科普-中华学生百科全书-第196部分

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长。磁流体发电机启动很迅速，从点火到大量发电，仅仅需要几十秒钟，要
使它停止运动，也只需很短的时间。
　　　　现在，磁流体发电的基础研究已基本结束，进入了工业性试验的阶段，
尽管如此，磁流体发电机还有许多问题有待进一步解决。

　　　　　　　“超导”研究成功

　　　　电是什么？电是电子的流动。有些材料允许电顺利通过，有些材料却不
允许，正如有些马路允许车辆行驶，有些马路不允许车辆通过一样。允许电
顺利通过的材料叫导体，很难让电通过的材料叫绝缘体。一般来说，金属都
是导体，非金属都是绝缘体。
　　　　船在水中航行要克服水的阻力，飞机在空中飞行有空气阻力，人在地上
行走要克服鞋与地面之间产生的阻力——摩擦力。同样，电在金属材料内部
流动时也有阻力，这种阻力叫做电阻。电阻大小跟温度高低密切相关，例如，
水银、铅的电阻随着温度降低而逐渐变小，到了…269℃时，它们的电阻小到
几乎没有。
　　　　金属没有电阻现象的，科学上把它叫做超导。这种超导现象，早在　100
多年前就被荷兰科学家昂尼斯发现了。
　　　　多年来，随着科学的发展，人们做了大量的工作，探索超导的奥秘。
　　　　曾有一位美国科学家用铅作为材料，做了一个封闭的圆环，并把它放在
超低温的环境中，也就是使铅处于超导的状态。接着，他又将一定量的电流
通入铅环，然后切断电源，使电流在铅环中没有休止地流动下去。过了几年，
当这位科学家再去测量铅环的电流时，他惊异地发现，电流依旧跟过去一样，
没有明显的减弱。这说明了电流在超导体中没有损耗，是可以永远地保存下
去的。
　　　　这个实验给人们非常巨大的启示。在日常生活中，一天　24　小时里的用电
量是不相同的，白天和傍晚用电量最大，到了深夜就大大地减少了。我们现
在的发电厂，不可能做到白天发电多、深夜发电少，所以到了深夜，发出来
的电往往会浪费掉。假如有一个很大的电力仓库，能够及时地把余下的电能
储存起来，到了需要的时候再放出来，那该有多好啊！
　　　　科学家设想在地下很深的地方挖一个大坑，它的直径有　100　多米，又分
成上中下三层，在里面充满着超低温的液态氦气，把超导金属做成的线圈浸
没在里面。平时，可以把多余的电能储存到超导线圈里去，当需要时，再把
电取出来使用。由于电能没有损耗，所以能长期地储存下去。
　　　　科学家已着手研究、制造可以储存　100　万度电的超导设备，只要制造成
功，人们就再也不会为用电的不平衡而伤脑筋了。
　　　　电是从发电厂的发电机发出来的，由于发电机所用的导线是用金属铜、
铝制成，在常温下电在金属导线中流过时，会因电阻而使导线发热，变成热
量，无形中能量跑掉了。所以，发电厂发出来的电只有　90％供我们使用，10
％被发电机本身消耗掉了。
　　　　如果发电机的导线是用超导金属做成的，就可以使发电机的效率提高到
98％，而且发电机也不必造得很大。目前世界上已经制造成功　1　万千瓦功率
的超导发电机，到本世纪末，会有　2000　万千瓦大功率超导发电机问世。它可

以供应一个现代化大城市的全部用电。
　　　　21　世纪，输电线和变压器都可能用超导金属制成，超导电缆和超导变压
器的问世，更能为人类节约巨大的电能。

　　　　　　　　　　　　　　束能

　　　　在当今世界，不管我们在地球上哪一个角落，打开收音机，就能聆听到
自己喜爱的新闻、音乐、戏曲等各种节目。在收听这些节目时，不知你们是
否想到过：这节目是从哪儿来的，是谁把它们送到我们耳朵里的？
　　　　这些节目是由电台预先制作好，然后，由无线电发射机，以无线电波的
形式定向传播出去。无线电波的波长有不同，人们把它们分为长波、中波、
短波、微波等。收音机接收不同波长的无线电波，把它们变成节目。
　　　　如果我们用放大镜把太阳聚成一点，提高太阳光的能量，就能点燃火柴、
纸片。同样，科学家通过聚焦技术，把无线电波紧缩在一起，成为一种能，
这种能叫做束能。
　　　　束能理论最早是在　19　世纪，由大科学家赫兹和泰拉斯提出来的。现在，
这个理论已发展成熟，进入实用阶段。
　　　　微波是波长很短的无线电波。第二次世界大战后，随着微波技术的发展，
科学家首先对微波聚焦，使它们成为微波束能。20　世纪　70　年代，美国计划
在卫星上建造太阳能电站。电站上有两块巨大的矩形电池帆板，它们将太阳
光转换成电。在电池帆板之间的微波辐射天线将电通过波发生装置变成微波
能，再由微波天线聚成微波束能，发射到地面。地面接收站把接收天线收到
的微波束能转换成电，供人们使用。
　　　　目前，科学家对束能的研究，主要集中在建立地面微波束能站方面，为
各种飞行器提供束能动力。
　　　　加拿大制造了一架利用微波束能作燃料的试验飞机。飞机机翼下面有天
线，专门接受地面微波站发射的微波束能，然后，将微波束能转变成电，用
作飞机动力。这架飞机在空中飞行几个月，像一个低空飞行的通信卫星，既
可以监视地球大气层中的各种危险气体，又可成为无线电通信转播站。
　　　　美国航天署打算设计一种小型束能宇宙飞船，能载　5　名宇航员，船重　6
吨，升空十分方便，从简易场地起飞，只需三四分钟就可以进入运行轨道。
美国科学家还设计了一种大型无人驾驶束能飞机，能在离地面　19．2　千米的高
空飞行，携带　67．5　千克重的各种仪器设备，持续飞行　90　天。这架束能飞机
的任务是监测地球环境。
　　　　束能是一种新型能源，正受到人们越来越多的重视。

　　　　　　　　　　　　　　潜能

　　　　天上星星亮晶晶，数也数不清。科学家们把这些星分成恒星、行星、卫
星、彗星、流星等。
　　　　恒星本身发出光和热，我们的太阳就是恒星。由于过去人们认为恒星的
位置是固定不动的，所以，把它们叫做恒星，实际上，恒星也在运动。许许
多多的恒星组成一个集合体，就像动物世界中的动物群、密林里的植物群，
科学家们把它们称为星系，比如银河系。

　　　　我们知道，自然界的生物都有生有死，只是各种生物的寿命长短不一样。
其实，自然界的物质都在不停地运动着，恒星也不例外，它们也有产生的过
程，也有消亡的过程。
　　　　我们日常生活中，除了用煤气、液化气烧菜煮饭以外，还有许多家庭在
使用煤炉，比如用煤做成煤饼或煤球放在炉内作为燃料燃烧，放出光和热。
当煤燃烧完了，就不会产生光和热，而变成一堆煤灰了。恒星能发出光和热，
也是因为它内部的燃料在燃烧。恒星内部的燃料不是煤，而是原子核，通过
原子核的聚变反应，产生大量的光和热。当恒星内部的核燃料用完了，它的
剩余物质被紧紧地挤压在一起，压缩得非常紧密，连光都只能进，不能出，
不能离开它们的表面。科学家把这种剩余物质叫做黑洞。恒星老了，衰退了，
收缩成黑洞。
　　　　在漫无边际的宇宙中，黑洞是一个孤立的天体，只有网球那样大小，但
它的重量却跟地球差不多。人的肉眼是看不见它们的，即使科学家用天文望
远镜也看不见它们，人们只能通过黑洞的巨大吸引力，才能确定它的存在。
　　　　黑洞有巨大的吸引力，如果宇宙飞船、航天飞机飞过黑洞，就会立刻消
失。凡是在黑洞附近的物质，都被它吸进去，消失得无影无踪。
　　　　黑洞似乎很可怕，可是，经过科学家们的研究，找到了一种开发和利用
黑洞的能量的方法：把生产原子能的核反应堆放到黑洞上去。人们把核燃料
发射到黑洞上，由黑洞内巨大的引力压缩核燃料，迫使其实现核聚变反应，
释放巨大的能量，人造卫星电站接收能量反射到地面。科学家把这种能量称
做潜能。
　　　　潜能的开发利用，是一项巨大的星际工程。为使这一工程成功，人类要
付出惊人的代价。尽管科学家在地球上还没有实现这样的任务，但是，一旦
这项工程成功了，那就能源源不断地获得非常巨大的能量，而且是一本万利
的。

　　　　　　　　　精打细算话节能

　　　　当今世界，人们一方面感到能源紧张，另一方面却又在“耗油如水”，
浪费能源的现象比比皆是。近几十年来，人们虽然已经注意节能，但还远远
不够。在节能方面，蛇倒是冠军。
　　　　让我们先来看一些实验结果吧。把刚寻来的小蝮蛇关起来，不给食也不
给水，它能饿　107　天；若只给水，它能坚持　392　天。在日本，一个实验室内
关着两条眼镜蛇，在只给水的情况下，饿了　3　年零　2　个月还安然无恙。巴黎
动物园的一条蟒蛇连续饿了　4　年零　1　个月，依然还活着。可见，蛇减少能量
消耗的本领是多么高超呵！而且，这种本领与其体重成正比，体重越大，减
少能量消耗的本领越强。蛇为什么具有这种超常的节能本领呢？首先，它能
充分利用能源。它从得到的能源中吸收能量的效率是非常高的。以蝮蛇为例，
它吃进一只小动物，几天之后，体重就净增加了小动物体重的　1／3　左右。其
次，它又能充分节能。为了节能，它实行冬眠制。比如安徽的红点锦蛇，历
时　5　个多月的冬眠后，其体重只减少了　2％。此外，它的体温是可变的，这
就又省却了为调节体温而消耗的能量。为什么给水后它就能更好的节能呢？
因为，水是运送能量，完成新陈代谢必不可少的“润滑剂”。若不给水，它
就只能从“库存”的蛋白质等特质中“挤”出水来使用。我们能不能从仿生

学的角度，在能源技术领域发挥聪明才智，研究出一些更科学更有效的节能
之术呢？能或否，有的答案在现在的科学家的头脑里，有的却可能在你们—
—可爱的读者，21　世纪的科学家手里。
　　　　目前，人们普遍把节能看做是与石油、天然气、煤炭和核能并列的第五
大能源。世界各国都已把节能作为重要国策，正在积极研究和开发节能新技
术。
　　　　提到节能，人们首先会想到在工业、农业、交通运输、商业和日常生活
中节约用电和节约用油等。是的，这里面也确实大有文章可做。在　1973　年的
能源危机中，许多国家这样做了，也的确取得了很大的成绩。然而，必须指
出，节能并不是强迫忍耐、缩减需求，降低正常的生产和生活水平，而是依
靠技术开发，减少能量损失，提高能源利用率。也就是说，节能技术的实质
和核心是不断提高能源的利用效率。有人作过估算，“如果美国打算认真致
力于节能，就有可能比现在少消耗　30％～40％的能量，而且依然能享受同样
的、甚至更高标准的生活内容。”
　　　　事实也告诉我们，要想大量节能，实现真正有效的节能，也必须在提高
能量转换效率上找出路。目前，燃料能源的浪费最大。目前能量的使用通常
是将燃料的热能先转换成机械能，再变为电能。可是热机把热转换成机械能
的效率非常低，虽然不断改进和提高，所获热能仍然只有　25％～30％，大部
分热能都因散失而白白浪费掉了。从热力学上分析，热机效率不可能提高到
50％以上。所以，必须开发能量转换新技术。从迄今为止已研究出来的成果
看，有希望取代热机的新技术是磁流体发电和燃料电池。磁流体发电的热电
转换效率可达　55％以上，燃料电池的化学能转换成电能的效率则高达　75％以
上。
　　　　煤炭的气化和液化是通过革新燃烧技术提高能源利用效率的另一个有效
途径。煤直接燃烧缺点很多。首先是燃烧不完全，热能利用率低；其次是体
积大、笨重，运输、储存、加工和使用都很不方便，在我国，煤炭的运输量
就占去了大约　60％的运输力；此外，煤直接燃烧，还会造成大面积的环境污
染，因为煤在燃烧过程中有大量的二氧化碳和二氧化硫等有害气体逸出。大
气中的二氧化碳浓度增加会使地球温度升高；二氧化碳会形成酸雨降落到地
面，使湖泊里的水生物死亡，甚至绝迹，以及使土质恶化，农作物显著减产。
如果把煤炭变成气体或液体就能较好地解决这些问题。
　　　　怎样才能把煤炭变成气体或液体呢？现在人们已经研究出了很多方法。
其中，最常用的工艺是：先将煤块粉碎成极细的粉末，然后放入气化炉中，