許一格

摘 要：能源是人類社會發(fā)展和進步所必需的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，縱觀人類社會發(fā)展的歷史，人類文明的每一次重大進步都伴隨著能源的改進和更替。能源的開發(fā)利用極大地推進了世界經(jīng)濟和人類社會的發(fā)展。本文從高中生視角分析能源技術(shù)對工業(yè)革命以及現(xiàn)代社會的影響。

關(guān)鍵詞：能源技術(shù)；社會發(fā)展；工業(yè)革命

中圖分類號：G12 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）03-0207-01

自遠古時代對火的利用，就揭開了人類對能源開發(fā)與利用的歷史。一部人類社會的發(fā)展史也就是一部人類認識能源、利用能源史。18世紀蒸汽機的發(fā)明，引發(fā)了世界性的工業(yè)革命；19世紀電能的大量使用，將人類社會推進到現(xiàn)代文明時代；20世紀以來的新能源發(fā)現(xiàn)和利用，為人類的明天描繪燦爛的藍圖?？梢哉f，人類社會的發(fā)展進步離不開能源物理科學(xué)的發(fā)展進步。

1 能源技術(shù)推動的工業(yè)革命

1.1 一次能源推動工業(yè)革命

以英國的蒸汽機發(fā)明為主要代表的第一次工業(yè)革命實現(xiàn)了從手工業(yè)到機器工業(yè)的轉(zhuǎn)變，尤其是瓦特改造出來的真正意義上的蒸汽機，為機器提供了更加便利的動力來源，極大推動了機器的普及和發(fā)展，推動人類文明社會的進步。第一次工業(yè)革命本質(zhì)上是對柴薪、煤炭等一次能源的直接利用，使自然界中的生物能轉(zhuǎn)換成熱能，再由熱能轉(zhuǎn)換成機械能，人類社會由此進入了“蒸汽時代”[1]。

1.1.1 蒸汽機技術(shù)

蒸汽機的工作原理是把蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成做機械功的往復(fù)式動力機械。為其提供的動力是高壓蒸汽，蒸汽來自于使水沸騰產(chǎn)生高壓蒸汽的鍋爐，鍋爐的燃料能源可以使用柴薪、煤炭、石油、天然氣或者垃圾等一次能源。整個動力生產(chǎn)過程是在高壓蒸汽鍋爐中完成的，讓燃料能源燃燒水使其沸騰產(chǎn)生高壓蒸汽，高壓蒸汽通過管道會被送到汽缸，通過調(diào)節(jié)閥門可控制高壓蒸汽傳送到汽缸的時間，然后進入到主閥室，經(jīng)過調(diào)節(jié)控制，高壓蒸汽交替進入氣缸的左側(cè)及其右側(cè)，推動整個活塞發(fā)生運動。蒸汽機往復(fù)運動過程，提供了源源不斷的動力。

1.1.2 瓦特蒸汽機的應(yīng)用及對社會的影響

以一次能源為燃料的蒸汽機的發(fā)明，對人類文明影響巨大。首先，以人力、馬力等作為動力源的傳統(tǒng)交通行業(yè)發(fā)生天翻地覆的變化。以蒸汽機為動力的蒸汽機車、蒸汽火車、蒸汽汽船等交通工具不斷被發(fā)明出來。其次，蒸汽機的出現(xiàn)極大地推進了生產(chǎn)方式的跨越式進步。蒸汽機被廣泛應(yīng)用于紡織、機械、化工、冶金、采礦等工業(yè)，跨越了人類社會以水力、畜力以及人力等作為主要動力的時代，開辟了人類社會以蒸汽機為動力的大機器新時代，大大提高了生產(chǎn)效率。在一次能源利用的基礎(chǔ)上，人類社會進入了工業(yè)經(jīng)濟時代。

1.2 二次能源使人類社會進入電氣時代

在蒸汽機推動人類社會不斷進步的進程中，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象即電力。電力的產(chǎn)生、傳輸以及使用方式更加便捷高效，電能在工業(yè)中取代了蒸汽機，電力供電下的明亮燈泡顛覆了人類的生活方式，生活電器給人們帶來了極大的便捷性，電通信更是拉近了人與人之間的距離，改變了整個世界的面貌，人類社會開始邁入“電氣時代”[2]。

1.2.1 電磁感應(yīng)現(xiàn)象

高中物理知識是這樣定義電磁感應(yīng)現(xiàn)象的，導(dǎo)體放在磁通量變化的場中，會產(chǎn)生電動勢，這個電動勢稱為感應(yīng)電動勢或者感生電動勢。當(dāng)磁通量變化的場中的導(dǎo)體閉合成回路時，電動勢會使電子流動，產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)然，如果這個閉合回路為一個多匝線圈，就是發(fā)電機的原型。感應(yīng)電流的產(chǎn)生原因在于閉合回路中一部分電路在做切割磁感線運動時，就等于電路的一部分內(nèi)的自由電子在磁場中不沿磁感線方向的運動。因此，自由電子在洛倫茲力的作用下，會在導(dǎo)體內(nèi)定向運動，這樣就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)然，如果不是閉合回路，兩端就會積聚電荷產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。

1.2.2 電能的應(yīng)用及對社會的影響

以二次能源電能的出現(xiàn)，發(fā)電機和電動機廣泛應(yīng)用于工業(yè)及其日常生活，推動了人類社會進入電氣時代。首先，電動機把電能轉(zhuǎn)化成機械能，電力替代蒸汽機，成為帶動機器的新動力。制造業(yè)中電氣機械設(shè)備，包括機床、沖床、切割機等自動化生產(chǎn)線，在電動機的帶動下，使生產(chǎn)效率更高，生產(chǎn)精度更準確。其次，電力技術(shù)照亮了世界和推動了電訊事業(yè)的空前發(fā)展。人類社會出現(xiàn)了五光十色的霓虹燈，留聲機給人類社會帶來音樂，電話機拉近人類的距離，電影更是多種藝術(shù)的綜合，更是視覺和聽覺上的藝術(shù)享受。由此可見，電能等二次能源的利用，革新了人類社會的生活方式，改變了社會的生活面貌。

2 新能源的革命

新能源能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石類能源，彌補石油、天然氣資源的短缺問題，增加能源供給，滿足能源需求，保障能源安全。當(dāng)前社會迫切需要新能源技術(shù)來滿足日益增長的能源消費需求，減少溫室氣體排放，建設(shè)環(huán)境友好型社會。

例如，納米材料技術(shù)的利用，可使太陽能發(fā)電成本再降低40%，使其成為一種廉價能源。石墨烯的優(yōu)異性能使其必將成為人類能源發(fā)展史上繼石油之后的第二個“黑金”，納米技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新加快了電池存儲技術(shù)的突破。近期基于石墨烯等超材料電池技術(shù)的研究更是取得重要發(fā)展，若適用于大規(guī)模量產(chǎn)的快充電、高續(xù)航、高耐用電池技術(shù)實現(xiàn)突破，新能源時代將加快到來。美國的特斯拉以及我國的比亞迪新能源電動車采用鋰離子電池已能夠提供400km的續(xù)航能力。

新能源的發(fā)展應(yīng)用已經(jīng)進入黃金期，新能源科技迅猛發(fā)展強力推動“新能源時代”的加快到來，新能源革命的到來可能會超過預(yù)期。

參考文獻

[1]王建新.淺談傳統(tǒng)能源在社會發(fā)展進程中的影響[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2012，（11）.

[2]鄒才能.能源革命：從化石能源到新能源[J].天然氣工業(yè)：2016，（1）.