你可能不相信,如果今天世界上的每个人都100%的使用地热能,我们地球所储存的热能可以使用的时间,居然比太阳的寿命还长。
我们来思考一下:在所有不同的发电方式或让东西(如汽车)做功的方式中,哪一种不使用来自太阳的能量?化石燃料?不。
数百万年前,原始植物从太阳获取能量来生长。
然后,那些植物死了,变成了石油之类的东西,然后在你的汽车发动机里燃烧。
所以,从某种角度来看,汽油是液体太阳能,只是它的形成时间非常长。
风能吗?那么,风是从哪里来的呢?一个主要的原因是地球大气的不均匀加热。
这使得一个地方的空气膨胀并向其他地方推出,这种运动就是我们所说的风。
当流动的空气推动风力涡轮机的叶片时,它带动发电机发电。
水力发电吗?当水顺河而下时,它利用重力势能来驱动涡轮机。
但是水从太阳那里得到了潜在的能量:太阳辐射加热了水,大部分来自海洋,所以它蒸发了。
最终变成雨水,流入湖泊和河流,重复这一循环。
(好吧,水也可以在没有阳光的情况下蒸发,但太阳是这里的主要因素。
)这就只剩下两种主要的能源技术,核能和地热能,它们不依赖于太阳。
核电站用蒸汽带动涡轮机旋转发电。
能量来自于像铀这样的高质量原子分裂成更小的碎片。
因为产物的质量略小于起始原子的质量,所以你得到了能量。
我们从爱因斯坦著名的E=mc2方程中知道了这一点。
但是,起始原子从哪里得到能量呢?答案是:一颗爆炸的恒星。
超新星的极端能量创造了条件,使较小的元素融合成较重的元素。
然后,数十亿年之后,我们在核反应堆中得到了这些能量。
地热能。
也许这是我们所拥有的最好的能源 —— 它利用来自地球内部的热能来产生电能。
这就像免费的钱。
但我们总是会质疑免费的东西(或免费的能源)。
所以,在这里有两件事需要考虑:这些热能从何而来?这种能源在我们用完之前能持续多久?这也是最有趣的部分。
我们来做一个简短的解释和估计怎么样?它是从哪里来的?热的东西有能量,我们称之为热能。
从热物体获得的能量(ΔE)取决于三件事:它的质量(M)、它的温度变化(ΔT)和它的比热容(C):比热容是什么?这是一个术语,它告诉你一个物体每摄氏度每质量有多少能量。
这只取决于材料的类型。
如果你在相同的温度下有一克水和一克泡沫塑料,水会有更多的能量,因为它有更高的比热容。
这意味着你需要知道你要从哪种材料中获取能量;对于地热能而言,它主要是接近地表的岩石和地核中的铁。
对于地球内部来说,这种热能来自两种