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热能的来源及重要性

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发布日期:2017-09-08 浏览次数:1108
核心提示:对热能的发展、重要性和热能的需要量进行了有效的分析,热能为我国的发电、采暖、养殖等行业作出了巨大的贡献,逐步得到了加强,取得了显著的进展。地热资源均十分丰富,提供了广泛、优越的资源条件。热能在各行业间的发展取得了效益显著。

热能(thermal energy)是生命的能源。人的每天劳务活动、体育运动、上课学习和从事其他一切活动,以及人体维持正常体温、各种生理活动都要消耗能量。就像蒸汽机需要烧煤、内燃机需要用汽油、电动机需要用电一样。热能与热量不同,热能是状态量,热量是过程量。热量只有在热传递中才会出现。

一、热能的来源

人体的热能来源于每天所吃的食物,但食物中不是所有营养素都能产生热能的,只有碳水化合物、脂肪、蛋白质这三大营养素会产生热能。

人体每时每刻都在消耗能量,这些能量是由所摄取食物的化学能转变而来的。食物中能产生能量的营养素是蛋白质、脂肪、碳水化物,它们经过氧化产生能量,供给机体维持生命、生长发育、从事各种活动的需要。

机体摄入和消耗的能量通常用热量单位“卡”或“千卡”表示。营养学上一般多采用“千卡”。

供给热能的营养素在腆食中所占的比例,可因共特点、在机体中的作用、饮食习惯和各地食品的种类而不同一般情况下,人们膳食中大约总热量的60~70%来自碳水化物,16~25%来自脂肪,10~14%来自蛋白质。

每克营养素产生的热能:每克碳水化合物在体内氧化时产生的热能为16.74千焦耳(4千卡),脂肪每克为37.66千焦耳(9千卡),蛋白质每克为16.74千焦耳(4千卡) 热能的单位。

焦耳与千卡的单位换算:常指能使1升水升高1摄氏度所需的热量,就相当于4.184千焦耳的热能。 1千卡=4.184千焦耳 1千焦耳=0.239千卡。

二、地热资源

地热资源开发利用溉况:随着我国向西部转移的战略目标的实施,中西部地区的地热工作已逐步得到加强,并已取得显著进展。在地热发电、采暖、温室、养殖、康复医疗、提取化工原料、旅游以及瓶装矿泉水等方面已获得广泛利用。

热能1

1、地热发电

我国拥有150℃以上的高温温泉区近百处,集中分布在藏南、滇西和川西地区,成为我国开发利用高温地热能资源最有远景的地区。著名的羊八井地热田是我国兴建的第一座地热电站,自1977年9月建成试验发电以来,装机容量已达25.15MW,占拉萨电网总装机容量的41.5%,在冬季枯水季节,地热发电出力占拉萨电网的60.0%,成为其主力电网之一。朗久电站和那曲电站是我国兴建的第二和第三座电站,其装机容量分别为2.0MW及1.0MW,已停止运行。

2地热采暖

我国地热采暖有很大的增长,尤其在北方,如北京、天津、大港、任丘、大庆、西安、咸阳、开封等地,取得了良好效果,既节约了常规能源,又减少了环境污染。西安地热田勘查工作不断加强,已成井120余眼,供暖面积已过1000000m2。咸阳地热田自1993年打成第一眼地热井以来,现已成井18眼,利用地热采暖的面积已过400000 m2。开封地热田于1991年由河南省地矿厅打井公司施工完成了第一眼地热井,现已打井60余眼,在省内率先进行地热供暖开发,供暖面积达120000m2。

3地热农业利用

我国中西部大部分地区属农业区,无论是山区或平原地区,地热资源均十分丰富,为地热在农牧副渔等方面的广泛利用提供了优越的资源条件。地热资源已有效地利用于温室种植(蔬菜、花卉等)、水产养殖、禽类孵化、育雏、农田灌溉、育秧、繁育水稻等方面,效益显著。利用地热水灌溉农田,不仅能使农作物早熟,而且还能增产。

4地热工业利用

我国中西部地区地热水中含有许多贵重的稀有元素、放射性元素、稀有气体和化合物,如:溴、碘、硼、锂、铷、铯、锶、镭、氦、重水和钾盐等,是国防工业、原子能工业、化工工业及农业不可缺少的原料。仅在化工工业和轻纺工业等方面获得较好的利用。20世纪50年代末,石油部门在四川盆地中部打成一口基准井--蓬基井,揭露了埋藏于盆地深部的热卤水资源,以后陆续打成一批热卤井,除制盐外,还提取溴、碘等化工原料,至今已开采40余年,据调查,该井热卤水矿化度、水化学类型和微量成分的含量变化不大,动态稳定。湖北英山在20世纪70年代,就已将地热水利用于棉织、麻纺、缫丝、制革、制砖、造纸等目的,四川康定毛纺厂利用地热水洗毛;此外,在云南腾冲热海硫磺塘,采用掏洗方法提取硫磺,而在云南洱源县的九台(九气台)温泉区则直接挖取芒硝和自然硫等,均已取得良好效果。

5地热医疗与旅游

由于地热水具有较高的温度、特殊的化学成分、气体成分、少量生物活性离子以及放射性物质等,并在一些地热区形成矿泥,对人体具有明显的医疗、保健作用,用于医疗、保健早为人们所关注。我国地热医疗利用的历史十分悠久,已建立具有一定规模的温泉疗养院200余座。我国中西部的许多地区既拥有医疗矿水资源,又拥有温泉旅游观光资源,不少已成为著名的矿泉旅游疗养胜地。

6矿泉饮料业

我国中西部地区的许多热矿水中,含有锂、锶、溴、碘、锌、硒等微量元素和碳酸气等,已分别达到我国饮用天然矿泉水国家标准,有的不只单项达标,而是多项达标,对人体具有良好的医疗保健作用。矿泉饮料业已取得一定进展,效益显著。

三、热能重要性

营养就是生长发育的"建筑材料" 生长是指细胞的繁殖、增大及细胞间质的增加,表现为全身各部分、各器官、各组织的大小、长短及重量的增加;发育是指身体各系统、各器官、各组织功能的完善。生长主要是量的变化,发育主要是质的变化。生长发育除产生体格方面的生理变化以外,还包括神经系统以及由此引起的心理素质的变化。影响生长发育的主要因素有遗传和营养、疾病、锻炼、生活水平、社会环境、气候因素等,其中营养因素占有十分重要地位。蛋白质、脂肪、糖类及维生素等七大营养素,对生长发育均起着极其重要的作用。例如,构成人体组织的基本单位是细胞,细胞的主要成分是蛋白质。新的组织细胞的构成,细胞的繁殖、增大及细胞间质的增多,都离不开蛋白质。又如碳水化合物、脂肪、鲺等营养素,也都是构成组织细胞的重要成分和生长发育的重要物质基础。 学生的身高、体重发育受膳食结构发生了很大变化,以致1935-1980年期间,日本儿童的生长发育水平来了个加速性提高。由于日本政府十分重视营养,从而使日本成为当今世界的经济强国和长寿之国。以致被世界从多学者概括为:"一顿营养午餐即振兴了日本民族"。我国儿童青少年的生长发育水平,非常显著的为90年代高于60年代高于40年代。这也充分说明了营养因素对中国儿童青少年身高、体重的增长起到了明显的促进作用。 因此,不论是生长还是发育都少不了营养,营养既是决定生长发育潜在水平最终发挥得如何的重要因素,也是影响生长发育最为重要的"建筑材料"。

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四、热能需要量

热能的需要量指的是维持身体正常生理功能及日常活动所需的能量,如低于这个数量,将对身体产生不良影响。人体需要的能量也即包括基础代谢所需的能量、劳动活动所需的能量、消化食物所需的能量等三个方面。对于处在生长发育阶段的儿童青少年,由于身体的新陈代谢特别旺盛,对热能的需要量较高。一个人如果其热量摄入不足,就会使体内贮存的糖逐渐减少,到一定程度时,就将开始动用脂肪,并消耗部分蛋白质,使肌肉和内脏萎缩、消瘦、乏力、体重减轻、变得"骨瘦如柴",各种生理功能受到严重影响,甚至危及生命。在日常生活中,有些学生经常少吃或不吃早餐,由于体内热能不足,使得血糖降低,在上第二节课以后往往产生饥饿感,自觉手足无力,上课时思想不集中。这就是吃的食物不够,能量不足所造成的,日久还会影响生长发育。 但是,如果每天吃过多的糖果、甜食等,使食物的产热量超过需要量,那么多余的能量就会转化脂肪,积聚在皮下组织,使皮下脂肪增厚,体重超过正常范围,会出现肥胖现象。并将成为成年期的高血压、糖尿病、心血管病等器质性疾病的先兆因子。

五、热能与内能的区别

从分子运动论观点看,热能的本质是物体内部所有分子动能(包括分子的平动能和转动能)之和,而内能除包括物体内部所有分子的动能之外,还包括分子间势能的总和,以及组成分子的原子内部的能量、原子核内部的能量、物体内部空间的电磁辐射能等。但在一般热现象中,不涉及分子结构和原子核的变化,并且无电磁场相互作用,化学能、原子能以及电磁辐射能都为常数。因为人们通常研究的是能量之差,所以,这几种内能通常不考虑。因此,内能通常是指物体内部分子无规则运动的动能与分子间势能的总和。可见,热能只是内能中的一部分,把热能与内能等同起来是错误的。

热能只能由高向底单方向传递,也是一种势能,传输的过程做功而消耗了能量。

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