亟待發展的新能源
人類的物質生活和社會文明,需要能源來維持。無米之炊吃不成飯,無炊之米也做不成飯,有電無機(各種電機),是工業水平的落後,有機無電,人們隻能無可奈何的守著一堆銅鐵。
人類自從用火就把自己的生存和利用能源緊密的聯係在一起。到大約1700年前的幾千年間,一直僅是利用燃燒各種燃料直接供熱或用於冶金。當世界上有了第一台蒸汽機,隨之而發展起來的工業用、交通工具用、發電用等動力,又都是要靠燃料。可以說:人類發展的全部曆史,就是使用能源越來越多的曆史的提法,並不違背事實。估計這種狀況要到下世紀初也不會有多大改變。盡管人們已著手少耗能源多創效益的可行性研究,也隻能是相對地節約能源或尋求礦物燃料的代用品。
人們估計,已探明的石油貯藏量大概到2100年就會被用完,地下煤可采的部分也隻能用到2600年後不久。到那時,人類幾千年來形成的生活習慣,必將遭到破壞,越是發達的國家,人民生活受到的影響越大。
自古以來就有的太陽能,近期開發的核能,都是最好的可用基本能源。科學家們正在努力設法加以利用,為人類的未來展示了美好的前景。
直接利用太陽能,熱效率比較低,若要貯存這種能,研製高效率光電轉換品(太陽能電池)和蓄電池,需要化學家的努力。生產、使用熱核燃料(某些放射性元素的製品)及處理核廢料,需要化學家的努力。用陽光把水分解成氫氣(未來的新型燃料),所用的特殊藥劑,需要化學家去研製。在現有的化工生產(目前是耗能的大戶)中,如何降低反應所需的溫度(研製新型催化劑),如何使生產耗能變為生產供能(利用放熱反應),如何縮短生產周期(改變反應曆程)如何進行綜合利用(增加產品品種,減少廢料),如何利用生活廢品(紙張、塑料、金屬等的廢棄物),這些問題若能解決,將會節約大量能源,這又需要化學家和廣大人民群眾的共同努力。
地球已經向人們發出警告:節約礦物燃料、研究開發新能源,都已是刻不容緩的事情了。
物理學和化學共有的定理告訴我們,能量和物質(質量)是守恒的,而且是相互依存的,在理論上(隻是目前未能廣泛實現)又是可以互相轉變的(即使有了也難以覺察)。
物質在發生化學反應時,有些反應吸收熱量,有些反應放出熱量,這隻是能量存在形式的變化,是物質結構而且隻是原子間的不是原子(核)內的結構所包含的能量,跟外界各種物質物理運動所付於的能量之間的轉變,這種化學能和物理能之間的轉變,是我們目前使用能源,“消耗”能源的主要形式,它所引起的物質質量的變化極微,一般是根本不要考慮的。
物質的質量和能量之間的轉變,在物理學家愛因斯坦創立的相對論中,提出了一個公認的計算公式。按照這一公式,1克質量的物質完全變成的能量,跟燃燒12000～15000噸(含碳百分比不同)煤所放出的能量相等。
科學家研究了原子核的裂變發現,1公斤鈾235全部裂變,變成鉛等較輕元素時,放出的能量和燃燒2700噸優質煤所放出的能量相當,而從鈾變為鉛等物質時,質量的變化約在0.2克左右。這時質量變化的比例明顯增大,但也隻有0.02%。但是要把這0.2克的質量變成能量,可不象我們在爐子裏燒煤那樣簡單,弄得不好,它就是一個裝有“原子炸藥”的大炸彈,一個真正的原子彈。科學家經過多年的研究,終於發明了減緩這一變化速度的方法,製出了熱核反應堆,實現了和平利用原子能的崇高願望。現在很多國家都有了核電站,即以原子能來發電的工廠。
目前的技術,完全可以保證核電站的安全發電,它比熱電站(以煤或石油為燃料的電站)能更好的不汙染環境。一次投料多年有效,經常的維持費用較低,因而它的電費可能是最低的。
一個國家,能否建成核電站,能否保證它安全運行,是這一國家科學技術、文化修養水平是否先進發達的最好標誌。