处是热力学第一定律。当时的热力学家们为了研究热的本质，需要首先定量化地测量热量（heat）。他们想的最直接的办法是这样，做一个活塞装置，里面充满气体，另一端接一个力学装置，比如弹簧、滑轮等。用酒精灯对气体加热，力学装置就会读出相应的力和位移，这就是将热量转换为机械功，所谓的热功当量。问题是，保持这个装置所有其它条件都不变，比如活塞内的体积、压强，酒精灯的位置、加热时间等等。唯一改变的是充入的气体。会发现，最终得到的机械功会出现明显的不是由误差所导致的偏差。这说明，热与功的转换过程中，出现了由气体本身的性质决定的某些物理量的变化。热力学家们将这个量称为“内部的能量（internal energy）”，简称内能、或能量。显然，能量的最初定义是完全唯象的，当时完全不清楚它的物理本质是什么。然后就出现了两派激烈对抗的观点。一派我们称为唯能论（energetics），代表人物是马赫、奥斯特瓦尔德等。他们将能量作为底层的唯象参数，将一切理论建立其上。这一观点直到今天仍深刻影响化学、生物等诸多学科。但由于一些众所周知的不可说的原因，我们的教材通常不能提及。另一派是成为后来的显学的，也就是分子原子论。最早是克劳修斯，后来是麦克斯韦，将能量解释为分子运动能量的平均值，并因此可以跟牛顿力学作更显式地联系。这就说到了为什么要用动能 \frac{1}{2}mv^2 的数学形式。因为麦克斯韦在推导以他名字命名的速度分布律时，很容易发现，如果我们假定分子的运动是完全随机的，有左有右有前有后，那么平均速度一定是0。只有平方才能得到非零的结果，这是最简单的正态分布的情形。既然出现了 v^2 这一项，顺水推舟用拉格朗日量、或哈密顿量中的动能是合乎情理的选择。在此定义下，只需要将每一个平方项所给出的平均能量定义为 \frac{1}{2}k_{\rm B}T 即可。这就是关于平均能量的最早诠释，能均分定理：任何一个热力学系统，它的哈密顿量中的每一个平方项贡献一份 \frac{1}{2}k_{\rm B}T 的平均能量。内能从唯象参数变成具有微观解释的核心物理量，在这里迈出了关键一步。但分子运动论有着诸多难以调和的矛盾，比如可逆性问题。这是接下来数十年玻尔兹曼的主要工作：统计物理。无论主动还是被动，物理学的核心视角必须由牛顿时空观的框架，跳到以能量为基础量的新框架。讲实话，这在当时其实有点耍赖。牛顿力学是要遵守的基础规律，搞不定了就转到能量表象，避而不谈时空观问题。在当时，人们对能量这个概念还远没有如今这样清晰，贸然把能量当作基础自变量，难怪玻尔兹曼被其他物理学家成吨的输出，以致酿成最后的悲剧。我再稍微解释一下。物理学牛顿力学开始，就将时间和空间作为最天然的自变量。我们先不说后来对时间观的改造，至少普通人在有一定几何基础情况下，对这两个天然自变量不会感到陌生。能量作为天然自变量，让它来张成一根坐标轴，这对于大多数人是缺少直观感受的。更何况，如果速度空间是平直的，就意味着能量空间不是，因为动能是平方项嘛。这个不平直的能量空间造成了态密度的不均匀，以及一大堆衍生问题。这还是只考虑动能，没考虑势能的情况。考虑一个相对复杂的势能面，则能量空间变得更是离奇。那么，这么怪异的能量，我们为什么还要用它？玻尔兹曼为了回应可逆性佯谬，强行导出了一个脑洞大开的定理，就是著名的H定理。这条定理本身早已被更严谨的内容所取代，但是却强行把人们带入了一个新的框架里——我们应该如何思考守恒量的变化？牛顿第一定律定了一个这样的框架，一个守恒的物理量，它不可能改变。除非它本身不守恒，比如外加了力。请注意，力在牛顿力学框架下却是系统的一部分。我们讨论速度是否守恒，是观察它所受到的所有可能的力的组合。不受力，速度就不变。牛顿把问题给框死了。我们都测过体温吧？没有谁的体温是保持在一个固定值永远不变的。它一直在涨落。但如果你觉得自己平心静气躺在一个封闭的环境中，仔细分析好像又没受什么力，为什么会有涨落？热力学所讨论的系统，与牛顿力学的最大不同，就在于无处不在、无孔不入的环境，总是时不时地影响着系统的热力学量的变化。我们无法做出有一个守恒量永远不变的假定，但环境太复杂了，我们又不知道应该如何定量描述它。所以，我们需要建立一套理论，在环境因素缺席的情况下，解释守恒量应该如何变化。H定理、或者玻尔兹曼方程，就是应此而生。玻尔兹曼为什么用能量作为天然的自变量，就是因为温度无时无刻不在微小地变化。根据能均分定理，温度的本质就是能量。能量成为最容易理解这一涨落特性的最底层参数。再明确一遍，能量交换，是环境控制系统热力学状态的最先验的方式。这是将能量作为现代物理最底层自变量的唯一原因。由于能量空间不是平直的，积分处理非常不方便。在玻尔兹曼的数学处理中有一个经常采用的小技巧，就是能量离散化。原本，这只是作为数值技巧引入的，并无先验的物理原因。谁也没想到，这样一个小小的举措，催生了整个量子力学。我们现在都知道，所谓能量空间的离散化，其实就是后来的能量量子化。在普朗克的工作大获成功后，能量不再是玻尔兹曼的玩具。它具有了相较其它所有物理量更为本质的地位。整个量子力学建立在能量的基石之上。随后，在诺特定理的帮助下，我们终于搞清楚了能量的本质，在于它是时间平移不变性的产生子，是因为有了能量，时间才得以流动，一切的宇宙运动才得以进行。而环境也成为可以改变系统时间流动的因素，从量子力学中测量导致的坍缩，到现代的量子芝诺效应，我们在能量的基础上，才有了对时间流逝更为清晰的理解。如今再来问能量的本质，这已经缺乏意义了。因为现代物理早已将能量设定为最基础最底层的公理化的物理量，它比点线面体的欧氏几何公理还要基本。你可以问物理学家一个点的本质是什么，但没法问能量的本质是什么。因为，能量就是本质。发布于 2022-08-01 11:51赞同 39235 条评论分享收藏喜欢收起知乎用户关于光子，质量，能量，静止质量，动质量，为什么光速有上限等问题问的太多了。我个人的感觉是，即便有人一一回答，提问者还是无法搞清楚什么是以上。要想知道什么是以上，必须经过严格的物理理论洗脑。如果不愿意去洗脑，那么唯一能回答的是，能量的本质是物体运动状态中的一个守恒量。这只是其中之一，动量，角动量，电荷等也是手守恒量。这个守恒量必须在外力作用下才会改变，不过如果你把施加外力的物体考虑进来，总能量还是不变，只是发生了转移和转化。根据现代理论框架，一共只有4种性质的力，除了引力外，其他几类力都可以写出他们的相互作用函数，力其实不是力，只是粒子之间相互作用的的耦合系数，也就是从一个粒子转化成另外一个粒子的概率云云。在转化过程中，只要系统满足时间对称性，那么整个系统的某个量是守恒的，这个量就是能量。正因为此，能量有几乎无穷中表现方式，机械能，电磁能、强弱相互作用的场和粒子的能量等等。。她只是我们给定一个力学框架下，一个守衡量。我们暂时无法解释宇宙中能量的来源是什么，这和我们无法解释时间的来源是什么一样。从这个意义上说，没有物理理论解释了能量的本质。他是一个数学值，他是一个守恒量，他和时间对称性有关，仅此而已。但一般在力学问题中，能量有他的特殊意义：首先，他是一个标量；其次，它能够很好的作为一个标记，分类粒子的态（也就是说，不同的态，能量往往是不一样的）；最后因为能量守恒，体系在某个状态能量的大小决定了它能吸收什么样子的能量，跃迁进入下一个态（或者反之，释放多少能量，返回到前一个态），了解了体系的能量谱，就能了解体系能发生什么样的动态反应。因此在求解经典或者量子体系的问题时，往往选择先求解不同状态的能量为第一步，去理解体系的能量谱。这也是为什么往往先写出哈密顿量，以求求得体系的能量谱来了解问题。编辑于 2013-01-21 16:24赞同 13032 条评论分享收藏喜欢

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如何看待新微型原子能电池可稳定发电50年？ - 知乎

如何看待新微型原子能电池可稳定发电50年？ - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答切换模式登录/注册电池新能源核能核能发电如何看待新微型原子能电池可稳定发电50年？科技日报北京1月8日电（记者杨雪）8日，北京贝塔伏特新能科技有限公司（以下简称“贝塔伏特”）宣布研制出微型原子能电池。研发团队利用镍63核同位素衰变…显示全部关注者52被浏览161,950关注问题写回答邀请回答好问题添加评论分享23 个回答默认排序晒科网信息技术行业教师关注北京贝塔伏特新能科技有限公司1月8日宣布了一项重大突破，成功研制出微型原子能电池。这一创新产品融合了镍63核同位素衰变技术和中国第一个金刚石半导体（第4代半导体）模块，实现了原子能电池的微型化、模块化和低成本，开启民用化的进程。这一成就标志着中国在原子能电池和第四代金刚石半导体两个高新技术领域取得了颠覆性创新，遥遥领先于欧美科研机构和企业。贝塔伏特原子能电池具有50年稳定自发电的特性，无需充电，无需维护，已经进入中试阶段，即将量产投入市场。该电池可满足航空航天、AI设备、医疗器械、MEMS系统、高级传感器、小型无人机和微型机器人等长续航多场景下的电力供应。这项新能源创新将助力中国在新一轮AI科技革命中取得领先优势。原子能电池，又称核电池或放射性同位素电池，其工作原理是利用核同位素衰变释放的能量，通过半导体转换器吸收转化为电能。这是上世纪60年代美苏重点研究的高科技领域，目前仅有用于航空航天的温差核电池，这种电池体积和重量大，内部高温，价格昂贵，无法民用。最近几年，核电池小型化、模块化和民用化是欧美各国追求的目标与方向。中国《十四五规划和2035年愿景目标》也提出核技术民用化以及核同位素的多用途发展是未来发展趋势。贝塔伏特核电池研发了完全不同的技术路径，通过放射源镍-63发射的β粒子（电子）的半导体跃迁产生电流。为了实现这一技术，贝塔伏特的科学家团队开发了一种独特的单晶金刚石半导体，厚度仅为10微米，将一个2微米厚的镍-63薄片放在两个金刚石半导体转换器之间，将放射源的衰变能量转化为电流，形成一个独立的单元。这种核电池是模块化的，可以由几十个或几百个独立的单元模块组成，并可以串并联使用，从而制造出不同尺寸和容量功率的电池产品。贝塔伏特公司董事长兼CEO张伟表示，公司将推出的第一款产品是BV100，这是世界上首块即将量产的核电池，功率为100微瓦，电压3V，体积仅为15 X 15 X 5立方毫米，比一枚硬币还小。核电池每分每秒都在发电，每天可产生8.64焦耳的能量，每年可产生3153焦耳的能量。多块这样的电池可以串并联使用。公司计划在2025年推出功率为1瓦的电池，在政策允许的情况下，原子能电池可以让一部手机永不充电，而现在只能飞行15分钟的无人机可一直飞。据介绍，原子能电池是物理电池，不是电化学电池，其能量密度远高于三元锂电池。在1克电池中可存储3300豪瓦时的能量，针对针刺和枪击等意外情况不会起火或爆炸。由于其50年自发电的特性，不存在电化学电池的循环次数（2000次充放电）的概念。此外，原子能电池的发电功率稳定，不会因恶劣环境和负载而变化，可在零上120度和零下-60度范围内正常工作，并且没有自放电现象。同时，贝塔伏特开发的原子能电池是绝对安全的，没有外部辐射，适合用于人体内的心脏起搏器、人工心脏和耳蜗等医疗设备。此外，原子能电池具有环境友好性特点。在衰变期后，作为放射源的镍63同位素变成铜的稳定同位素，不会对环境构成任何威胁或污染。因此与现有的化学电池不同，核电池不需要昂贵的回收工艺。目前贝塔伏特公司已经在北京注册专利，并将开始注册全球PCT专利。在中国中核集团举办的2023年创新大赛上贝塔伏特作为极少数外部参赛企业脱颖而出获得大赛三等奖代表中国权威的核技术企业对贝塔伏特公司的原子能电池技术与产品的认可。贝塔伏特公司也已经与中国专业核研究机构和大学进行沟通计划继续研究采用锶90钷147和氘等同位素研制更高功率使用寿命2年-30年的原子能电池。贝塔伏特原子能电池的核心是第四代金刚石半导体这是业界熟知的半导体终极材料全球半导体领域科技竞赛的又一个高地贝塔伏特是全球目前唯一一个能够掺杂制作大尺寸金刚石半导体材料的公司高效率金刚石转换器是制造核电池的关键。来源：软件邦发布于 2024-01-11 14:59赞同 295 条评论分享收藏喜欢收起蘑菇Maysfolo 关注这个技术是18年的时候俄罗斯科学院搞的，居然在中国落地商用了。看了眼企查查，贝塔伏特的大股东高管都是俄罗斯人，应该是真的。目前的电池输出还很低，只有100μW，只能用于一些特种设备或者心脏起搏器之类的，市场不大，但是如果真的能在2025年推出1瓦的电池那就牛逼了，可以在数十年内驱动一个小电机，无人机浮游炮不是梦。编辑于 2024-01-16 09:30赞同 172 条评论分享收藏喜欢

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_百度百科网页新闻贴吧知道网盘图片视频地图文库资讯采购百科百度首页登录注册进入词条全站搜索帮助首页秒懂百科特色百科知识专题加入百科百科团队权威合作下载百科APP个人中心收藏查看我的收藏0有用+10能量形式播报讨论上传视频物质的存在形态能量是物质的一种存在形态；它的表现形式是多种多样的。主要有三种形式；1.动能；2.势能；3.辐射能。能量的每种形式都可以转换成其它形式，但能量不能消灭或无中生有。能量的损失，常为转换成其它类型的能量。电能是一种动能；它可转换成热能或光能。中文名能量形式外文名Forms of Energy目录1类别2参考文献类别播报编辑能量形式(Forms of Energy)(1);能量是物质的一种形态，它的表现形式呈多样化；最主要的可分为三大类；1.动能；2.势能；3.辐射能。现分别列举如下：1.动能：是伴随著物质运动的能量；如,a.原子和物体的振动产生声能；b.物体作机械运动而产生的动能；c.电子运动产生电能；d.原子和分子的热运动产生的热能等。2.势能:物质静止时所具有的能量；它与物质所处的位置和状态有关；如，a.物体位于地球表面不同高度有不同的势能,称为重力势能；b.原子间形成的化学键储有化学能；c.原子核内存有核能；d.弹性物体受应变时存有弹性能；e.物体静止时的本征能（爱恩斯坦认为，物质与能量互为等价）；f.电子受原子或分子约束的游离能，g.静磁能等。3.辐射能：各种电磁辐射，包括光和热的辐射能。能量的每种形式都可以转换为其它形式，但能量不能消灭或无中产生。能量的损失，常为转换成其它类型的能量。电能是一种动能；它可转换成热能或光能。4、分子势能（内能）分子势能是分子间由于存在相互的作用力，从而具有的与其相对位置有关的能。分子势能是内能的重要组成部分。5、光能光能[luminous energy;light energy]是光子运动对应的能量形式，光能是由太阳、蜡烛等发光物体所释放出的一种能量形式，光能是一种可再生性能源。6、磁能泛指与磁相联系的能量，严格地说应指磁场能。在线圈中建立电流，要反抗线圈的自感电动势而做功，与这部分功相联系的能量叫做自感磁能。7、电能电能，是指使用电以各种形式做功(即产生能量)的能力。电能既是一种经济、实用、清洁且容易控制和转换的能源形态，又是电力部门向电力用户提供由发、供、用三方共同保证质量的一种特殊产品（它同样具有产品的若干特征，如可被测量、预估、保证或改善）。8、化学能化学能是一种很隐蔽的能量，它不能直接用来做功，只有在发生化学变化的时候才可以释放出来，变成热能或者其他形式的能量。9、核能核能（或称原子能）是通过核反应从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的质能方程E=mc² ，其中E=能量，m=质量，c=光速参考文献播报编辑（1）www.nmsea.org/curriculum,"Energy concepts primer"(2).R.E.Dickerson,I.Geis,W.A.Benjamin Inc.(USA),1976.ISBN0-19-855148-7 "Chemistry,Matter,and the Universe"新手上路成长任务编辑入门编辑规则本人编辑我有疑问内容质疑在线客服官方贴吧意见反馈投诉建议举报不良信息未通过词条申诉投诉侵权信息封禁查询与解封©2024 Baidu 使用百度前必读 | 百科协议 | 隐私政策 | 百度百科合作平台 | 京ICP证030173号京公网安备110000020000

激光是什么原理？如何解释激光的高能量？ - 知乎

激光是什么原理？如何解释激光的高能量？ - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答切换模式登录/注册激光经典物理学量子力学电动力学激光技术激光是什么原理？如何解释激光的高能量？量子力学和经典电动力学对激光原理的解释哪种更能自洽？显示全部关注者35被浏览18,132关注问题写回答邀请回答好问题添加评论分享26 个回答默认排序樱野亚玖璃专业的实验室用品一站式供应商关注激光是一种电磁辐射波，是受激释放并放大的光，具体而言，能够产生激光的物质被激发后发生粒子数反转，通过谐振器的放大所释放出来的光就是激光（laser）。因此为了理解激光产生原理，首先需要明白几个概念，即受激释放、粒子数反转和光学谐振腔。电磁辐射（electromagnetic radiation）：是指能量以电磁波的形式在空间传播的物理现象。电磁辐射具有波粒二相性。波的特性表现为电场和磁场的快速交替形成电磁波，具有波长（λ）和频率（f）。在固定的介质中，电磁辐射波的波长长，则频率低；相反，波长短，则频率高。长波长/低频率的电磁波携带的能量较短波长/高频率的能量低。电磁辐射的粒子特性表现为它所携带的能量是以光子的形式进行传导的，不是连续模式，这一特性是激光产生的重要因素。爱因斯坦在1917年提出了一套全新的理论：在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子（photon）的激发（hν=E2-E1），会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。受激释放1.自发释放组成物质的原子外周包绕着不同能级（轨道）的电子，而处于高能级的电子总是趋向于跃迁至低能级以保持稳态，在基态时，电子常处于最低能量水平。当一个处于静态的电子受到某个波长的光子激发后，吸收能量便跃迁至高能级轨道，此时电子不稳定，会自发地恢复到低能级轨道而恢复基态，同时释放出光子形式的能量，称为自发释放（图1-1）。图1-1　自发释放2.受激释放如果处于高能级上的电子受到某种光子的激发后，当从高能级跃迁到低能级（回复到基态轨道）时，将会释放出比自发释放更多的光子（具体而言，是自发释放的2倍），这一释放过程称为受激释放（stimulated emission of radiation）（图1-2、图1-3）。图1-2　受激释放图1-3　原子的基态与受激态粒子数反转1.粒子数反转在构成物质的微观系统中，原子外层轨道中的电子大多数处于静态，即处于相对稳定的低能级轨道，而激光产生的前提条件是需要足够量的由低能级跃迁至相对高能级的电子，这样可以增加受激释放，进而获得更多被释放的光子。当大部分电子不再处于基态时的轨道，而是处于激发态，这一过程称为粒子数反转（population inversion）。2.粒子数反转条件要实现粒子数反转，需要两个条件：①激光工作物质（laser material，或称工作介质、增益介质、增益媒质）：是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质；这是激光器的核心，只有能实现能级跃迁的物质才能作为激光器的工作物质，其内的电子可以发生受激释放而产生光子，充当这些介质的可以是固体（晶体、玻璃，如红宝石）、液体、半导体（如掺铝的砷化镓、硫化铬、硫化锌等）或者气体（原子气体、离子气体、分子气体，如氦氖气体）等媒质；对激光工作物质的主要要求，是尽可能在其工作粒子的特定能级间实现较大程度的粒子数反转，并使这种反转在整个激光发射作用过程中尽可能有效地保持下去；为此，要求工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性；激光工作物质的性质决定了所产生激光的波长。高能量激光治疗仪在激光的临床应用中，对激光波长的选择十分重要，它决定了激光作用于皮肤的深度；皮肤组织呈现层状结构（表皮、真皮和皮下组织），而且吸收激光的靶物质位于皮肤的不同层，所以激光波长决定了激光的能量能否传送至靶组织。②激励能源（stimulate energy source）：它的作用是给激光工作物质以能量，即将电子由低能级激发到高能级的外界能量。激光器的构成1.激光器组成部分包括激光生成装置（激光工作物质、激励装置、谐振腔）、激光输出装置（如手臂、光纤等）。除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同，产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大过损耗，所以装置中必不可少的组成部分有激励（或抽运）源、具有亚稳态能级的工作物质两个部分。2.激励装置激励是工作物质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。激光工作物质具有亚稳能级，使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。常见的激励方式和激励装置有以下四种：①光学激励（光泵），是利用外界光源发出的光来辐照工作物质以实现粒子数反转，整个激励装置，通常是由气体放电光源（如氙灯、氪灯）和聚光器组成，这种激励方式也称作灯泵浦；②气体放电激励，是利用在气体工作物质内发生的气体放电过程来实现粒子数反转，整个激励装置通常由放电电极和放电电源组成；③化学激励，是利用在工作物质内部发生的化学反应过程来实现粒子数反转，通常要求有适当的化学反应物和相应的引发措施；④核能激励，是利用小型核裂变反应所产生的裂变碎片、高能粒子或放射线来激励工作物质并实现粒子数反转。3.谐振腔激光器中常见的组成部分还有谐振腔（resonant cavity），也称光学谐振腔（optical resonator），谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的方向性和相干性；可以缩短工作物质的长度，可以通过改变谐振腔长度来调节所产生激光的模式（即选模）。光学谐振腔通常由两块与工作物质轴线垂直的平面或凹球面反射镜构成（图1-4）。谐振腔将不沿谐振腔轴线运动的光子逸出腔外，而沿轴线运动的光子则在腔内经两反射镜的反射不断往返运行，与受激电子不断产生受激辐射，使得沿轴线运行的光子不断增殖，在腔内形成传播方向一致、频率和相位相同的强光束，这就是激光。为把激光引出腔外，可把一面反射镜做成部分透射的，透射部分成为可利用的激光，反射部分留在腔内继续增殖光子。图1-4　光学谐振腔示意图谐振腔的作用：①提供光学反馈能力，使受激辐射光子在腔内多次往返以形成相干的持续振荡，使激光工作物质的受激辐射正反馈进行；②对腔内往返振荡光束的方向和频率进行限制，以确保输出激光具有一定的方向性和单色性。最简单的光学谐振腔由激光工作物质+反射镜片构成。谐振腔损耗越小，腔内光子寿命越长；腔内激光工作物质使谐振腔净损耗减小，光子寿命变长。由上可知，激光的产生需要3个要素：激光工作物质、激励能源（如闪光灯、电流或激光）及光学谐振腔。首先光泵发射出光子，激发工作物质内部电子，实现粒子数反转后释放的大量光子，经过光学谐振腔的正反馈放大和一致化后，形成激光。根据不同的使用要求，采取一些专门的技术提高输出激光的光束质量和单项技术指标，比较广泛应用的单元技术有共振腔设计与选模、倍频、调谐、Q开关、锁模、稳频和放大技术等。激光的特性由激光的产生原理，可以发现激光具有以下特性。1.单色性激光工作物质发生粒子数反转后受激释放出光子，这就决定了激光的波长，使得激光的波长是单一的，具有单一颜色。组织中不同的物质均可吸收特定波长的激光能量，进而产生相应的效应。激光的单色性使得选择性光热作用成为可能。2.相干性激光的产生要经过谐振腔的统一化，使得激光的光子振动频率、方向和传播方向等方面一致，即激光的光波具有时间和空间上的高度统一性。3.平行性激光在传播方向上，是平行沿某一直线传播的，很少发生弥散，这源于激光光波的相干性。4.高能量激光的亮度与阳光之间的比值是百万级的，能量极高，这是由激光的单色性和相干性决定的。电磁辐射的能量电磁波是能量的一个基本形式，根据普朗克定律：波长较长的光子所携带的能量要比较短波长光子的能量低（图1-5）。电磁波谱从长波长、低光子能量的一端开始，依次包括无线电波（radio waves）、微波（micro waves）、红外线（infrared radiation）、可见光（visible light）、紫外线（ultraviolet radiation）、X线（X-rays）等。图1-5　电磁波谱示意图能量（energy）：单位是焦耳（Joule，J）。单位面积的能量大小称为能量密度（fluence），能量密度=（功率×时间）/面积，能量密度的单位为J/cm2。功率（power）：能量释放的速度称为功率（power），单位为瓦特（简称瓦，Watt，W），1瓦特就是1焦每秒（即1W=1J/s）；功率密度单位为W/cm2。功率决定了整个能量释放的时间，从数秒到纳秒（ns，1ns=10-9s）。通常脉宽时间长于1s的激光照射，其能量用瓦来描述；而短于1s的激光照射，能量用焦来描述。图1-6　脉宽示意图脉宽（pulse duration，激光脉冲照射时间）：通常是指功率从功率1/2的位置到最大功率、再回到功率1/2的位置所用时间，即所谓半值幅。脉冲延迟（pulse delay）也称脉冲间隔，即两个脉冲之间的间隔时间。激光的能量密度、照射时间、光斑大小、波长等因素与疗效相关。高能量激光或光动力学治疗过程中，功率更重要，因为单位时间上所接受的总焦耳数往往与疗效的关系更密切。本文参考资料来源：想了解更多关于激光的内容，可随时咨询频标科技，也欢迎关注我或者收藏这篇文章。发布于 2024-02-22 16:20赞同 3添加评论分享收藏喜欢收起老张关注高能激光器是脉冲激光器，它发射的光脉冲具有相对较高的脉冲能量。对于脉冲能量必须有多高，没有统一的定义，但通常人们会与普通的调Q激光器进行比较，后者主要是固态激光器，并认为脉冲能量（例如100 mJ或更高）一样高。然而，一些设备（通常不是简单的激光器，而是放大源）发射出高得多的能量，如数焦耳、数千焦耳甚至兆焦耳。结合纳秒脉冲持续时间，高脉冲能量意味着相当高的光学峰值功率;例如，即使仅在 1 ns 内提供 10 焦耳，也意味着峰值功率约为 1 J / 10 ns = 100 MW。然而，一些高能激光器发出的脉冲相对较长，峰值功率相应较低（见下文）。高能激光器的脉冲重复率通常相对较低，因为这样可以达到最高的脉冲能量，并且许多应用不需要或不能利用高脉冲重复率。高能激光器的类型调Q激光器在大多数情况下，是指基于激光晶体或某些激光玻璃的调Q固态激光器，并且脉冲持续时间在纳秒范围内（→纳秒激光器）。原则上可以使用激光二极管（→二极管泵浦激光器）进行光泵浦，但这对于非常高的脉冲能量通常不切实际，因为所需的泵浦能量需要在一段时间内提供，而该时间大致受激光增益介质的上层状态寿命的限制;这通常在几百微秒到几毫秒之间。例如，1 J 的脉冲能量可能需要 2 J 左右的泵浦能量，如果应在 ≈100 μs 内提供，则转化为所需的泵浦功率为 2 J / 100 μs = 20 kW。尽管激光二极管可用于准连续波操作，用于脉冲泵浦，并增加功率（超出二极管在连续波中所能提供的功率），但这种增加通常非常有限。因此，所需的较高泵浦功率会转化为激光二极管的高成本，并且很难将许多激光二极管的辐射组合到激光增益介质中。由于这些原因，人们经常使用带有闪光灯（脉冲气体放电灯）的灯泵浦激光器，它可以以相当适中的成本提供高脉冲能量，尽管这种方法导致激光器的功率转换效率相当低，主要是由于无向和宽带灯发射。自由运行的激光器Q 开关是脉冲生成中最常用的技术，它通常会导致纳秒级脉冲持续时间。然而，一些高能激光器在自由运行模式下运行，即激光谐振器中没有 Q 开关。这导致脉冲的持续时间大大延长，其持续时间与泵浦脉冲持续时间相同;后者可以由例如，通过与驱动电子设备结合使用的闪光灯来确定。激光输出峰值功率相应降低。放大源（MOPA）为了进一步增加脉冲能量，人们通常使用光放大器——通常基于一个或多个以上的激光晶体或激光玻璃，它们接收更高的泵浦能量。这种方法导致了一种称为主振荡器功率放大器（MOPA）的设备，然而，它通常（有点不精确）被称为激光器。还有具有皮秒或飞秒脉冲持续时间和相对较高输出脉冲能量的超快激光源。这些基本上总是放大的源，因为它们最初是通过激光的锁模来产生低能量脉冲的。然后需要一个脉冲选择器和一个放大器系统，其增益非常高，只有几十分贝。通常，人们使用再生放大器，也可能使用多通道类型的升压放大器。光束组合为了获得最高的脉冲能量，有时采用光束组合技术：光谱光束组合适用于多个光波长略有不同的激光源。例如，可以使用衍射光栅（或其他类型的衍射光学器件）。不幸的是，许多高能激光器在不同的输出波长下无法轻松实现，因为它们的增益介质具有相当小的发射带宽。一个值得注意的例外是光纤激光器，然而，光纤激光器的输出峰值功率比固态体激光器要有限得多。相干光束组合需要多个激光器的光场相互相干。这也不容易从高能激光器中获得;它通常需要衍射极限光束，即具有最佳光束质量。化学激光器一种奇特的高能激光器是化学激光器，其中所需的泵浦能量由化学反应提供。这种设备可以产生具有极高能量的脉冲，有时是几兆焦耳。它们已被开发用于某些军事应用，但尚未变得非常普遍。自由电子激光器自由电子激光器可以达到相当高的脉冲能量，而且在很宽的光谱区域。然而，它们往往相当大和重，因此基本上只能用作固定设备，或者可能用于船舶。非线性变频在这种情况下，光脉冲需要在高能激光器无法直接访问的波长范围内。因此，有时需要采用非线性频率转换的方法。例如，紫外光是通过倍频和可能的和频率生成获得的。使用光学参量振荡器可以实现长波长。更多技术细节脉冲泵送如上所述，高能激光器通常需要相对较高的泵浦功率。然而，人们通常使用脉冲泵浦而不是连续泵浦，因为这样可以提高泵浦功率，并且脉冲重复率通常远低于激光增益介质的逆上态寿命。在这种状态下，连续泵浦是没有意义的，部分原因是大部分泵浦功率会因辐射荧光而损失。由于脉冲重复率通常较低，因此平均泵浦功率可能没有那么高。因此，灯泵浦导致的低功率转换效率通常可以很好地容忍。热效应强烈的泵浦会导致激光增益介质大量发热，这不仅可能导致破坏（例如热诱导晶体断裂），而且还可能对激光操作产生不利影响，例如通过热透镜效应影响光束质量，从而影响产生的激光的有用性.虽然对于低脉冲重复率，平均泵浦功率可能没有那么高，但每个泵浦脉冲内都可能存在大量发热，因此很难避免大量的热效应。还要注意的是，抽气时间通常太短，无法通过热传导有效地从增益介质中带走大量热量;因此，在此期间，产生的废热将主要储存在增益介质中，从而导致相应的温度升高。为了限制这种增加，需要足够大的利用增益介质质量。然而，可能的能量密度无论如何都可能受到增益介质可能的掺杂浓度的限制。由于强烈的热效应，通常无法实现最佳光束质量所需的单一横向模式操作。相反，激光谐振器被特意设计为相对较小的模态区域（远低于增益介质中的光束区域），因此会产生强多模激光操作（具有许多高阶传输模式）。这样，激光谐振器的稳定区就大得多，对准灵敏度也低得多。然而，较差的光束质量将使得获得的激光辐射的紧密聚焦变得相对困难，并且许多应用都需要聚焦。如果采用非线性频率转换，非线性晶体材料也可能产生不良的热效应，特别是通过干扰相位匹配。光学损伤非常高的脉冲能量会导致光学元件的激光损伤，尤其是激光谐振器内的光学元件，尤其是在脉冲持续时间相对较短且峰值功率相应较高的情况下。因此，激光谐振器的设计必须使得光束半径不会在任何光学元件上都太小。不幸的是，多模激光器中的大光束半径仍可能导致光束轮廓中具有相当高光学强度的“热点”;因此，获得的峰值强度可以大大高于峰值功率除以光束面积。一般需要具有较高激光损伤阈值的光学元件。例如，这适用于激光反射镜，也适用于激光晶体上的介电涂层、Q 开关以及其中使用的任何其他组件。脉冲持续时间通常需要尽可能短的脉冲持续时间，主要是因为它们会导致更高的峰值功率。然而，由于各种原因，专门针对高能激光器实现这一目标更具挑战性：腔内峰值功率高会增加光学损伤的风险。对于调Q激光器，激光谐振器的往返时间应保持较短，以实现短脉冲。然而，灯泵浦激光器（或用大量激光二极管泵浦的激光器）需要相当长的增益介质，因此需要较长的激光谐振器。短脉冲需要Q开关相对快速地运行。如果这是一个声光调制器，则只能对设备中的激光辐射进行相对紧密的聚焦，因为利用的声波在材料中的速度有限。然而，这会导致激光引起的损伤问题。在电光调制器（普克尔斯单元）的情况下，一个问题是大电容，这通常是由于晶体尺寸大而产生的。在没有任何 Q 开关的情况下可以实现最高的脉冲能量，但脉冲持续时间要长得多。高能激光器的典型应用下面简要介绍一些典型的应用。激光武器激光武器需要在单个脉冲中向某种目标提供大量能量，例如飞行的火箭、战斗机或地面上的坦克。由于激光在大气中的传播距离通常相当长，因此无法紧密聚焦到目标上;因此，足够高的强度（造成实质性损害）只能用于相应的非常高的脉冲能量，例如几千焦耳甚至几兆焦耳。尽管如此，相当高的光束质量仍然很重要。所需的激光设备和光束传输光学器件（一种望远镜）通常都相当大且昂贵。然而，基本上所有这些系统都需要以某种方式运输，有时甚至在飞机上。核聚变驱动核聚变需要极高的光学强度，在核聚变中，它们在短时间内产生极高的温度和压力的组合（惯性约束聚变）。已经建造了巨大的固定装置，用于该原理的实验测试。最值得注意的是，位于加利福尼亚州利弗莫尔的劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火设施（NIF）自 1997 年以来一直在建造，经过多年的发展，它通过应用几兆焦耳激光脉冲成功地产生了兆焦耳聚变产率，持续时间为几皮秒。它基于巨大的放大器链，来自大量此类源的激光束集中在一个包含核燃料的小目标上。主要目的是研究核武器，尽管基于激光点火的未来核聚变反应堆的可想象可能性是另一个动机。激光材料加工一些激光材料加工方法需要相对较高的脉冲能量，例如多焦耳。脉冲持续时间通常为纳秒级，有时甚至更长。应用不同的波长，例如大约 1 μm（近红外）、0.5 μm（绿色）或紫外线。由于不同的原因，可能需要高脉冲能量。例如，如果目标移动速度太快而无法多次击中，则可能需要用单次激光射击烧蚀大量材料。为了达到足够高的处理速度，通常需要高脉冲能量和高重复频率（即高平均功率）的组合。遥感只要有足够高的脉冲能量，就可以在相对较远的距离上应用各种遥感方法。例如基于激光诱导击穿光谱（LIBS）的化学分析和各种 LIDAR 方法。医疗应用某些医学治疗，例如在恶化学中，需要具有相对较高能量的激光脉冲。这样，辐射可以施加到相对较大的区域，例如在皮肤上，并实现合理的处理速度。科研物理学的各个领域都需要相当高能量的激光脉冲。不同应用对脉冲能量的要求不仅对脉冲能量的要求，而且对脉冲持续时间、波长和其他参数的要求也大不相同。一些例子：通过高谐波产生硬紫外光或X射线需要具有极高功率和高光束质量的飞秒脉冲。高场物理中的其他应用也有类似的要求，峰值功率达到数太瓦甚至拍瓦。如果有足够高的脉冲能量，则可以在相对较远的距离上进行基于激光诱导击穿光谱（LIBS）的化学分析。发布于 2023-12-29 22:18赞同 1添加评论分享收藏喜欢

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能量源分类和限制-Classification and limits of electrical energy sources

2022-9-29 15:36|

发布者: 曾工|

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评论: 0|原作者: 曾工|来自: 电磁兼容网

摘要: IEC 62368-1 Classification and limits of electrical energy sources - 能量源分类和限制

IEC 62368-1 Classification and limits of electrical energy sources - 能量源分类和限制

对于任何达到电压限制的电压 ...

IEC 62368-1 Classification and limits of electrical energy sources - 能量源分类和限制

对于任何达到电压限制的电压，电流没有限制。同样，对于任何达到电流限制的电流，电压也没有限制，见上图。

For any voltage up to the voltage limit, there is no limit for the current. Likewise for any current up to the current limit, there is no limit for the voltage, see Figure above.

ES1

ES1是具有电流或电压等级的1类电能源

ot exceeding ES1 limits under

• normal operating conditions, and

• abnormal operating conditions, and

• single fault conditions of a component, device or insulation not serving as a safeguard; and

– not exceeding ES2 limits under single fault conditions of a basic safeguard or of a supplementary safeguard.

不超过ES1能量源限制

•正常操作条件，以及

•异常操作条件，以及

•不起保护作用的部件、装置或绝缘的单一故障条件；和

–在基本保障或补充保障的单一故障条件下，不超过ES2限值。

ES2

ES2是具有2类电能源，其中

– both the voltage and the current exceed the limits for ES1 ; and

– under

• normal operating conditions, and

• abnormal operating conditions, and

• single fault conditions,

either the voltage or the current does not exceed the limit for ES2.

ES2是2类电能源，其中：

–电压和电流均超过ES1的限值；和

–低于

•正常操作条件，以及

•异常操作条件，以及

•单一故障条件，

电压或电流不超过ES2的限制。

ES3

ES3 is a class 3 electrical energy source where both the voltage and current exceed the limit for ES2.

ES3是一种3级电源，电压和电流均超过ES2的限制。

IEC 62368-1-2018电能源ES1和ES2限值 - IEC 62368-1-2018 Electrical energy source ES1 and ES2 limits ，下图规定的限值与接地或可触及部分有关。

上图规定的限值与接地或可触及部分有关。

鲜花

握手

雷人

路过

鸡蛋

邀请

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《生命科学系列》——能量之源：葡萄糖 - 知乎

《生命科学系列》——能量之源：葡萄糖 - 知乎切换模式写文章登录/注册《生命科学系列》——能量之源：葡萄糖小宝用山的思维思考如果把生命比作大厦，那么只有砖头瓦块还不够，必须要通过人的力量将大厦搭建起来，也就是必须要有能量的驱动，生命活动才能发生。那么能量是从哪来的呢？我们先从一个日常的例子引入今天的内容。我们大人给孩子讲道理的时候特别爱说一句话：“你得好好吃饭，好好吃饭才有力气。”这么一句家常话，有趣在哪呢？我来问几个问题吧：·吃饭怎么就能让人有力气呢？·力气是什么？·饭在肚子里产生了什么变化，又是怎么变成力气的？你看这样追问几次，是不是开始涉及超越常识的信息了？要是进一步换成薛定谔的语言，我们这个问题就是：生命赖以生存的负熵，是如何具体推动生命活动的呢？从今天开始，我们要用3节课的时间说清楚能量，说说从吃饭到有力气，这之间到底发生了些什么。葡萄糖是身体的蓄电池能量从哪儿来？吃饭当然是动物最直接的能量来源。但食物里的能量是从哪里来的呢？植物不吃饭，能量又从哪里来呢？你现在一定想到了太阳。是的。太阳是几乎一切地球生命的终极能量供给者。太阳光里蕴含着巨大的能量。有多大呢？全人类每年使用的所有能源加在一起，差不多也就是抵达地球的太阳光里蕴含能量的万分之一。请注意，是抵达地球的太阳光。因为太阳光是照向整个宇宙空间的，而抵达地球的太阳能，只占太阳总辐射量的几十亿分之一。所以你可以想象在太阳周围的宇宙空间里，蕴含着多少可供利用的能量。当然了，除了太阳能，我们其实还有很多其它的能量来源。·比如来自大地深处地幔和地核的热量，这种能量也可以被生物利用；·比如化学反应产生的能量；·比如放射性物质衰变产生的能量。所以，在地球环境中，能量和生命物质一样，并不难获取。既然能量并不稀缺，那么是不是能直接被生命利用呢？生命使用能量的方式，是不是像烧开水一样，点火，水被加热变得滚烫；灭火，水很快变凉呢？显然不是这样。如果生命是以这种方式使用能量，那么在没有阳光的夜里，植物应该一夜就灭绝了；在没有食物供给的情况下，动物应该很快就能量耗尽饿死了。所以，生命对于能量的使用，一定有一套独门秘籍。它能够把环境能量转换为自身的能量储备，先存储起来，然后再根据机体的需要使用。也就是说，生命的躯体里一定有一块蓄电池。这个蓄电池是什么？不同生命体，使用的蓄电池一样吗？为了回答这个问题，大家慢慢把注意力聚焦在一个特殊的化学物质上——葡萄糖。这种化学分子其实200多年前就发现了，发现者是德国化学家、分析化学的祖师爷玛格拉夫（Andreas Sigismund Marggraf），他从葡萄干里分离出了这种分子，所以才起了这个名字。后来大家逐渐发现这种物质似乎到处都有，很多生物体内都能提取出这种物质。到了20世纪初，大家才意识到这是为什么——对于今天的地球生命而言，葡萄糖就是一个普世性的能量来源。所有的动物、植物，也包括大多数细菌、真菌这样的微生物，都是从葡萄糖这种分子里获取生命活动所需要的能量的。即便是可以直接利用太阳能的植物，也是先利用太阳能制造葡萄糖，然后消耗葡萄糖，驱动生命活动。而对于动物来说，就更简单了，它们可以直接从食物里获取葡萄糖，然后消耗葡萄糖，驱动生命活动。我们人类更是如此，要知道，面包、米饭、玉米、土豆里，最不缺的就是由葡萄糖分子聚合而成的淀粉。而微生物制造葡萄糖的方法就更多种多样了，它们可以利用太阳能，利用各种各样的化学能，来制造葡萄糖。这就是说，小到细菌，大到蓝鲸，所有的生物体内真的都有一个共同的能量之源——葡萄糖，它似乎是生命诞生时的标准配置。生命体选择葡萄糖的两大原因那么，为什么演化偏偏选择了葡萄糖？当然，严格来说这是个无法回答的问题，如果时光倒流一次，地球生命很可能走上完全不同的演化路径。但是作为能量储备，葡萄糖确实有两个特别明显的优势，哪怕地球生命决定换一个蓄电池，它肯定也得满足这两条。第一个优势是葡萄糖的分子结构稳定。一旦被制造出来之后，在地球生命体内部，可以储存相当长的一段时间。而且，制造葡萄糖的原料又极容易获得。那这个特性有什么用呢？你看，虽然自然中存在的能量很丰富，但不稳定。比如太阳落山，这是对生命的最根本的威胁。因为葡萄糖极其稳定，所以地球生命一旦学会了制造、储存和使用葡萄糖，就能摆脱对环境能量的高度依赖。植物学会了制造和使用葡萄糖，就能够跨越黑夜；动物学会了利用葡萄糖，就有了自由活动的可能，不用从早到晚一直守在食物边上，不停地吃东西。我们甚至可以再开开脑洞：几百年前，欧洲的探险家能开启大航海时代，把世界各地的人联系在一起；宇航员能飞向太空，慢慢开始探索整个宇宙，归根结底是因为人类能够利用像葡萄糖这样的化学物质，作为稳定的能量储备。这样只要出发的时候，随身多带一些食物，比如面粉、土豆、太空食品，就能开始一场说走就走的旅行了，这个意义不可谓不重大。葡萄糖的第二个优势是存储的能量很容易提取。葡萄糖虽然稳定，但却不是个老顽固。生命有需要的时候，它能随时方便地以不同形式、逐渐释放能量。我们先来看看葡萄糖分子的结构，这对理解葡萄糖的特性很重要。葡萄糖分子由6个碳原子、12个氢原子、6个氧原子组成。这些原子之间能够形成稳定的化学结构，我们一般叫做化学键，这个概念我们在中学化学书上学到过。再形象一点理解，就是在1个葡萄糖分子内部，碳原子和氧原子，氧原子和氢原子，碳原子和碳原子，能够紧紧拥抱在一起。当发生化学反应的时候，这些原子被强行分开，这个过程就像你把两个拥抱在一起的人分开一样，是需要用力气的——也就是需要能量的。分开之后呢，这些原子又能重新组合起来形成新的化学键，形成新的化学物质，这个过程相反是可以释放能量的。那你可以想象，第二步释放的能量只要超过第一步需要的能量，加和的结果就是能释放多余的能量。葡萄糖分子在不同的生物体内、不同的环境下，能够比较容易地发生各种各样的化学反应。比如说分解产生乳酸，产生酒精，或者被彻底分解成二氧化碳和水。在这些过程中，多少不一的能量就能被释放出来，驱动生命活动。举两个例子：·你剧烈运动之后，是不是总觉得身体很酸？·你知道用粮食酿酒的酒精是怎么来的？生物学家们在研究肌肉收缩和酵母发酵时发现，这两种生命活动都产生了葡萄糖的化学反应，并释放了能量。在肌肉收缩的时候，1个葡萄糖分子能分解成两个乳酸分子同时释放能量，而乳酸会让你觉得身体很酸疼。在发酵的时候，1个葡萄糖分子能变成2个酒精分子同时释放能量，而酒精可以用于酿酒。换句话说，两个风马牛不相及的生命活动，背后都是同样一种能量蓄电池在驱动。因此，葡萄糖这种能方便、快速释放能量的优势，使它成为生命储存能量的不二选择。需要能量的时候，只要把葡萄糖投入化学反应，它就能或者分解成乳酸，或者分解成酒精，或者分解成二氧化碳和水，并释放生命所需的能量。 http://weixin.qq.com/r/NDu2rqvEtvbJre-N924m (二维码自动识别)发布于 2018-06-14 09:52生命赞同 10添加评论分享喜欢收藏申请

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