作者：《指尖上的探索》编委会
出版社：化学工业出版社
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改变世界的科学百科(套装共9册)试读：
能源革命
我们每天都需要吃一些食物，为我们的身体提供能量，好延续我们的生命并从事各种活动。那些被我们吃下去的米面、蔬菜瓜果等等，都来源于植物。虽然它们外形各异、口味各异，但从本质上来讲，都是存储我们需要的能量的载体。而真正提供能量的是太阳。有了阳光，植物进行光合作用，从而将无机物转化成有机物并存储能量。而那提供能量的源头——太阳，便是一种能源。能源就是能量的来源。
当然，能源并不是只有太阳这一种，在这一部分，就让我们来看看到底什么是能源以及能源相关的基础知识。
A1.什么是能量？
在我们认识能源之前，先来了解一下“能量”。我们跑步需要动能；我们想要灯亮时，需要电能；如果我们还想要长得更高一些，就需要吸收更多食物中的营养物质释放出的能量。能量是人们赖以生存和进行生命活动的基础，是保持人类万物生生不息繁衍前进的源泉，也是维持整个大自然变化平衡的守护者。那么，在整个宇宙都如此重要的能量，在物理学上的定义又是什么呢？事实上，世界所有的事物都是在不断地运动着的，它们能够维持运动状态的原因是它们消耗了一定的“能量”，简称“能”。例如：汽车在奔驰时消耗着动能，电灯亮着消耗了电能。正是这些能量的耗费，才让我们的世界亮丽起来，更显出多姿多彩。而且，当两种物体的运动方式不一样时，我们也可以根据它们耗费能量的多少，比较它们所作出的贡献。
既然能量这么神奇，那它是不是万能的呢？其实，能量是一个非常慷慨又非常自私的家伙。虽然它无私地奉献了自己，为整个人类乃至世界造福，但是，不同的能量却不能共存。两种或多种不同性质的能量，是不会相互协调、共同进步的，如果它们相遇，能量之间就会自动地进行转化、分解。例如：汽车在行驶中，石油的化学能就会自动转化为奔驰的动能，转化不了的也会自动分解掉。这就是能量的“自私”。
1、身体的发育成长需要能量吗？
A.需要
B.不需要
C.因人而异
2、世界上的万事万物都在运动吗？
A.不是
B.是
3、当两种物体的运动方式不一样时，怎样比较谁出力更多？
A.比较它们谁跑得远
B.比较它们谁速度更快
C.比较它们谁耗费的能量多
4、不同形式的能量能在同一运动中共存吗？
A.能
B.不能
正确答案：A B C B
A2.能量都有哪些形式？
我们曾经说过：不同的能量之间是不能共存的，能量之间会转化、分解掉。那么能量和能量之间也有区别吗？能量又有多少不同的种类呢？其实，有多少种不同的运动形式，就会有多少种不同形式的能量。地球上的能量大部分都来源于太阳。按照不同的形式，能量主要可以分为机械能、电磁能、内能、化学能以及核能。其中，机械能就是物体进行机械运动时的能量，它是动能和势能的总和，也就是物体的运动和高度的变化所产生的能量形式。电磁能就是电磁场所具有的能量，是电场能和磁场能的总和。外部的运动会产生能量，物体内部也会有微小的肉眼看不到的分子在运动，这些分子所具有的动能及势能的总和就是内能。还有化学能，它就是化学反应时所释放的能量。而核能一种新型的能源，则是利用了原子的核心裂变或聚变产生的能量。这些不同的形式的能量，虽然表现各异，但是它们之间相互转化，共同构成了能量的世界。
尽管能量有多种不同的形式，但它们之间能够相互转化，这就表明了不同形式的能量在本质上是一样的，也就反映了物质的运动虽然形式不一样，但它们有内在统一的度量方式。
1、地球上的能量大部分来源于哪里？
A.地球本身就存在
B.太阳
C.月亮
2、能量主要分为哪些形式？
A.机械能、电磁能、内能、化学能以及核能
B.机械能、电磁能、化学能以及核能
C.机械能、电磁能、分子能、原子能以及核能
3、物体内部分子运动的动能和势能的总和是什么？
A.机械能
B.电磁能
C.内能
4、下列哪一种是新型能量？
A.机械能
B.化学能
C.核能
正确答案：B A C C
A3.能源是什么？
能源，在《科学技术百科全书》中的定义为：能源是可从其本身获得热、光和动力之类能量的资源。而在《大英百科全书》上又将其定义为：能源是一个包括所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量。能源在不同的百科全书上有着不同的定义，目前就有差不多20种关于能源的定义。但是，仔细分析这些定义，我们可以发现：无论在哪一种定义里，能源似乎都是一个可以向我们提供能量的东西，那么能源到底是什么呢？就让我们一起来探究一下。其实，能源非常简单，它就是大自然无私奉献给我们的，能为我们提供某种形式能量的物质资源，所以，又被我们称为“能量资源”。例如：煤炭、石油、天然气、太阳能、水能和风能等，都是我们可以利用的能源。它们虽然“相貌”不同，但都可以为我们的生产和生活提供不同形式的动力，可以产生巨大的能量。有效的利用它们，可以方便我们社会生活的方方面面。在这些不同类别的能源里，有的我们可以将其转化成需要的能源直接使用，而有些我们需要加工一下才能转化为我们想要的能源。
不同的能源可以提供不同形式的能量，它们都是产生能量的源泉，所以能源的形态也是多种多样的。例如：煤炭燃烧就可以为我们提供热能，而长相不同于煤炭的石油，燃烧就可以为我们提供动能。可见，能源是一种物质，却可以呈现出多种不一样的形式。
1、能源可以为我们提供能量吗？
A.不可以
B.可以
2、燃烧煤炭可以为我们提供哪种能量？
A.电磁能
B.热能
C.核能
3、能源又被称为什么？
A.能量
B.能力
C.能量资源
4、下列哪一项不是能源？
A.石油
B.重力
C.天然气
正确答案：B B C B
A4.人们怎样度量能量？
我们在精力充沛的时候，会觉得身体里好像蕴含了无穷的能量；我们在跑步运动的时候，也会计算自己运动时消耗掉了多少能量；我们每日用手机和电脑也会使它们消耗掉一定的电量。由此可见，能量也是一个可以度量的量，能量也是有大小的。那么，应怎样比较能量的大小呢？我们每次消耗掉能量的形式也不尽相同，不同形式的耗能又是怎样比较多少的呢？事实上，能量是通过做功的多少来比较大小的。什么是“做功”呢？其实“做功”非常简单，例如：物体在一定力的作用下沿着用力的方向运动了一段距离，我们就说这个“力”做了多少“焦耳”的功。所以，衡量能量大小的单位就是焦耳，简称“焦”，也就是平常我们说的消耗了多少焦的能量。
那么电灯泡、电池、电冰箱等这些电器上边怎么没有“焦耳”的影子呢？事实上，这不是电能没有做功，而是我们常用“千瓦时”这个能量单位来作为电量的衡量标准。还有，在营养学上，我们还会使用“卡路里”来计算能量。但是，由于能量的不同形式之间是可以相互转化的，在中国已基本上统一使用“焦耳”来作为能量的度量单位，只是在电能和热量上使用我们惯用的能量单位。
1、关于做功，下列哪一项是正确的？
A.物体在力的作用下沿着力的方向运动了一段距离，我们就说这个“力”做了功
B.物体在力的作用下沿着垂直力的方向运动了一段距离，我们就说这个“力”做了功
C.电能不能做功
2、在中国，使用什么作为能量的度量单位？
A.安培
B.焦耳
C.瓦
3、在电能方面，我们习惯于用什么单位描述电量？
A.焦耳
B.千瓦时
C.卡路里
4、在营养学上，我们习惯用什么单位衡量能量？
A.焦耳
B.千瓦时
C.卡路里
正确答案：A B B C
A5.能量都去了哪里？
人需要吸收能量才能茁壮成长，于是，我们吃掉食物吸收能量，消耗能量，最终排泄出未能吸收掉的能量。那么，这些没有吸收掉的能量，最终去了哪里呢？它们是凭空消失了吗？能量自然是不可能消失的。它只会相互转化，进而传递下去，而整个生态系统能量间的传递及转化就是通过食物链来实现的。那你知道什么是食物链吗？其实，食物链就是自然界内各种生物根据它们之间吃与被吃的关系，一层连接着一层，把世界上所有的生物种类都紧密连接在一起的能量链。高一级的生物会通过吃掉低一级的生物获取低一级生物所蕴含的所有能量，从而将能量传递下去。食物链中主要的生产者是植物，它通过光合作用吸收能量，传递给消费者。而那些没有被我们身体消耗掉的能量会被排泄出体外然后被分解者分解利用。而分解者还能够分解利用消费者的粪便、遗体以及树叶残骸所蕴含的能量。最终，分解者也没有消耗掉的能量就会转化成热量，以二氧化碳的形式在空气中飘荡，还有一部分会埋藏在地下，转化为石油这样的化石能源。
这样我们可能会想，空气中的二氧化碳岂不是越来越多，那么氧气不够了，我们该怎样呼吸呢？其实，植物在进行光合作用时，是吸收二氧化碳释放氧气的，这样空气中的二氧化碳会被再次吸收掉，再生成能量，周而复始，永久的循环下去，是不是很神奇呢？
1、自然界内各种生物之间有什么关系？
A.相互转化
B.吃与被吃
C.完全没有关系
2、食物链中主要的生产者是谁？
A.动物
B.人类
C.植物
3、人类粪便内的能量是不是不能被利用？
A.是
B.不是
4、分解者也没有消耗掉的能量会转化成什么？
A.热量
B.氧气
C.植物
正确答案：B C B A
A6.能量的转换遵循了什么定律？
我们知道不同形式的能量之间是可以相互转化的，而且我们了解到能量也可以向外传递，最终在整个自然界内循环的。那么，能量的传递转换之间还蕴藏着怎样的奥秘呢？能量在自然界内一级一级地传递，最终吸收不了的能量会转变成热量被释放出来。观察这些能量的总量，我们会发现：能量无论转换成怎样的形式存在于大自然内，其总量是不会发生改变的，也就是说，能量既不会凭空消失，也不会随机产生，它通常只能是从一种形式转换为另一种形式，或者从一个物体内传递到另一个物体内，在这一系列的过程中能量的总量是保持不变的。这就是“能量守恒定律”。
关于能量守恒定律有一个很有趣的故事：大约在13世纪，世界上忽然刮起了一阵风潮——制造永动机。根据能量守恒定律，能量的总量是不会改变的，那么如果有一个机器可以运动，给它一个初始的能量，让它运动，那么不需要外界继续再输入能量，能量便会在这个系统内一直传递下去，这个机器就能够不停的运动，这就是永动机。这个看似合理的说法，其实是不成立的。因为运动会遇到摩擦，摩擦会生热也就消耗掉了能量，而完全没有摩擦的平面是不存在的，所以，系统内的能量是不断减少的，运动一会儿后就不足以维持接下来的运动了。只有整个大自然内的能量才是守恒的，所以，永动机永远不可能做成。一种永动机设想
1、“不同形式的能量之间转换，总量会发生改变”，这句话正确吗？
A.正确
B.不正确
2、能量会不会凭空消失？
A.不会
B.会
3、世界上有没有无摩擦的平面？
A.有
B.没有
C.比较少见
4、永动机可以制作成功吗？
A.可以
B.永远不可能做成
C.暂时做不出来
正确答案：B A B B
A7.植物是怎样获得能量的呢？
人人都知道人类通过食物获得能量以维持生存，那么，植物是怎样获得能量生长下去的呢？你可能会回答：当然是从水和土壤中获得，如果人类不给植物浇水，植物就会渴死的！事实上，绿色植物获取能量的最主要途径是“光合作用”，也就是吸收太阳的能量。众所周知，地球上的能源基本上来源于太阳。绿色植物内含有一种化学物质叫做“叶绿素”，这种物质可以吸收太阳光中的能量，所以在有光照的环境下，植物在太阳光提供的能量的帮助下，会把周围空气中的二氧化碳吸收掉，并在体内转化成有机物并释放出氧气，而其中转化生成的有机物就会以能量的另一种形式储存在植物的体内，在植物需要时，被分解释放出能量来，植物就通过这样的“光合作用”来获取能量。其实，光合作用是一个非常复杂的化学过程，就是通过这一系列的转变，才使太阳能以及二氧化碳转化为能量储存在植物体内，而后，能量又通过食草动物把植物吃掉、食肉动物又把食草动物吃掉的过程，在整个食物链内传递，才让这个世界都充满了能量。所以说，绿色植物的光合作用是非常重要的。
你有没有观察到：生长在阳光充足地方的树木比别的地方的植物要旺盛很多。这就是因为在阳光下，植物可以进行更多的光合作用，获取更多的能量，所以长得也就格外茁壮了。
1、绿色植物获取能量的主要途径是什么？
A.吸收水分以及土壤中的营养
B.光合作用
C.呼吸作用
2、绿色植物进行光合作用不需要下列哪些元素？
A.氧气
B.太阳光
C.二氧化碳
3、地球上的能源基本上来源于哪里？
A.月球
B.太阳
C.地球本身
4、下列哪个地方的植物生长会比较茂盛？
A.向阳处
B.背阴处
C.干旱处
正确答案：B A B A
A8.动物怎样获得能量？
通常在我们的印象里动物是通过摄取食物中的营养来获得能量的。你知道动物靠什么获得能量吗？其实呢，动物通过食物只能获取大量的有机物，它主要通过呼吸作用，将体内的这些有机物转化成能量，才能完成一切生命活动！动物的“呼吸作用”，可要比植物的“光合作用”的要求少多了。如果这个动物有鼻子，并且周围的空气内有充足的氧气，那么动物就可以进行“有氧呼吸”，通过鼻子吸收进氧气，体内的有机物（例如：糖类，脂肪等）遇到氧气后就会氧化分解生成二氧化碳排出体外，同时，还会有大量的能量产生。还有一些时候，由于缺少氧气，这时动物就会进行“无氧呼吸”。动物体内的有机物通过体内的一种化学物质“酶”，就可以直接分解出能量，供自身使用。当然，这种情况下释放出的能量较少，也会耗费更多的有机物。
动物通过“呼吸作用”可以将有机物转化为能量供自己使用，还能将氧气一次转化为二氧化碳，让植物再次吸收，这样周而复始，我们的能量之源就可以多次利用了。
1、动物可以进行下列哪一项化学过程？
A.光合作用
B.呼吸作用
C.叶绿素转化
2、呼吸作用都需要氧气吗？
A.需要
B.不需要
C.有时需要有时不需要
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]