书城童书中华少年科普知识读本——地理卷
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第19章 、矿产能源(4)

除了铁,其他绝大多数金属也是这样。铜是紫红色的金属,铜矿却是蓝色或灰色的石头;铝是银白色金属,铝土矿却是灰色粘土……

不过金子就不同了。金的性质非常稳定,几乎不跟别的元素化合,所以金矿都是单质而不是化合物,即金矿就是纯金。人们有时在野外还能捡到整块的黄金。到目前为止,人们找到最大的天然金块,重达250千克。

山野里也有现成的铁块,不过那不是从地下挖出来的,而是从天上掉下来的。这种铁就是铁质陨石。人类最早发现和使用的铁,正是这种铁质陨石,因此古代阿拉伯人传说铁的老家在天上,埃及人曾经把铁叫”天石“.

取之不尽的风能

风能是一种取之不尽、用之不竭的巨大自然能源。据估计,全世界可利用的风能资源约有10亿千瓦,比陆地水能资源多10倍。光陆地上的风能就相当于目前全世界火力发电量的一半。利用风能,不会产生任何污染物质,而且投资少,见效快,价格低廉。

用之不竭的太阳能

现在利用太阳能的方法主要有两种:一种是把太阳光聚集起来直接转换为热能(即光-热转换);另一种是把太阳能聚集起来直接转换为电能(即光-电转换)。用来进行光-热转换的聚光装置主要有平板型集热器和抛物面型反射聚光器。

你知道吗

世界上用地热发电最早的国家是意大利。1904年即已建成一座500千瓦的地热发电站。现在最大的地热发电站在美国,装机容量为50万千瓦。我国地热资源十分丰富,仅著名的地下温泉就有2000多处,虽则已相继建起了一些地热电站,但利用率还很低,有待我们去开发。

能量充沛的水资源

据估计,全世界海洋的潮汐能资源约有20亿千瓦。我国可供开发的潮汐能有3500多万千瓦,年发电量可达800多亿度。

未来的设想

水是由氢和氧两种元素组成的,氢燃烧后生成水蒸气,又凝结为水,水又可继续制氢,如此反复循环,潜力无穷。科学家们设想:未来的社会将有专门的工厂利用太阳能来分解海水中的氢气和氧气,然后像液化气一样,通过管道送到用户家中。

原子燃料

海水中也含有铀,储量约40亿吨。本世纪60年代以来,世界上许多国家先后进行了从海水中提取铀的研究。如果把地球上的铀充分利用起来,铀能等于煤、石油和天然气的总能量的10倍。

固体石油

油页岩是一种高灰分(大于33%,煤的灰分小于33%)可以燃烧的有机岩石,由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成。它的颜色有灰白、黄棕、褐、黑灰以及黑等多种,一般颜色愈浅含油率愈高。

能源是取之不尽,用之不竭的吗?

现代日常生活中,处处离不开能源。可是,能源真如大海里的水,用也用不完吗?

矿物燃料燃烧的能源循环是从数百万年前光合作用利用太阳能开始的。在阻止完全燃烧的情况下,一小部分植物被埋藏在地下,这种物质经过化学变化使其变成煤、石油和其他燃料。

目前,世界能源的构成特点是能源消费量近100亿吨标准煤中,石油和天然气约占65%,煤炭占27%,水力和原子能不到8%.

这些矿物燃料资源,总有一天会用完。而水力、风力、太阳能、潮汐能等虽可利用,但目前还受一定科学技术和自然条件的限制。另外,原子能的和平利用,用某些重元素的原子能裂变释放的巨大能量也大约可用几百年。就目前情况看,最有希望的能源是轻元素的核聚变反应。目前科学家正通过磁约束法、激光核聚变法以及粒子束核聚变法三种途径来实现核聚变。

所以,就目前的科学技术发展水平来说,没有用不完的能源。因此,我们一方面要注意节约能源,另一方面要致力于寻找可循环利用的新能源。到那时,也许真有用不完的能源了。

图见《万能大师问答》P82

小档案:

现代化建设要求能源不断增长,美、苏、日、德、英、法、意等七国的人口占世界总人口的五分之一,能源消费量却占世界能源消费总量的三分之一。中国人口占世界的22%,能源消费只占世界总量的6%.

考考你:

1.变石为什么会变色?

2.为什么在有孔雀石的地方,能找到铜矿?

3.你知道滥用能源的害处吗?

4.为什么说用煤作燃料是很大的浪费?

5.铁矿是怎样形成的?

6.为什么煤气厂送来的煤气总有股臭味?

7.煤能变成石油吗?

8.煤和水混合能变成”油“吗?

答案:

1.原来,这是由于光源不同而引起的。红、橙、黄、绿、蓝、青、紫等色,七种颜色的光混合成为白色,它们光的波长有长有短。不同矿物有选择地吸收不同波长的色光。变石不吸收红色和部分蓝、绿色光,却能吸收其他色光。在灯光下,红色光比蓝绿色光强,变石呈现红色,可是,在阳光下,蓝色、绿色光比红色光强,变石就呈绿色了。

2.孔雀石是一种重要的含铜矿物,由于它的颜色和孔雀羽毛的颜色很相像,因而得名。孔雀石的化学成分主要是碳酸铜。在自然界里它一般是自然铜和黄铜矿出露到地表后受到风化作用的产物,因此,在孔雀石出现的地方,常表示地下还有更多没有风化的铜矿。

3.煤、铀矿和石油的开采破坏了耕地;排放的二氧化硫、氧化氮、一氧化碳会污染空气,导致酸雨的出现;燃烧矿物燃料放出的二氧化碳将会影响世界气候,等等。滥用能源是人类自己在破坏自己的生存环境,自己走向灭亡。

4.因为煤浑身是宝,虽然煤身上主要的是碳,但是它还有大量的氢、氧、氮、硫、磷等元素。而这些元素,又多半以化合物的形式存在,当我们用煤作燃料时,它们都逃掉了。而如果我们把煤干馏的话,就可以得到四种东西,那就是焦炭、煤焦油、煤气和氨水。用煤作燃料,仅仅是利用了煤里的碳,但是为了用那一份碳,却把这么许多宝贵的材料都白白丢掉了。你看用煤做燃料,不是很大的浪费么?

5.铁矿的形成过程相当复杂。如果将地球比作鸡蛋,那么3000公里深处的铁镍地核犹如蛋黄。3.5至5.7亿年前的地壳较薄,断裂多而深,火山喷发频繁,蕴藏在深处的含铁岩浆大量喷出地表。岩浆在地面附近冷却的过程中,分离出铁质和铁矿物,在一定部位相对富集形成铁矿。含铁岩石经日晒雨淋,风化分解,里面的铁被氧化。氧化铁溶解在水中,被带到平静的宽阔盆地里沉淀富集成沉积型铁矿。再经多次地壳变动,使铁进一步富集。世界上好多著名大铁矿(储量超过1亿吨)就是这样形成的。

6.煤气厂是用煤来制造煤气的,煤气里主要含有甲烷、氢气和一氧化碳,三者均是无色无味能燃烧的气体,所以纯净,煤气本身是没有气味的,但是由于用煤制造的煤气中,含有微量的有机硫和苯,这两种东西都很臭,而一氧化碳对人体有害,所以,人们就让这些臭气保留在煤气里。运行管理部门为了使人们安全使用煤气,还特地在煤气里加一点硫醇之类的加臭剂。哪儿漏煤气,哪儿就有股熏人的臭气,人们就可及时发现,以免煤气中毒。

7.1982年夏天的一个下午,一个美国专家在清华大学演讲厅做了一个有趣的表演:他双手各持一杯掺水30%的煤粉,其中一杯煤粒较细。然后,将两杯掺水的煤粉倒在一起,用玻璃棒搅拌起来。不一会儿,泥土似的煤水混合物竟渐渐地变稀了,终于成了重油似的液体,这就是煤变的石油--水煤浆。

8.能因为煤和油是同一”娘胎“的兄弟,它们的主要成分都是碳和氢,并含有少量的氧、氮、硫等元素。只是煤的含氢量比石油低得多,而含碳量则和石油差不多,所以,水的加入就是设法把煤的碳氢元素重量的比例降低,达到接近石油的含量,这样它们的”性格“就接近了。