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雨、雪、垃圾能发电科学家们发现,大自然中蕴藏着巨大的能量,可以通过多种手段,从21世纪初期开始,有一定规模地向雨雪垃圾索电,是完全可以实现的.
利用积雪发电:大家知道,积雪的温度是0℃以下,因此雪中蕴藏着巨大的冷能.科学家提出利用积雪发电的大胆设想.它的工作原理是,将蒸发器放在地面上,将凝缩器放在高山上,再用两根管子将它们连接在一起,然后抽出管内空气,用地下热水使低沸点的氟里昂(即现代电冰箱所用的制冷物质)汽化,并以雪冷却凝缩器,由于氟里昂的沸点很低,加上管内被抽空,所以它就沸腾起来,变成气体快速向管子的上端跑去,冲击汽轮机旋转,从而带动发电机发电.试验证明,1 t雪可把2~4 t氟里昂送上蓄液器.可见雪的发电本领是十分惊人的.
雪的资源极其丰富,地球上34%的国家属多雪地区.我国东北和新疆北部是全国下雪天数最多的地区,每年平均在40天以上,积雪日数在90天以上.积雪发电的问世,将使茫茫雪原变成人类的又一理想的未来发电能源.
利用下雨发电:目前,科学家们研究雨能的利用已获得成功,它是利用一种叶片交错排列,并能自动关闭的轮子,轮子的叶片可以接受来自任何方向的雨滴,并能自动开关,使轮子一侧受力大,另一侧受力小,从而在雨滴冲击和惯性的作用下高速旋转,驱动电机发电.雨能电站可以弥补地面太阳能电站的不足,使人类巧妙而完美地应用太阳能、风能、雨能.
我国南方雨能资源丰富,特别是华东、华南、中南和西南各省的雨水充足,一年四季冰雪期很少,雨季的降雨量一般都比较多,阴雨天利用雨能发电,阳天利用太阳能发电,这样无论晴天或阴雨天,人们都可以享受到大自然的恩赐,享受到电能带来的光和热.
微生物电池:在探索微生物能源工作中,一些国家正在从事着微生物电池的研究.什么是微生物电池呢?它是一种用微生物的代谢产物,做电极活性物质,从而获取电能.从研究的进展看,作为微生物电池的活性物质,只限于甲酸、氢、氨等.我们用一种叫产气单抱菌的细菌,处理100摩尔椰子汁,使其生成甲酸,然后把以此做电解液的3个电池串连在一起,生成的电能可使半导体收音机连续播放50多个小时.当然,这只是试验,但它表现出的事实是令人神往的.
21世纪是人类飞向宇宙的时代,在宇宙飞船这样的封闭系统中,排泄物的处理确实是个必须解决的问题.美国宇宙航行局设计了一种一举两得的解决方案:用一种芽孢杆菌处理尿,使尿酸分解而生成尿素,在尿素酶的作用下分解尿素产生氨.氨用做电极活性物质,在铂电极上产生电极反应,组成了邀翔太空的理想微生物电池.在宇航条件下,每人每天如果排出22克尿,就能够获得47瓦时的电力.
氢燃料电池,成为微生物能源的又一种电能形式.利用一种产生氢气能力强的细菌,在容积为10升的发酵装置中,每小时所产生的近20升氢气,足以维持3.1~3.5伏燃料电池的工作.科学日新月异的21世纪,有机废水的处理也与微生物电池发生了密切关系.在利用微生物处理有机废水时,在使废水无害化的同时,可以把微生物的代谢产物做微生物电池的活性物质,从而获得电能,从这个角度上,微生物做为同时解决公害和能源问题的一种手段,已引起人们的广泛注意.尽管微生物电池的研制尚处在萌芽状态,使用也还只限于一定范围,但是到21世纪的某一天,微生物电池就能够带动着马达飞转,为人类创造更多的物质财富.
向污泥要能源:城市下水道污泥中富含有机物质,其中蕴藏着可观的能量.不少国家已开始利用厌氧细菌将下水道污泥“消化”,然后收集其中产生的沼气作为热源,并将下水道污泥制成固体燃料.
关于下水道污泥作为固体燃料的开发与实用化研究方面,欧洲国家居领先地位.日本东京都能源局利用下水道污泥作为燃料发电的试验也已获成功.日本能源科学家还将下水道污泥利用多级蒸发法制成固状物,所得燃料的发热量为16 000~18 000 kJ/kg,与煤差不多.
德国的一家化学公司将工厂下水道排放的废水(其中含10%的普通生活污水)进行处理,所得活性污泥作为燃料,他们在下水道污水中加入有机凝集剂,再用电力脱水机脱去部分水分,加入一定比例的粉煤,最后利用压滤机榨干水分,用这种方法制成的燃料发热量大约是9 200~1 000 kJ/kg,并且将其干燥、粉碎后并不影响其燃烧性能.
从下水道污泥中挖掘潜在能源,不仅开辟了能源新途径,还可以根本上解决城市下水道污泥污染问题.对改善城市地下水水质有着至关重要的作用.环境科学家有必要重新估计下水道污泥的作用和利用价值,进一步研究下水道污水处理以及下水道水系的设计.
目前,世界上许多国家正在研究,能否建立一个从污水处理到能源、环保方面的综合管理体系,以便一劳永逸地解决下水道污水的去向问题.
摘自《能源趣览》
阅读完以上文章后回答:
(1)文中介绍了哪几种新的能源利用方式?分别是什么?
(2)利用积雪和下雨发电的工作原理分别是什么?
(3)结合你在日常生活中对能源的利用,谈谈你对节约能源的看法.
查看习题详情和答案>>“物体有惯性,惯性物属性;大小看质量,不论动与静”。利用这个顺口溜可帮助同学们理解惯性。
1. 惯性是一种性质而不是力,它是物体本身的一种属性。
我们在解释惯性现象时,不能出现下列词语:“惯性力”、“受到惯性”、“惯性作用”,可以说“由于惯性”、“具有惯性”。
2. 惯性的大小只与质量大小有关,与物体运动的速度大小无关。
例1. 一辆足够长的表面光滑的平板车上静止着两个物体,随车一起在水平方向做匀速直线运动,当车突然静止时,这两个物体在车上(不考虑空气阻力)( )
A. 一定不相碰
B. 一定相碰
C. 若两物体质量相等,一定相碰
D. 若两物体质量不相等,一定不相碰
解析:惯性是指物体保持原来运动状态的性质。题目中已知两物体放在表面光滑的平板车上随车一起做匀速直线运动,这就告诉我们两点:一是物体在水平方向上不受任何力的作用;二是物体的运动情况(速度大小和方向)相同。当平板车突然停止时,由于两物体都不受外力作用,所以运动状态都不发生改变,由于惯性,都将保持原来的运动状态继续向前运动,而物体质量的大小仅仅表示物体惯性的大小,即表示改变其运动状态的难易程度。既然物体的运动状态不发生改变,质量在这里就没有作用,故两物体在车上是不会相碰的。故选A。
3. 力减小不等于速度减小
例2. 用水平拉力拉着小车在光滑的水平面上向右运动,当拉力逐渐减小时,小车的速度将( )
A. 逐渐减小 B. 逐渐增大
C. 速度不变 D. 无法确定
解析:力是改变物体运动状态的原因,而不是使物体运动的原因。物体在水平方向受到拉力,有拉力时物体的运动速度不断增加。在拉力逐渐减小的过程中,只要拉力大小不为零,物体的运动速度就将不断增加。故选B。
4. 流体惯性的比较
例3. 如图所示,在水平放置的密闭玻璃管中间有一个空气泡,当用手将玻璃管突然向左推时,空气泡将_________。
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解析:玻璃管内的水和气泡内所充的空气都具有惯性,但管内水的质量远大于气泡内空气的质量,因此管内的水的惯性远大于气泡内空气的惯性。当用手将玻璃管突然向左推时,管内的水和空气由于惯性仍要保持原来的静止状态,相对玻璃管来说,水向管的右方运动,在水的挤压作用下,气泡将向管的左方运动。故应填“向左运动”。
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