取之不盡的太陽能

前言

眾所周知，火的使用和工具的發(fā)明開啟了人類使用能源和材料的歷史進程，促進了人類的進化，推動了人類文明進步。時至今日，能源和材料已成為人類生存和發(fā)展的物質基礎，決定著人類文明的發(fā)展方向。它們的發(fā)展給全球經濟、政治以及精神文化帶來了前所未有的變革，也使全球的生態(tài)環(huán)境傷痕累累。開發(fā)綠色能源，發(fā)明新型材料，建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會已迫在眉睫。    2012年，中國將啟動《國家能源發(fā)展戰(zhàn)略》編制工作，提出我國能源發(fā)展的總體方略和戰(zhàn)略規(guī)劃。但是，目前市場上還沒有一套詳細介紹新能源、新材料方面內容的高新技術科普叢書。為了引導讀者，特別是廣大青少年更好地認識和了解新能源和新材料，明確我國的能源現狀和材料科學的創(chuàng)新成果，增強開發(fā)高新技術的意識，激發(fā)他們?yōu)楦咝录夹g事業(yè)奉獻的信心和決心，培養(yǎng)他們的民族自信心和創(chuàng)新精神。向青少年普及新能源和新材料的相關知識和發(fā)展動態(tài)，必將吸引和鼓勵更多青少年熱愛科學，獻身科學，積極投身能源和材料事業(yè)，發(fā)明更多低碳、綠色的新型材料，使我國能源結構合理，為創(chuàng)造我們可持續(xù)發(fā)展的綠色家園做出更大的貢獻。    “高新技術科普叢書”，由國內知名材料學專家、西北師范大學博士生導師莫尊理教授擔任叢書總主編，西北師范大學等高校的教授、博士生導師擔任編委，叢書各冊的作者均為相關領域的專家、學者。他們熱愛科學、朝氣蓬勃、學風嚴謹、勤奮探索，以真摯的情感和對人類社會持續(xù)發(fā)展的使命感，用樸實而又不失優(yōu)美的文筆嚴肅認真地編撰了本套叢書。    本套叢書作為新材料、新能源的科普讀物，宗旨鮮明，風格獨特，系統(tǒng)性強，認真探討了人類與能源材料和諧的發(fā)展歷程和方向。與一般科普讀物相比，具有如下鮮明的特點：一是內容豐富時代感強，本叢書共18個分冊，緊扣當前能源、材料發(fā)展的困境，以新能源、新材料方面最新的研究成果及翔實的資料為基礎，用通俗易懂的文字分別敘述了與人類生存、發(fā)展最密切的各種新能源和新材料，構成了一個完整的知識體系。另外，本套叢書多視角，多層次、全方位介紹了材料和能源領域的基礎知識和發(fā)展動態(tài)，深入淺出地展示了材料和能源的發(fā)展腳步?！渡裢◤V大的第三金屬》《新材料的寵兒：稀土》向你展示第三金屬和稀土的魅力；《高新科技的特種鋼》《取之不盡的太陽能》《持續(xù)不斷的風電新能源》《可再生能源：生物質能》《又愛又恨是核能》《待開發(fā)的地熱能》《清潔能源：氫能》《未來無害新能源可燃冰》《無限豐富的海洋能》讓你盡情領略能源的豐饒和開發(fā)前景；《異彩紛呈的功能膜》《節(jié)能減排的新動力電池》《無處不在的碳纖維》《遨游太空的航天材料》《改變世界的信息材料》《比人聰明的智能材料》《神奇的人體修復材料》向你呈現新型材料的發(fā)展動態(tài)以及帶給我們生活的變化。二是時尚流行的編創(chuàng)，本叢書語言流暢、深入淺出，配有大量精美的圖片，圖文并茂、通俗易懂，加上擴充知識面的小百科，使讀者朋友全面了解新材料、新能源并享受著它們帶來的無限魅力。    20世紀80年代以來，人們逐步認識到必須永續(xù)利用地球資源，改善地球的生態(tài)環(huán)境才能實現人類的可持續(xù)發(fā)展。我們應統(tǒng)一規(guī)劃、合理開發(fā)能源，積極開發(fā)新能源、新材料，促進人類與自然界的和諧共處與協(xié)調發(fā)展。希望這套凝聚著策劃者、組織者、編撰者、設計者、編輯者等工作者辛勤汗水和心血的“高新科技科普叢書”能給那些熱愛科學，倡導低碳、綠色、可持續(xù)發(fā)展的人們以驚喜和收獲，并對我國的能源和材料事業(yè)做出貢獻。衷心祝愿應時代所需而出版的高新科技科普叢書能得到讀者的青睞。    薛群基    中國工程院院士    2012年3月

內容概要

《取之不盡的太陽能》緊扣當前能源、材料發(fā)展的困境，以新能源、新材料方面最新的研究成果及翔實的資料為基礎，用通俗易懂的文字分別敘述了與人類生存、發(fā)展最密切的各種新能源和新材料，構成了一個完整的知識體系。讓你盡情領略能源的豐饒和開發(fā)前景。

書籍目錄

第一章 能量無窮的太陽 第一節(jié) 太陽的述說 一、在爆炸中誕生 二、太陽的結構組成 三、永不停息的太陽活動 四、太陽的生命周期 五、太陽文化 第二節(jié) 巨大無比的太陽能 一、巨大無比的能量 二、長途跋涉的太陽能 三、多彩太陽光 四、太陽能特點 第三節(jié) 太陽能資源 一、全球太陽能資源的分布 二、中國太陽能資源分布及區(qū)域劃分 三、我國太陽能利用 第二章 不用火的爐灶——太陽灶 第一節(jié) 內涵各異的太陽灶 一、悶曬式太陽灶 二、聚光式太陽灶 三、新型太陽灶 第二節(jié) 感受聚光太陽灶 一、聚光太陽灶的制作方法 二、聚光太陽灶殼的制作方法 第三節(jié) 親近太陽灶 一、如何挑選太陽灶 二、如何安裝使用太陽灶 三、使用太陽灶的注意事項 第四節(jié) 太陽灶何去何從 一、太陽灶的優(yōu)缺點 二、太陽灶的推廣 三、太陽灶的未來 第三章 不費電不用氣的太陽能熱水器 第一節(jié) 太陽能熱水器是怎樣工作的？ 第二節(jié) 形式各異的太陽能熱水器 一、最簡單的悶曬式太陽能熱水器 二、結實耐用的平板式太陽能熱水器 三、四季都能工作的緊湊式全玻璃真空管太陽能熱水器 四、全天候使用的緊湊式熱管真空管太陽能熱水器 第三節(jié) 太陽能熱水器的制作和安裝 一、動手制作太陽能熱水器 二、太陽能熱水器的安裝 第四節(jié) 太陽能熱水系統(tǒng)的發(fā)展前景 第四章 神奇的太陽能暖房 第一節(jié) 太陽能暖房是怎么回事？ 第二節(jié) 不同形式的太陽房 一、主動式太陽房 二、被動式太陽房 第三節(jié) 太陽房設計 一、直接受益式太陽房設計 二、實體墻式集熱蓄熱墻太陽房設計 第五章 高效節(jié)能的太陽能干燥 第一節(jié) 更好更快的農副產品干燥方法 一、前途光明的太陽能干燥 二、物料干燥的過程 三、太陽能干燥的過程 第二節(jié) 太陽能干燥器的類型與結構 一、太陽能干燥器的分類 二、溫室型太陽能干燥器 三、集熱器型太陽能干燥器 四、集熱器一溫室型太陽能干燥器 五、整體式太陽能干燥器 第三節(jié) 太陽能干燥方法應用實例 一、快速曬干葡萄 二、方便高效的枸杞太陽能干燥 …… 第六章 讓陽光發(fā)電——光伏發(fā)電 第七章 讓陽光發(fā)電——太陽能熱發(fā)電 第八章 太陽能光化學轉換 參考文獻

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：    四、太陽的生命周期 太陽的產房可能在距離銀河系中心，距我們有35000～ 40000光年左右的地方。從它剛剛誕生珊珊學步的時候，它一直沿著一條漸進的螺旋軌道運動著，開始圍繞銀河系中心的運轉速度很慢，完成一個周期整整花費了4.5億～5億年以上，是現在太陽運行一個周期的兩倍，以后它每完成一個周期，就要向銀河系中心靠近一段距離，速度也逐漸增加。 經放射衰變方法鑒定地殼中最古老巖石的年齡略小于40億歲。用同樣的方法鑒定月球最古老巖石樣品年齡大致從41億～45億歲，有些隕星樣品也超過了40億歲。綜合所有證據得出太陽系大約是46億歲。由于銀河系已經是150億歲左右，所以太陽及其行星年齡只及銀河系的三分之一。 雖然沒有測定太陽年齡的直接方法，但它作為赫羅圖主序上一顆橙黃色恒星的總體外貌，卻正好是與一顆具有太陽質量，年齡約為46億歲，度過了它一半主序生涯的恒星所對應的。 恒星也有自己的生命史，它們從誕生、成長到衰老，最終走向死亡。它們大小不同，色彩各異，演化的歷程也不盡相同。恒星與生命的聯系不僅表現在它提供了光和熱。實際上構成行星和生命物質的重原子就是在某些恒星生命結束時發(fā)生爆發(fā)的過程中創(chuàng)造出來的。 目前太陽所處的主序星階段，通過對恒星演化及宇宙年代學模型的計算機模擬，已經歷了大約45.7億年。據研究，45.9億年前一團氫分子云迅速坍縮形成了一顆第三代第一星族的金牛T星，即太陽。這顆新生的恒星沿著距銀河系中心約27000光年的近乎圓形軌道運行。 太陽在其主序星階段已經到了中年期，在這個階段它核心內部發(fā)生的恒星核合成反應將氫聚變?yōu)楹?。在太陽的核心，每秒能將超過400萬噸物質轉化為能量，生成中微子和太陽輻射。以這個速度，太陽至今已經將大約100個地球質量的物質轉化成了能量。太陽作為主序星的時間大約持續(xù)100億年左右。 太陽的質量不足以爆發(fā)為超新星。在50億～ 60億年后，太陽內的氫消耗殆盡，核心中主要是氦原子，太陽將轉變成紅巨星，當其核心的氫耗盡導致核心收縮及溫度升高時，太陽外層將會膨脹。當其核心溫度升高到100000000 K時，將發(fā)生氦的聚變而產生碳，從而進入漸近巨星分支，而當太陽內的氦元素也全部轉化為碳后，太陽將不再發(fā)光，成為一顆黑矮星。 地球的最終命運還不清楚。太陽變成紅巨星時，其半徑可超過1天文單位，超出地球目前的軌道，是當前太陽半徑的260倍。然而，屆時作為漸近巨星分支恒星，太陽將會由于恒星風而失去當前質量的約30％，因而行星軌道將會外推。僅就此而言，地球也許會幸免被太陽吞噬。然而，新的研究認為地球還是會因為潮汐作用的影響而被太陽吞掉。即使地球能逃脫被太陽熔融的命運，地球上的水將被蒸發(fā)而大氣層也會散佚。實際上，即使太陽還是主序星時，它也會逐步變得更亮，表面溫度緩慢上升。太陽溫度的上升將在9億年后導致地球表面溫度升高，造成目前我們所知的生命無法生存。其后再過10億年，地球表面的水將完全消失。 紅巨星階段之后，由熱產生的強烈脈動會拋掉太陽的外殼，形成行星狀星云。失去外殼后剩下的只有極為熾熱的恒星核，它將會成為白矮星，在漫長的時間中慢慢冷卻和暗淡下去。這就是中低質量恒星的典型演化過程。 五、太陽文化 對于人類來說，太陽無疑是宇宙中最重要的天體。萬物生長靠太陽，沒有太陽，地球上就不可能有姿態(tài)萬千的生命現象，當然也不會孕育出作為智能生物的人類。太陽給人們以光明和溫暖，它帶來了日夜和季節(jié)的輪回，左右著地球冷暖的變化，為地球生命提供了各種形式的能源。也正因此，太陽成為永恒的象征，在很多文學作品及歌曲中得到頌揚傳唱。 在人類歷史上，太陽一直是許多人頂禮膜拜的對象。中華民族的先民把自己的祖先炎帝尊為太陽神。而在古希臘神話中，太陽神則是宙斯（萬神之王）的兒子。 太陽對人類而言至關重要。地球大氣的循環(huán)，晝夜與四季的輪替，地球冷暖的變化都是太陽作用的結果。對于天文學家來說，太陽是唯一能夠觀測到表面細節(jié)的恒星。通過對太陽的研究，人類可以推斷宇宙中其他恒星的特性，人類對恒星的了解大部分都來自于太陽。

編輯推薦

《取之不盡的太陽能》作為新材料、新能源的科普讀物，宗旨鮮明，風格獨特，系統(tǒng)性強，認真探討了人類與能源材料和諧的發(fā)展歷程和方向。

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