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(jìn)程，促進(jìn)了人類的進(jìn)化，推動(dòng)了人類文明進(jìn)步。時(shí)至今日，能源和材料已成為人類生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，決定著人類文明的發(fā)展方向。它們的發(fā)展給全球經(jīng)濟(jì)、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(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)已迫在眉睫。    2012年，中國(guó)將啟動(dòng)《國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略》編制工作，提出我國(guó)能源發(fā)展的總體方略和戰(zhàn)略規(guī)劃。但是，目前市場(chǎng)上還沒有一套詳細(xì)介紹新能源、新材料方面內(nèi)容的高新技術(shù)科普叢書。為了引導(dǎo)讀者，特別是廣大青少年更好地認(rèn)識(shí)和了解新能源和新材料，明確我國(guó)的能源現(xiàn)狀和材料科學(xué)的創(chuàng)新成果，增強(qiáng)開發(fā)高新技術(shù)的意識(shí)，激發(fā)他們?yōu)楦咝录夹g(shù)事業(yè)奉獻(xiàn)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(guān)知識(shí)和發(fā)展動(dòng)態(tài)，必將吸引和鼓勵(lì)更多青少年熱愛科學(xué)，獻(xiàn)身科學(xué)，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(guó)能源結(jié)構(gòu)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(xiàn)。    “高新技術(shù)科普叢書”，由國(guó)內(nèi)知名材料學(xué)專家、西北師范大學(xué)博士生導(dǎo)師莫尊理教授擔(dān)任叢書總主編，西北師范大學(xué)等高校的教授、博士生導(dǎo)師擔(dān)任編委，叢書各冊(cè)的作者均為相關(guān)領(lǐng)域的專家、學(xué)者。他們熱愛科學(xué)、朝氣蓬勃、學(xué)風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)、勤奮探索，以真摯的情感和對(duì)人類社會(huì)持續(xù)發(fā)展的使命感，用樸實(shí)而又不失優(yōu)美的文筆嚴(yán)肅認(rèn)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(fēng)格獨(dú)特，系統(tǒng)性強(qiáng)，認(rèn)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(diǎn)：一是內(nèi)容豐富時(shí)代感強(qiáng)，本叢書共18個(gè)分冊(cè)，緊扣當(dāng)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(shí)的資料為基礎(chǔ)，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(gòu)成了一個(gè)完整的知識(shí)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(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)和發(fā)展動(dòng)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(fēng)電新能源》《可再生能源：生物質(zhì)能》《又愛又恨是核能》《待開發(fā)的地?zé)崮堋贰肚鍧嵞茉矗簹淠堋贰段磥頍o害新能源可燃冰》《無限豐富的海洋能》讓你盡情領(lǐng)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(dòng)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(fù)材料》向你呈現(xiàn)新型材料的發(fā)展動(dòng)態(tài)以及帶給我們生活的變化。二是時(shí)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(kuò)充知識(shí)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(jì)80年代以來，人們逐步認(rèn)識(shí)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(shí)現(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展。我們應(yīng)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(jìn)人類與自然界的和諧共處與協(xié)調(diào)發(fā)展。希望這套凝聚著策劃者、組織者、編撰者、設(shè)計(jì)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(xué)，倡導(dǎo)低碳、綠色、可持續(xù)發(fā)展的人們以驚喜和收獲，并對(duì)我國(guó)的能源和材料事業(yè)做出貢獻(xiàn)。衷心祝愿應(yīng)時(shí)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(guó)工程院院士    2012年3月

內(nèi)容概要

《取之不盡的太陽能》緊扣當(dāng)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(shí)的資料為基礎(chǔ)，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(gòu)成了一個(gè)完整的知識(shí)體系。讓你盡情領(lǐng)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(jié)構(gòu)組成 三、永不停息的太陽活動(dòng) 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(zhǎng)途跋涉的太陽能 三、多彩太陽光 四、太陽能特點(diǎn) 第三節(jié) 太陽能資源 一、全球太陽能資源的分布 二、中國(guó)太陽能資源分布及區(qū)域劃分 三、我國(guó)太陽能利用 第二章 不用火的爐灶——太陽灶 第一節(jié) 內(nèi)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(xiàng) 第四節(jié) 太陽灶何去何從 一、太陽灶的優(yōu)缺點(diǎn) 二、太陽灶的推廣 三、太陽灶的未來 第三章 不費(fèi)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(jiǎn)單的悶曬式太陽能熱水器 二、結(jié)實(shí)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(dòng)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(dòng)式太陽房 二、被動(dòng)式太陽房 第三節(jié) 太陽房設(shè)計(jì) 一、直接受益式太陽房設(shè)計(jì) 二、實(shí)體墻式集熱蓄熱墻太陽房設(shè)計(jì) 第五章 高效節(jié)能的太陽能干燥 第一節(jié) 更好更快的農(nóng)副產(chǎn)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(jié)構(gòu) 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(yīng)用實(shí)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(xué)轉(zhuǎn)換 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：    四、太陽的生命周期 太陽的產(chǎn)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(xué)步的時(shí)候，它一直沿著一條漸進(jìn)的螺旋軌道運(yùn)動(dòng)著，開始圍繞銀河系中心的運(yùn)轉(zhuǎn)速度很慢，完成一個(gè)周期整整花費(fèi)了4.5億～5億年以上，是現(xiàn)在太陽運(yùn)行一個(gè)周期的兩倍，以后它每完成一個(gè)周期，就要向銀河系中心靠近一段距離，速度也逐漸增加。 經(jīng)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(jù)得出太陽系大約是46億歲。由于銀河系已經(jīng)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(cè)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(zhì)量，年齡約為46億歲，度過了它一半主序生涯的恒星所對(duì)應(yīng)的。 恒星也有自己的生命史，它們從誕生、成長(zhǎng)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(lián)系不僅表現(xiàn)在它提供了光和熱。實(shí)際上構(gòu)成行星和生命物質(zhì)的重原子就是在某些恒星生命結(jié)束時(shí)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(duì)恒星演化及宇宙年代學(xué)模型的計(jì)算機(jī)模擬，已經(jīng)歷了大約45.7億年。據(jù)研究，45.9億年前一團(tuán)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(yùn)行。 太陽在其主序星階段已經(jīng)到了中年期，在這個(gè)階段它核心內(nèi)部發(fā)生的恒星核合成反應(yīng)將氫聚變?yōu)楹?。在太陽的核心，每秒能將超過400萬噸物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能量，生成中微子和太陽輻射。以這個(gè)速度，太陽至今已經(jīng)將大約100個(gè)地球質(zhì)量的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成了能量。太陽作為主序星的時(shí)間大約持續(xù)100億年左右。 太陽的質(zhì)量不足以爆發(fā)為超新星。在50億～ 60億年后，太陽內(nèi)的氫消耗殆盡，核心中主要是氦原子，太陽將轉(zhuǎn)變成紅巨星，當(dāng)其核心的氫耗盡導(dǎo)致核心收縮及溫度升高時(shí)，太陽外層將會(huì)膨脹。當(dāng)其核心溫度升高到100000000 K時(shí)，將發(fā)生氦的聚變而產(chǎn)生碳，從而進(jìn)入漸近巨星分支，而當(dāng)太陽內(nèi)的氦元素也全部轉(zhuǎn)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(yùn)還不清楚。太陽變成紅巨星時(shí)，其半徑可超過1天文單位，超出地球目前的軌道，是當(dāng)前太陽半徑的260倍。然而，屆時(shí)作為漸近巨星分支恒星，太陽將會(huì)由于恒星風(fēng)而失去當(dāng)前質(zhì)量的約30％，因而行星軌道將會(huì)外推。僅就此而言，地球也許會(huì)幸免被太陽吞噬。然而，新的研究認(rèn)為地球還是會(huì)因?yàn)槌毕饔玫挠绊懚惶柾痰簟＜词沟厍蚰芴用摫惶柸廴诘拿\(yùn)，地球上的水將被蒸發(fā)而大氣層也會(huì)散佚。實(shí)際上，即使太陽還是主序星時(shí)，它也會(huì)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(dǎo)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(chǎn)生的強(qiáng)烈脈動(dòng)會(huì)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(huì)成為白矮星，在漫長(zhǎng)的時(shí)間中慢慢冷卻和暗淡下去。這就是中低質(zhì)量恒星的典型演化過程。 五、太陽文化 對(duì)于人類來說，太陽無疑是宇宙中最重要的天體。萬物生長(zhǎng)靠太陽，沒有太陽，地球上就不可能有姿態(tài)萬千的生命現(xiàn)象，當(dāng)然也不會(huì)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(xué)作品及歌曲中得到頌揚(yáng)傳唱。 在人類歷史上，太陽一直是許多人頂禮膜拜的對(duì)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(duì)人類而言至關(guān)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(jié)果。對(duì)于天文學(xué)家來說，太陽是唯一能夠觀測(cè)到表面細(xì)節(jié)的恒星。通過對(duì)太陽的研究，人類可以推斷宇宙中其他恒星的特性，人類對(duì)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(fēng)格獨(dú)特，系統(tǒng)性強(qiáng)，認(rèn)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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