淺析能源技術(shù)對(duì)工業(yè)革命影響

許一格

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

關(guān)鍵詞：能源技術(shù)；社會(huì)發(fā)展；工業(yè)革命

中圖分類號(hào)：G12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）03-0207-01

自遠(yuǎn)古時(shí)代對(duì)火的利用，就揭開了人類對(duì)能源開發(fā)與利用的歷史。一部人類社會(huì)的發(fā)展史也就是一部人類認(rèn)識(shí)能源、利用能源史。18世紀(jì)蒸汽機(jī)的發(fā)明，引發(fā)了世界性的工業(yè)革命；19世紀(jì)電能的大量使用，將人類社會(huì)推進(jìn)到現(xiàn)代文明時(shí)代；20世紀(jì)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(lán)圖?？梢哉f，人類社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步離不開能源物理科學(xué)的發(fā)展進(jìn)步。

1 能源技術(shù)推動(dòng)的工業(yè)革命

1.1 一次能源推動(dòng)工業(yè)革命

以英國(guó)的蒸汽機(jī)發(fā)明為主要代表的第一次工業(yè)革命實(shí)現(xiàn)了從手工業(yè)到機(jī)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(jī)，為機(jī)器提供了更加便利的動(dòng)力來源，極大推動(dòng)了機(jī)器的普及和發(fā)展，推動(dòng)人類文明社會(huì)的進(jìn)步。第一次工業(yè)革命本質(zhì)上是對(duì)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(jī)械能，人類社會(huì)由此進(jìn)入了“蒸汽時(shí)代”[1]。

1.1.1 蒸汽機(jī)技術(shù)

蒸汽機(jī)的工作原理是把蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成做機(jī)械功的往復(fù)式動(dòng)力機(jī)械。為其提供的動(dòng)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(gè)動(dòng)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(huì)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(shí)間，然后進(jìn)入到主閥室，經(jīng)過調(diào)節(jié)控制，高壓蒸汽交替進(jìn)入氣缸的左側(cè)及其右側(cè)，推動(dòng)整個(gè)活塞發(fā)生運(yùn)動(dòng)。蒸汽機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程，提供了源源不斷的動(dòng)力。

1.1.2 瓦特蒸汽機(jī)的應(yīng)用及對(duì)社會(huì)的影響

以一次能源為燃料的蒸汽機(jī)的發(fā)明，對(duì)人類文明影響巨大。首先，以人力、馬力等作為動(dòng)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(jī)為動(dòng)力的蒸汽機(jī)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(jī)的出現(xiàn)極大地推進(jìn)了生產(chǎn)方式的跨越式進(jìn)步。蒸汽機(jī)被廣泛應(yīng)用于紡織、機(jī)械、化工、冶金、采礦等工業(yè)，跨越了人類社會(huì)以水力、畜力以及人力等作為主要?jiǎng)恿Φ臅r(shí)代，開辟了人類社會(huì)以蒸汽機(jī)為動(dòng)力的大機(jī)器新時(shí)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(huì)進(jìn)入了工業(yè)經(jīng)濟(jì)時(shí)代。

1.2 二次能源使人類社會(huì)進(jìn)入電氣時(shí)代

在蒸汽機(jī)推動(dòng)人類社會(huì)不斷進(jìn)步的進(jìn)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(jī)，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(gè)世界的面貌，人類社會(huì)開始邁入“電氣時(shí)代”[2]。

1.2.1 電磁感應(yīng)現(xiàn)象

高中物理知識(shí)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(chǎng)中，會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)稱為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或者感生電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)磁通量變化的場(chǎng)中的導(dǎo)體閉合成回路時(shí)，電動(dòng)勢(shì)會(huì)使電子流動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)然，如果這個(gè)閉合回路為一個(gè)多匝線圈，就是發(fā)電機(jī)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(yùn)動(dòng)時(shí)，就等于電路的一部分內(nèi)的自由電子在磁場(chǎng)中不沿磁感線方向的運(yùn)動(dòng)。因此，自由電子在洛倫茲力的作用下，會(huì)在導(dǎo)體內(nèi)定向運(yùn)動(dòng)，這樣就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)然，如果不是閉合回路，兩端就會(huì)積聚電荷產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

1.2.2 電能的應(yīng)用及對(duì)社會(huì)的影響

以二次能源電能的出現(xiàn)，發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)及其日常生活，推動(dòng)了人類社會(huì)進(jìn)入電氣時(shí)代。首先，電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，電力替代蒸汽機(jī)，成為帶動(dòng)機(jī)器的新動(dòng)力。制造業(yè)中電氣機(jī)械設(shè)備，包括機(jī)床、沖床、切割機(jī)等自動(dòng)化生產(chǎn)線，在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，使生產(chǎn)效率更高，生產(chǎn)精度更準(zhǔn)確。其次，電力技術(shù)照亮了世界和推動(dòng)了電訊事業(yè)的空前發(fā)展。人類社會(huì)出現(xiàn)了五光十色的霓虹燈，留聲機(jī)給人類社會(huì)帶來音樂，電話機(jī)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(huì)的生活方式，改變了社會(huì)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(bǔ)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(huì)迫切需要新能源技術(shù)來滿足日益增長(zhǎng)的能源消費(fèi)需求，減少溫室氣體排放，建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)。

例如，納米材料技術(shù)的利用，可使太陽(yáng)能發(fā)電成本再降低40%，使其成為一種廉價(jià)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(gè)“黑金”，納米技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新加快了電池存儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)突破，新能源時(shí)代將加快到來。美國(guó)的特斯拉以及我國(guó)的比亞迪新能源電動(dòng)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(jìn)入黃金期，新能源科技迅猛發(fā)展強(qiáng)力推動(dòng)“新能源時(shí)代”的加快到來，新能源革命的到來可能會(huì)超過預(yù)期。

參考文獻(xiàn)

[1]王建新.淺談傳統(tǒng)能源在社會(huì)發(fā)展進(jìn)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）.