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变废为宝的生物质能

      生物质是地球上最广泛存在的物质，它包括所有动物、植物和微生物，以及由这些有

  生命物质派生、排泄和代谢的许多有机质。各种生物质都具有一定的能量。以生物质为载

  体、由生物质产生的能量，便是生物质能。

生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式。它直接或间接来源于

    植物的光合作用。地球上的植物进行光合作用所消费的能量，  占太阳照射到地球总辐射量的0.2％。这个比例虽不大，但绝对值很惊人：光合作用消费的能量是目前人类能源消费总量的40倍。可见，生物质能是一个巨大的能源。

    人类以柴薪为能源，历史长达百万年。作为可直接利用的燃料，柴薪利用贯穿着整个人类的文明发展史。除柴薪的直接燃烧外，生物质能的转化利用技术还有沼气生产、酒精制取、木制石油、生物质能发电等。

    一、生物质能的来源

柴薪  至今仍是许多发展中国家的重要能源。但由于柴薪的需求导致林地日减，应适当规划与广泛植林。

    牲畜粪便  牲畜的粪便，经干燥可直接燃烧供应热能。若将粪便经过厌氧处理，可产生甲烷和肥料。

    制糖作物  制糖作物可直接发酵，转变为乙醇。

    城市垃圾  主要成分包括：纸屑（占40％）、纺织废料（占20％）和废弃食物（占20％）等。将城市垃圾直接燃烧可产生热能，或是经过热分解处理制成燃料使用。

    城市污水  一般城市污水约含有0.02％一0.03％的固体与99％以上的水分，下水道污泥有望成为厌氧消化槽的主要原料。

    水生植物  同柴薪一样，水生植物也可转化成燃料。

    二、生物质能的转化利用

    生物质能的开发和利用具有巨大的潜力，主要包括两方面：一是建立以沼气为中心的农村新能量、物质循环系统，使秸秆中的生物能以沼气的形式缓慢地释放出来，解决燃料问题；二是建立能量农场、能量林场及海洋能量农场。

    沼气利用技术  人类发现、利用沼气，已有悠久的历史。1776年，意大利科学家沃尔塔发现沼泽地里腐烂的生物质发酵，从水底冒出一连串的气泡，分析其主要成分为甲烷和二氧化碳等气体。由于这种气体产生于沼泽地，故俗称“沼气”。1781年，法国科学家穆拉发明人工沼气发生器。200多年过去了，如今全世界约有农村家用沼气池530万个，中国就占了92％。农村沼气池的主要填料是猪粪、秸秆、污泥和水等。随着农村沼气使用的日益推广和大型厌氧工程技术的进步，90年代以来，世界范围内的一些大型沼气工程有了迅速发展。

    生物质汽化将固体生物质转化为气体燃料，称为生物质汽化。其基本原理是含碳物质在不充分氧化（燃烧）的情况下，会产生出可燃的一氧化碳气体，即煤气。制造煤气的设备称为汽化炉，人们故意不给足氧气，让含碳物质在没有足够的空气的情况下燃烧，“焖”出一氧化碳来。

    生物质液化  将固体生物质转化为液体燃料，称为生物质液化。它包括间接液化和直接液化两种。间接液化是指通过微生物作用或化学合成方法生成液体燃料，如乙醇（酒精）、甲醇；直接液化则是采用机械方法，用压榨或提取等工艺获得可燃烧的油品，如棉籽油等植物油，经提炼成为可替代柴油的燃料。

    生物质热分解  这是一项很有潜力的技术，用于制取人造石油。一些生物质通过热分解，可制取生物油、生物炭和可燃烧气体，使生物质得到充分利用。

    能源农场  即建立以获取能源为目的的生物质生产基地，以能源农场的形式大规模培育生物质，并加工成可利用的能源；要对土地进行合理规划，尽可能利用山地、非耕荒地和水域，选择适合当地生长条件的生物质品种进行培育、繁殖，以获得足够数量的高产植物。在海洋、水域，要充分利用海藻和水生物提取能源，建立海洋能源农场或江河能源农场。同时，将基因工程等现代生物技术广泛应用于能源农场中，以提高能源转化率。

专家预测，到2050年，以生物质能为重要组成部分的可再生能源，将以相同或低于矿物燃料的价格，提供全球3／5的电力和2／5的直接燃料。

                                                           摘自《新科技启蒙》

（1）生物质能是属于一次能源还是二次能源?是属于可再生能源还是不可再生能源？

（2）生物质能在使用时可以转化为哪些形式的能？请举例说明。

（3）能源危机是一个全球性的问题，对于我们个人，平时使用过哪些能源?我们在使用时要注意些什么问题?谈谈你的看法。

阅读短文，并回答文中提出的问题．
空气能热水器，实质上是一种热量提升装置，又称热泵热水器，也称空气源热水器，是采用制冷原理从空气中吸收热量来制造热水的“热量搬运”装置．通过让工质不断完成蒸发（吸取环境中的热量）→压缩→冷凝（放出热量）→节流→再蒸发的热力循环过程，从而将环境里的热量转移到水中．
热泵热水器的基本原理：它主要是由压缩机、热交换器、轴流风扇、保温水箱、水泵、储液罐、过滤器、电子膨胀阀和电子自动控制器等组成．接通电源后，轴流风扇开始运转，室外空气通过蒸发器进行热交换，温度降低后的空气被风扇排出系统，同时，蒸发器内部的工质吸热汽化被吸入压缩机，压缩机将这种低压工质气体压缩成高温、高压气体送入冷凝器，被水泵强制循环的水也通过冷凝器，被工质加热后送去供用户使用，而工质被冷却成液体，该液体经膨胀阀节流降温后再次流入蒸发器，如此反复循环工作，空气中的热能被不断“泵”送到水中，使保温水箱里的水温逐渐升高，最后达到55℃左右，正好适合人们洗浴．?
空气能热水器原理的应用：
（1）高效节能：空气源热水器是通过大量获取空气中免费热能，消耗的电能仅仅是压缩机用来搬运空气能源所用的能量，因此热效率高达380%-600%，制造相同的热水量，空气源热水器的使用成本只有电热水器的1/4，燃气热水器的1/3，太阳能热水器的．高热效率是空气源热水器最大的特点和优势，在能源问题成为世界问题时，这是空气源热水器成为“第四代热水器”的最重要的法宝之一．
（2）绿色环保、安全可靠：空气源热水器独特的使用原理，实现其在工作过程中彻底水电分离，从根本上杜绝漏电事故；并且由于其在使用过程中无需任何燃料输送管道，没有燃料泄露等引起火灾、爆炸、中毒等危险；同时，空气源热水器在工作过程中没有任何有毒气体、温室气体和酸雨气体排放，也没有费热污染．这些也成为空气源快速发展铺垫了宽阔的道路．
①简述热泵热水器的基本原理．
②热泵热水器与普通热水器相比有哪些优点？
③如图所示，是空气源热泵热水器的工作原理图，它加热水的过程是：在蒸发器中，热态工作介质吸热发生______（填一种物态变化）变成气态；经过压缩机后被压缩的高温高压的气态的工作介质在冷凝器中发生______（选择一种物体变化）形成液态，______（填“吸收”或“放出”）的热量被冷水吸收，使冷水温度升高．

为了比较水和空气哪个的导热性能好，小明用两个相同的牛奶瓶，都装入热牛奶，一个放在温度与室温相同的水中，另一个就放在空气中，为了尽量减少其他因素的影响，他把两个瓶都用木块垫起来，放在同一桌面上．如图所示，实验时他每隔一定的时间记录一次甲、乙两温度计的示数，得到的数据如下表：

时间/min	0	2	4	6	8	10	12	14	16	18
甲的示数/℃	70	60	53	47	42	39	37	35	34	33
乙的示数/℃	70	66	61	58	55	52	50	48	46	44

（1）对甲、乙两个瓶中的牛奶，小明要控制它们哪些量相同？
①________②________
（2）小明通过实验，得到的正确结论是什么？________
（3）进一步分析表中甲的示数，小明又发现，在冷却过程中，牛奶冷却的快慢前后并不一致，是越来越________的．小明想用“冷却速度”（用字母V代表）来描述液体冷却的快慢程度，请你给这个物理量下个定义：________叫做冷却速度．
（4）小明又仔细分析了表格中的数据，认识到牛奶冷却的快慢还会受到________的影响．
（5）根据（4）中的分析，小明终于找到了一个使物体快速冷却的办法，并且举一反三，明白了工业生产中使用流水喷淋法（如表）冷却高温物体的好处，请你也试着写出其中的两个好处．
①________；　②________．

流水喷淋法的工作过程：如图通过喷头，大量细小的水珠源源不断地喷洒在高温物体上，落水收集后通过冷却塔再循环使用．