第 17 章 第 2 节 能源的开发与利用

广阔海面上的风蕴含着巨大的能量，这种能量可以转化为帆船的动能，使帆船航行；也可以驱动风力发电机的叶轮进行发电。图 17–2–1 所示为上海东海大桥海上风力发电场，通过风力发电机把风能转化成电能。在广阔的大自然中我们如何才能获得所需的能量呢？

能量从何而来？

能量以各种形式蕴藏在大自然中，使世界呈现出生机勃勃的景象。我们把能够提供能量的物质资源叫做能源（energy sources）。

地球上大部分能源所具有的能量都来自太阳（图 17–2–2）。太阳的照射使地表的水蒸发形成雨和雪，雨雪降落到地面形成河流，流动的水具

火的利用，由此人类开发利用能源的时代正式开启。从“钻木取火”开始，意味着火这种自然力被人类初步掌握，从而使人类走出了茹毛饮血的时代。农业文明时代的秸秆、薪柴等是火力的主要来源。

风能曾作为重要的能源很早就被人们开发利用，主要用于船舶航行、风车灌溉等。唐代诗人李白留有脍炙人口的著名诗句“长风破浪会有时，直挂云帆济沧海”，可见古人已知道利用风能。

水能的开发利用也有着悠久的历史，应用于农业、冶炼、纺织等多个领域。我国劳动人民对水力的机械化利用远在汉代时就已经出现，如图 17–2–6 所示，汉代学者桓谭在《桓子新论》中记载了一种用水力舂米的机械—水碓。正是由于水力机械的广泛应用，极大地推动了当时社会生产力的发展。

在近代，能源的开发利用迅猛发展。18 世纪蒸汽机（图 17–2–7）的发明，开启了人类将内能大规模转化为机械能的时代，煤炭以其高热值、分布广的优点成为全球第一大能源。随后，人们发明了以汽油和柴油为燃料的内燃机，石油以其更高热值、更易运输等特点，成为了新的重要能源。19 世纪初电磁感应现象的发现，使人类进入了大规模获取电能的时代，电能被广泛应用于动力、照明、通信、广播等各个领域，在我们的生产生活中起到重大的作用。20 世纪近代物理学的成果为核能的利用奠定了理论基础，核能技术的不断进步和转化应用，极大提高了人类社会生产力水平。