生物质能的开发和利用具有巨大的潜力，主要包括两方面：一是建立以沼气为中心的农村新能量、物质循环系统，使秸秆中的生物能以沼气的形式缓慢地释放出来，解决燃料问题；二是建立能量农场、能量林场及海洋能量农场。沼气利用技术人类发现、利用沼气，已有悠久的历史。生物质能的应用，有不同的形式，可以将树木、干草、秸杆等直接作燃料；也可以通过一定的方式将生物质转化为沼气、酒精等作为燃料。......
2023-11-18
能量转化与能量守恒定律：走近能源
【摘要】：在能量相互转化过程中，尽管做功的效率因所用工具或技术不同而有差别，但是折算成同种能量时，其总值却是不变的，这就是能量转化和能量守恒定律，这是自然界中一条极为基本的定律，也是识破各式各样永动机的有力判据。物质体系中，分子的动能、势能、电子能量和核能等的总和称为内能。这就是著名的热力学第一定律的数学表达式，也就是能量守恒定律的数学表达式。
以上是从能源的使用进行分类的方法，若从物质运动的形式看，不同的运动形式，各有对应的能量，如机械能（包括动能和势能）、热能、电能、光能等等。
各种形式的能量可以互相转化，如动能可与势能互相转化（建筑工地打夯的落锤的上、下运动所包括的能量转化过程）；化学能可与电能互相转化（化学电池和电解就是实现这种转化的两种过程）。在能量相互转化过程中，尽管做功的效率因所用工具或技术不同而有差别，但是折算成同种能量时，其总值却是不变的，这就是能量转化和能量守恒定律，这是自然界中一条极为基本的定律（另一条为质量守恒定律），也是识破各式各样永动机的有力判据。在能量转化过程中，未能做有用功的部分称为“无用功”，通常以热的形式表现。
物质体系中，分子的动能、势能、电子能量和核能等的总和称为内能。内能的绝对值至今尚无法直接测定，但体系状态发生变化时，内能的变化以功或热的形式表现，它们是可以被精确测量的。体系的内能、热效应和功之间的关系式为：
ΔU＝Q-W
其中ΔU是体系内能的变化，Q是体系从外界吸收的热量，W是外界对体系所做的功。这就是著名的热力学第一定律的数学表达式，也就是能量守恒定律的数学表达式。应用上述公式时，要注意各种物理量的正、负号，即
ΔU—（＋）体系内能增加（—）体系内能体系减少(www.chuimin.cn)
Q—（＋）体系吸收热量（—）体系放出能量
W—（＋）外界对体系做功（—）体系对外界做功
例如1.00g乙醇在78.3℃时气化，需吸收854J的热，这些乙醇由液态变成气态，在101kPa压力下所做的体积膨胀功为63.2J，这是体系对外界所做的功，应为负值，所以该体系内能的变化（U＝[854＋（-63.2）]J＝Δ791J，ΔU为正值，即体系内能增加了791J。
能源的利用，其实就是能量的转化过程。如煤燃烧放热使蒸汽温度升高的过程就是化学能转化为蒸汽内能的过程；高温蒸汽推动发电机发电的过程是内能转化为电能的过程；电能通过电动机可转化为机械能；电能通过白炽灯泡或荧光灯管可转化为光能；电能通过电解槽可转化为化学能等等。柴草、煤炭、石油和天然气等常用能源所提供的能量都是随化学变化而产生的，多种新能源的利用也与化学变化有关。化学变化的实质是化学键的改组，所以了解化学键及健能等基本概念，将有助于加深对能源问题的认识。
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2023-11-18
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