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第22章 (能源与可持续发展) 第3节 太阳能

太阳——巨大的“核能火炉”
太阳距地球1.5 亿千米,它的直径大约是地球的110倍,体积是地球的130万倍,质量是地球的33万倍,核心的温度高达1 500万摄氏度(图22.3-1)。在太阳内部,氢原子核在超高温下发生聚变,释放出巨大的核能。 因此可以讲,太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸,比原子弹爆炸的威力更大。

太阳核心释放的能量向外扩散,可以传送到太阳表面。 太阳表面温度 约6000 °C,就像一个高温气体组成的海洋。大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射开去。太阳这个巨大的“核能火炉”已经“燃烧”了近50亿年。目前,它正处于壮年,要再过50亿年才会燃尽自己的核燃料。那时,它将膨胀为一个巨大的红色星体……
太阳是人类能源的宝库
太阳向外辐射的能量中,只有约20亿分之一传递到地球。太阳光已经照耀我们的地球近50亿年。地球在这50亿年中积累的太阳能是我们今天所用大部分能量的源泉。
以化石能源为例。煤、石油、天然气是地球给人类提供的最主要的一次能源。 远古时期陆地和海洋中的植物,通过光合作用,将太阳能转化为生物体的化学能。 在它们死后,躯体埋在地下和海底,腐烂了。沧海桑田,经过几百万年的沉积、化学变化、 地层的运动, 在高压下渐渐变成了石油和煤(图 22.3-2 和图22.3-3)。在石油形成过程中还放出天然气。 今天,我们开采化石燃料来获取能量,实际上是在开采上亿年前地球所接收的太阳能。
 

太阳能的利用
人类除了间接利用存贮在化石燃料中的太阳能外,还设法直接利用太阳能。目前直接利用太阳能的方式主要有两种,一种是用集热器把水等物质加热(图22.3-5),另一种是用太阳能电池把太阳能转化成电能(图22.3-6)。

平板式集热器的箱面是玻璃,内部有涂黑的吸热板, 可以吸收太阳辐射并转化为内能,从而将集热器管道内的水流加热。
太阳能电池可以将太阳能转化为电能,供我们使用。 太阳能电池具有使用寿命较长、没有污染的优点,但是,它的 转化效率较低, 而且每个太阳能电池产生的电压较低。太阳能电池不仅用于照明、计算器、手表等耗电少、工作电压低的用电器,还广泛应用在航天、通信等领域。我国部分太阳能发电站已并入电网,成为电力供应的来源之一。

参考资料:
     第3节 (太阳能)

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