能源就是向自然界提供能量轉(zhuǎn)化的物質(zhì)(礦物質(zhì)能源，核物理能源，大氣環(huán)流能源，地理性能源)。能源是人類活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。在某種意義上講，人類社會(huì)的發(fā)展離不開優(yōu)質(zhì)能源的出現(xiàn)和先進(jìn)能源技術(shù)的使用。在當(dāng)今世界，能源的發(fā)展，能源和環(huán)境，是全世界、全人類共同關(guān)心的問題，也是美國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要問題。今天學(xué)習(xí)啦小編為大家精心準(zhǔn)備的是中學(xué)物理：能源與可持續(xù)發(fā)展相關(guān)知識(shí)點(diǎn)匯編。內(nèi)容僅供參考，歡迎閱讀。

　　能源與可持續(xù)發(fā)展知識(shí)歸納：

　　1. 人類開發(fā)利用能源的歷史：火→化石能源→電能→核能。

　　2.能源的種類很多，從不同角度可以分為：一次能源和二次能源;可再生能源和不可再生能源;常規(guī)能源(傳統(tǒng)能源)和新能源;清潔能源和非清潔能源等。

　　3.核能獲取的途徑有兩條：重核的裂變和輕核的聚變(聚變也叫熱核反應(yīng))。原子彈和目前人類制造的核電站是利用重核的裂變釋放能量的，而氫彈則是利用輕核的聚變釋放能量的。

　　4.核電站主要組成包括：核反應(yīng)堆、熱交換器、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)等。

　　5.太陽能是由不斷發(fā)生的核聚變產(chǎn)生的，地球上除核能、地?zé)崮芎统毕芤酝獾乃械哪芰浚瑤缀醵紒碜蕴枴Ｈ祟惱锰柲艿娜N方式是：①光熱轉(zhuǎn)換(太陽能熱水器);②光電轉(zhuǎn)換(太陽能電池);③光化轉(zhuǎn)換(綠色植物)。

　　6.能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律：能量既不會(huì)憑空消滅，也不會(huì)憑空產(chǎn)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，其總量保持不變。

　　7.能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化具有方向性。輸出的有用能量

　　轉(zhuǎn)換的能量

　　8.能量轉(zhuǎn)換裝置的效率= ——————————×100%

　　輸入的總能量.

　　能源危機(jī)

　　由于石油、煤炭等目前大量使用的傳統(tǒng)化石能源枯竭，同時(shí)新的能源生產(chǎn)供應(yīng)體系又未能建立而在交通運(yùn)輸、金融業(yè)、工商業(yè)等方面造成的一系列問題統(tǒng)稱能源危機(jī)。

　　根據(jù)經(jīng)濟(jì)學(xué)家和科學(xué)家的普遍估計(jì)，到本世紀(jì)中葉，也即2050年左右，石油資源將會(huì)開采殆盡，其價(jià)格升到很高，不適于大眾化普及應(yīng)用的時(shí)候，如果新的能源體系尚未建立，能源危機(jī)將席卷全球，尤以歐美極大依賴于石油資源的發(fā)達(dá)國家受害為重。最嚴(yán)重的狀態(tài)，莫過于工業(yè)大幅度萎縮，或甚至因?yàn)閾屨际Ｓ嗟氖唾Y源而引發(fā)戰(zhàn)爭(zhēng)。

　　為了避免上述窘境，目前美國、加拿大、日本、歐盟等都在積極開發(fā)如太陽能、風(fēng)能、海洋能(包括潮汐能和波浪能)等可再生新能源，或者將注意力轉(zhuǎn)向海底可燃冰(水合天然氣)等新的化石能源。同時(shí)，氫氣、甲醇等燃料作為汽油、柴油的替代品，也受到了廣泛關(guān)注。目前國內(nèi)外熱情研究的氫燃料電池電動(dòng)汽車，就是此類能源中介應(yīng)用的典型代表。

　　能源是整個(gè)世界發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的最基本的驅(qū)動(dòng)力，是人類賴以生存的基礎(chǔ)。自工業(yè)革命以來，能源安全問題就開始出現(xiàn)。1913年，英國海軍開始用石油取代煤炭作為動(dòng)力時(shí)，時(shí)任海軍的邱吉爾就提出了“絕不能僅僅依賴一種石油、一種工藝、一個(gè)國家和一個(gè)油田”這一迄今仍未過時(shí)的能源多樣化原則。伴隨著人類社會(huì)對(duì)能源需求的增加，能源安全逐漸與政治、經(jīng)濟(jì)安全緊密聯(lián)系在一起。兩次世界大戰(zhàn)中，能源躍升為影響戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)局、決定國家命運(yùn)的重要因素。法國克萊蒙梭曾說，“一滴石油相當(dāng)于我們戰(zhàn)士的一滴鮮血”。可見，能源安全的重要性在那時(shí)便已得到國際社會(huì)普遍認(rèn)可。20世紀(jì)70年代爆發(fā)的兩次石油危機(jī)使能源安全的內(nèi)涵得到極大拓展，特別是1974年成立的國際能源署正式提出了以穩(wěn)定石油供應(yīng)和價(jià)格為中心的能源安全概念，西方國家也據(jù)此制定了以能源供應(yīng)安全為核心的能源政策。在此后的二十多年里，在穩(wěn)定能源供應(yīng)的支持下，世界經(jīng)濟(jì)規(guī)模取得了較大增長(zhǎng)。但是，人類在享受能源帶來的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步等利益的同時(shí)，也遇到一系列無法避免的能源安全挑戰(zhàn)，能源短缺、資源爭(zhēng)奪以及過度使用能源造成的環(huán)境污染等問題威脅著人類的生存與發(fā)展。

　　目前世界上常規(guī)能源的儲(chǔ)量有的只能維持半個(gè)世紀(jì)(如石油)，最多的也能維持一、兩個(gè)世紀(jì)(如煤)人類生存的需求。

　　今天的世界人口已經(jīng)突破60億，比上個(gè)世紀(jì)末期增加了2倍多，而能源消費(fèi)據(jù)統(tǒng)計(jì)卻增加了16倍多。無論多少人談?wù)?ldquo;節(jié)約”和“利用太陽能”或“打更多的油井或氣井”或者“發(fā)現(xiàn)更多更大的煤田”，能源的供應(yīng)卻始終跟不上人類對(duì)能源的需求。當(dāng)前世界能源消費(fèi)以化石資源為主，其中中國等少數(shù)國家是以煤炭為主，其它國家大部分則是以石油與天然氣為主。按目前的消耗量，專家預(yù)測(cè)石油、天然氣最多只能維持不到半個(gè)世紀(jì)，煤炭也只能維持一、兩個(gè)世紀(jì)。所以不管是哪一種常規(guī)能源結(jié)構(gòu)，人類面臨的能源危機(jī)都日趨嚴(yán)重。

　　當(dāng)前世界所面臨的能源安全問題呈現(xiàn)出與歷次石油危機(jī)明顯不同的新特點(diǎn)和新變化，它不僅僅是能源供應(yīng)安全問題，而是包括能源供應(yīng)、能源需求、能源價(jià)格、能源運(yùn)輸、能源使用等安全問題在內(nèi)的綜合性風(fēng)險(xiǎn)與威脅。

　　就可預(yù)見的未來來看，汽車不會(huì)大量減少的，但是石油危機(jī)的確會(huì)對(duì)汽車業(yè)有一定的影響，比如開發(fā)新型汽車(像混合動(dòng)力、燃料電池、氫動(dòng)力、太陽能等)以減輕對(duì)石油的依賴，減少一些不必要的汽車使用(主要是指私家車)以節(jié)約燃料等，但是總的來看不用擔(dān)心汽車減少這個(gè)問題。

　　趨勢(shì)

　　部分可再生能源利用技術(shù)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，并在世界各地形成了一定的規(guī)模。目前，生物質(zhì)能、太陽能、風(fēng)能以及水力發(fā)電、地?zé)崮艿鹊睦眉夹g(shù)已經(jīng)得到了應(yīng)用。

　　國際能源署(IEA)對(duì)2000～2030年國際電力的需求進(jìn)行了研究，研究表明，來自可再生能源的發(fā)電總量年平均增長(zhǎng)速度將最快。IEA的研究認(rèn)為，在未來30年內(nèi)非水利的可再生能源發(fā)電將比其他任何燃料的發(fā)電都要增長(zhǎng)得快，年增長(zhǎng)速度近6%在2000～2030年間其總發(fā)電量將增加5倍，到2030年，它將提供世界總電力的4.4%，其中生物質(zhì)能將占其中的80%。

　　目前可再生能源在一次能源中的比例總體上偏低，一方面是與不同國家的重視程度與政策有關(guān)，另一方面與可再生能源技術(shù)的成本偏高有關(guān)，尤其是技術(shù)含量較高的太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能等據(jù)IEA的預(yù)測(cè)研究，在未來30年可再生能源發(fā)電的成本將大幅度下降，從而增加它的競(jìng)爭(zhēng)力。可再生能源利用的成本與多種因素有關(guān)，因而成本預(yù)測(cè)的結(jié)果具有一定的不確定性。但這些預(yù)測(cè)結(jié)果表明了可再生能源利用技術(shù)成本將呈不斷下降的趨勢(shì)。

　　中國政府高度重視可再生能源的研究與開發(fā)。國家經(jīng)貿(mào)委制定了新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“十五”規(guī)劃，并制定頒布了《中華人民共和國可再生能源法》，重點(diǎn)發(fā)展太陽能光熱利用、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能高效利用和地?zé)崮艿睦谩＝陙碓趪业拇罅Ψ龀窒拢覈陲L(fēng)力發(fā)電、海洋能潮汐發(fā)電以及太陽能利用等領(lǐng)域已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。

　　新能源(或稱可再生能源更貼切)主要有：太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能等。生物質(zhì)能在經(jīng)過了幾十年的探索后，國內(nèi)外許多專家都表示這種能源方式不能大力發(fā)展，它不但會(huì)搶奪人類賴以生存的土地資源，更將會(huì)導(dǎo)致社會(huì)不健康發(fā)展;地?zé)崮艿拈_發(fā)和空調(diào)的使用具有同樣特性，如大規(guī)模開發(fā)必將導(dǎo)致區(qū)域地面表層土壤環(huán)境遭到破壞，必將引起再一次生態(tài)環(huán)境變化;而風(fēng)能和太陽能對(duì)于地球來講是取之不盡、用之不竭的健康能源，他們必將成為今后替代能源主流。

　　太陽能發(fā)電具有布置簡(jiǎn)便以及維護(hù)方便等特點(diǎn)，應(yīng)用面較廣，現(xiàn)在全球裝機(jī)總?cè)萘恳呀?jīng)開始追趕傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電，在德國甚至接近全國發(fā)電總量的5%-8%，隨之而來的問題令我們意想不到，太陽能發(fā)電的時(shí)間局限性導(dǎo)致了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，如何解決這一問題成為能源界的一大困惑。

　　風(fēng)力發(fā)電在19世紀(jì)末就開始登上歷史的舞臺(tái)，在一百多年的發(fā)展中，一直是新能源領(lǐng)域的獨(dú)孤求敗，由于它造價(jià)相對(duì)低廉，成了各個(gè)國家爭(zhēng)相發(fā)展的新能源首選，然而，隨著大型風(fēng)電場(chǎng)的不斷增多，占用的土地也日益擴(kuò)大，產(chǎn)生的社會(huì)矛盾日益突出，如何解決這一難題，成了我們又一困惑。

　　早在2001年，MUCE就為了開拓穩(wěn)定的海島通信電源而開展一項(xiàng)研究，經(jīng)過六年多研究和實(shí)踐，終于將一種成熟的新型應(yīng)用方式MUCE風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)向社會(huì)推廣，這種系統(tǒng)采用了我國自主研制的新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)(H型)和太陽能發(fā)電進(jìn)行10：3地結(jié)合，形成了相對(duì)穩(wěn)定的電力輸出。在建筑上、野外、通信基站、路燈、海島均進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，獲得了大量可靠的使用數(shù)據(jù)。這一系統(tǒng)的研究成果將為我國乃至世界的新能源發(fā)展帶來了新的動(dòng)力。

　　新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)(H型)突破了傳統(tǒng)的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動(dòng)風(fēng)速高、噪音大、抗風(fēng)能力差、受風(fēng)向影響等缺點(diǎn)，采取了完全不同的設(shè)計(jì)理論，采用了新型結(jié)構(gòu)和材料，達(dá)到微風(fēng)啟動(dòng)、無噪音、抗12級(jí)以上臺(tái)風(fēng)、不受風(fēng)向影響等性能，可大量用于別墅、多層及高層建筑、路燈等中小型應(yīng)用場(chǎng)合。以它為主建立的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，具有電力輸出穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)性高、對(duì)環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，也解決了太陽能發(fā)展中對(duì)電網(wǎng)沖擊等影響。

　　隨著能源危機(jī)日益臨近，新能源已經(jīng)成為今后世界上的主要能源之一。其中太陽能已經(jīng)逐漸走入我們尋常的生活，風(fēng)力發(fā)電偶爾可以看到或聽到，可是它們作為新能源如何在實(shí)際中去應(yīng)用?新能源的發(fā)展究竟會(huì)是怎樣的格局?這些問題將是我們?cè)诮窈蠛荛L(zhǎng)時(shí)間里需要探索的。