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能量轉換與存儲會議

發布時間: 2022-12-12 15:29:53

A. 能量如何轉換與應用

有些能源可以直接使用,而另外一些在使用前需要處理或轉換成二次能量載體。其處理或轉換需求受能量消耗特點的制約,比如,車輛及大部分供暖需求最好採用流體燃料,因為可以嚴格控制其流量及燃燒情況;小規模燃燒最好採用清潔燃料,而大規模燃燒,對燃料清潔度要求相對較低,因其燃燒後能有效地去除污染物;電子產品當然要用電,照明最好也用電。

B. 物質可以轉換成能量,能量可以轉換成物質嗎,那樣不就可以做能量儲存了嗎

愛因斯坦的質能方程說明了能量和物質在一定條件下相互轉化的可能與規律(E=mc²),但是這種轉化必定在非常苛刻的條件,如核裂變和核聚變,都需要提供強大的啟動能量,並且不好控制,至於能量轉化為光能挺容易,但是「光」能否看做物質就比較模糊了(波粒二象性)。總而言之,在一般的化學物理反應之中,遵循物質守恆與能量守恆,利用這個原理本來就可以儲存、釋放能量(如充放電,有機物的形成與燃燒),但是這充其量只能說是物質變化過程中伴隨著能量的轉移(這是普遍存在的),不能說是物質能量相互轉化,你所說的利用質能轉化的「能量儲存」在理論上是有可能的,但在現有的技術條件下顯然是不合算也不可能的,現在只有單方向的將質量轉化為能量的做法:核反應。

C. 有機反應、能量的轉換與儲存

有機化學反應的類型非常多,有些作用過程也十分復雜,本節僅介紹一些廣泛存在的、或與地質體及與地質作用有重要聯系的有機化學反應。

(1)光合作用。一般指綠色植物吸收CO2和H2O、以陽光為能源、以綠色色素(葉綠素)為催化劑來生產碳水化合物和放出遊離氧的有機反應,基本反應式如下:

地球化學

光合作用的實質是光能轉化成化學能並產生自由能較高的還原態,造成H、C、N、S、P等化合物濃度的不平衡分布。反應式(8.1)的反應自由能變化ΔG=2878.6 kJ(688 kcal),反應熱焓ΔH=2815.8 kJ(673 kcal),為吸熱反應。反應自左向右進行必須要有能量的供應,太陽輻射能提供了反應進行的必要條件。當生物死亡埋藏後,機體內的能量被儲存於機體轉化形成的煤、石油、油頁岩和天然氣等中。光合作用既有物理過程,又有化學變化、電子傳遞、能量轉換,實際上並不像上式表示得那樣簡單。前述基本反應是植物和動物中所有有機物質的最初來源,在不斷更新大氣圈中的游離氧方面,光合作用的意義也很重大。

(2)充氧條件下的腐解作用。在有充足游離氧存在的條件下,腐解作用代表了光合作用的反過程。是動植物死亡後,在組織內自溶酶(組織蛋白酶)作用下遺體發生分解、隨後細菌和其他微生物參與完成分解破壞和礦化的總過程。與光合作用一樣,腐解反應也是通過許多復雜步驟進行的,其最終產物是CO2和H2O。有機質燃燒時,腐解反應進行得更加迅速。腐解和微生物的呼吸是同一過程的兩個側面,都是氧或其他含氧無機物(如)作為最終電子受體的生物氧化過程,在呼吸過程中,動物藉此來獲得能量。所以腐解、燃燒和呼吸是保持大氣圈中CO2供應的三個主要過程。地球發展到今天,光合作用與呼吸作用之間已建立起一種動態平衡,即光合作用已不會再增加地球表面的游離氧。

(3)缺氧條件下的腐解作用。在缺氧或近於缺氧的條件下,腐解作用使有機化合物經歷一種部分的內部氧化(燃燒)反應,原化合物中的O與C結合形成CO2,剩餘的碳可能轉變成烴類或與氫結合,少部分的氧可能形成復雜結構的化合物。缺氧腐解反應進行的方向取決於原始物質的性質、溫度、隔絕氧的程度以及存在的細菌類型等。

(4)氧化還原反應。有機物分子內原子間沒有明顯的電子得失,往往是電子對的偏移。通常將有機分子中加氧或脫氫稱為氧化反應,將加氫或脫氧稱為還原反應。如果一種含氧的有機化合物轉變為一種烴,該反應必包含還原反應。如果氫被加入到一種未飽和化合物中形成一種飽和化合物,則該過程也是還原反應。氫被加入的還原反應也常稱為氫化(hydrogenation)。下式為氧化反應的一個例子:

地球化學

(5)聚合反應。低分子化合物結合形成高分子化合物的過程屬聚合反應。簡單烴轉化為復雜烴(形成石油)的反應是典型的聚合反應,在飽和烴類中的這種反應常導致氫作為一種副產品而生成:

地球化學

有機化合物互相結合過程若同時除去小分子化合物,如H2O、HX等,該反應稱為縮合反應。由氨基酸失水縮合形成肽的反應就是縮合反應:

地球化學

縮聚反應是地質體中高分子聚合物(腐殖質和)乾酪根形成過程中最重要的一種反應。

(6)解聚合反應。將大分子分裂為小分子的過程叫做解聚合反應,它是聚合過程的反過程,例如,澱粉分解為糖、蛋白質分解成氨基酸。長鏈烴類通過受熱或催化劑作用(或兩者的共同作用)發生的解聚合反應常被稱為裂解,一種飽和烴的裂解常常產生未飽和的化合物。解聚合反應的簡單例子為辛烷的裂解:

地球化學

(7)加成反應。不飽和烴分子中常含有雙鍵和三鍵,反應中雙鍵斷裂,新的原子或原子團分別加到不飽和鍵兩端的碳原子上,生成飽和的化合物,稱為加成反應。如:

地球化學

有機反應與一般的無機反應有很多不同之處,有機反應的主要特徵是:①起始反應物質一般為復雜的混合物,而不是單一的化合物,並且常常無法確定這些混合物中某些組分的精確化學式;②反應進行得慢且常不完全;③混合物組分反應的一般過程能夠被說明,但每種物質反應的細節常不清楚;④一種復雜有機分子一般能按不同的途徑、在能量粗略相等的不同反應中、在酶的有機催化促成下發生反應,因此,諸如平衡、自由能和氧化電位等概念在有機反應中沒有大的意義,但在實驗室內的有機反應中,由於單個物質能夠分開,若以上變數能夠被控制時上述概念仍可應用。

D. 能量的轉化和轉移是有什麼的

物質運動的形式是多樣的,比如機械運動、化學變化也就是化學運動、光的運動(屬於電磁波)、核運動、熱運動等,它們可以用統一的物理量也就是能量來衡量和等價轉換,對應的能量形式就是機械能、化學能、光能、核能和熱能等。它們之間是可以等價轉換的,但並不是任意隨意的轉換的,是需要條件的。比如電形式的能量需要兩對電動能和電勢能相互寄存才能產生電磁波並在空間傳播開來轉換成電磁能。一張紙片經過氧化反應燃燒就會把儲存的化學能釋放為熱能和光能。而太陽的光能經過光合作用能被地球上的植物把能量轉化成化學能,人類能實現最大規模的能量轉換當然是核聚變的核能了。

我看一個資料說科學是不研究起源和本質的,起源和本質屬於神學、哲學之類的。科學只弄清過程原理,並能可靠的再現過程和結果。所以不知道題主要的是哲學觀點還是科學答案?

E. 生物圈中的能量轉換和能量儲存是怎麼一回事

生物圈中的能量大部分來自光能 化學能
光能 化學能被生產者固定 轉化為化學能 也就是 有機物

生產者所固定的化學能在生物圈中 隨著食物鏈傳遞 傳遞過程中 能量逐級減少

每一個營養級所得到的能量 一部分用來合成生物體自身的結構成分 一部分以熱量的形式散失 還有部分以排泄物的形式流失

至於能量的儲存 我想就是上面所說的合成自身的結構成分

F. 負功與能量儲存

能量守恆
做負功就是所研究系統的能量減少了 那麼能量是不可能消失的 必然是轉換成另外一種形式存儲到系統外了
能量的轉換方式有許多種 不可能一一列舉
總而言之 負功只是系統的能量轉換為外界能量了

G. 生產者、消費者和分解者與能量轉換

生物能的轉換是通過食物鏈來完成的。人們常說「大魚吃小魚、小魚吃蝦米」,這只是食物鏈中很小的一段。其實食物鏈是很復雜的,它依生態環境而異,每個生態環境里都有自己的食物環,為了概略地闡明它,可以依據生物的「功能」,將所有的生物分成三大類:①生產者;②消費者;③分解者。

生物的功能分類和能量轉換示意圖

(1)生產者。指能將無機能轉換成有機能——生物能的生物,如植物和化學自養細菌。

(2)消費者。指以生產者為食物的動物,它們將生產者的能量轉換成自身的能量。

(3)分解者:為能將消費者分解,並將其能量轉化成自身的能量,同時為生產者提供能量的細菌。

在自然界里,生產者將無機能轉換成有機能,供自身生長、發育和繁殖,並將其存儲在體內。消費者在食用生產者後,將生產者的能量轉換成為自身的能量,消費者依靠這種轉換來的能量繁衍、發展和生存。當消費者死亡後,它們的屍體會被分解者分解,分解者在從中獲得其生命進程中所需能量的同時,還為生產者提供「原料」,生產者會利用這些「原料」,通過光合作用把它們轉換成自身的物質——有機碳,即生物能。這樣,能量又「流回」到生產者身上,這就是能量轉換的自然過程。

H. 太陽能廁所的這種能量轉換和儲存方式是

能量轉換是將太陽能轉化為電能,儲存方式是儲存在電容里。

I. 多孔材料用於能量儲存和轉化

把文章當做作業來寫才行,不然永遠開不了頭。

人們對於能源的需求越來越大,電能的儲存和轉化也成為巨大的需求,需要發展新材料來提高電能轉化和儲存的效率。多孔材料因為具有高表面積和大的孔體積可以改善儲能器件的能量密度,功率密度,壽命和穩定性。這篇文章總結多孔材料的制備和他們應用在太陽能電池,太陽能生產燃料,可逆電池,超級電容器和燃料電池中作為電極(催化劑)材料。最後我們提出了研究發展多孔材料中需要克服的問題。

目前,全球80%的能源消耗都是化石能源,化石能源燃燒產生了大量的二氧化碳,進而引起氣候變化和其他嚴重的環境問題。當今發展低碳經濟的重要部分就是尋找可再生能源和環境友好的能源儲存系統。人們在這個方面投入巨大的精力,開展了很多研究,也遇到很多挑戰,主要的挑戰就是開發功能化材料。

多孔材料,或者說介孔材料能夠吸收客體分子在他的內外表面,引起很多人的關注。根據IUPAC,微孔是<2nm,介孔大於2nm,小於50nm,大孔大於50nm。

最開始的圖中,介紹了幾種多孔材料的合成方法,包括,軟模板法,硬模板法,復合模板法,無模板法。復合模板就是同時使用軟模板和硬模板,形成孔徑大小不同的分級多孔材料。無模板法合成介孔材料主要是利用納米粒子的堆積(砌牆)和網狀化學中的誘導(MOF的孔做大)。

太陽能電池

染料敏化太陽能電池

染料敏化太陽能電池中需要結晶度最大化,晶體邊界很小的材料作為工作電極,而目前合成了幾乎為單晶狀態的二氧化鈦多孔材料(揮發誘導自組裝),既提供了大的表面積和孔容,也形成了晶體的形貌(多孔材料一般為無定型),實現了電池效率的提升(相較於之前不使用多孔結構)。

在對電極中,之前一直使用的是pt,存在昂貴和稀少的缺點,且如果電解質中不含碘離子,效率會不高。制備了分級多孔碳材料可以達到和鉑接近的效率,同時其他的多孔結構材料也被制備,效率也很好。相信在不久通過材料的復合可以實現高的電子傳導和催化活性。

鈣鈦礦電池

鈣鈦礦結構做了兩個工作,光吸收和空穴傳導,效率很高,結構如下圖,在其中使用二氧化鈦多孔結構可以有穩定的效果,起到的功能主要是抑制磁滯現象,還可以通過在多孔二氧化鈦上摻雜鋰的元素改善抑制效果。

J. 能量的轉化和轉移具有什麼

能量的轉移與轉化具有方向性。

能量轉化和轉移其實指的就是熱傳導,根據熱力學第二定律的內容,熱傳導的過程是有方向性的。這個過程可以向一個方向自發地進行,但是向相反的方向卻不能自發地進行,因此能量的的轉化和轉移具有方向性。

(10)能量轉換與存儲會議擴展閱讀

熱力學主要是從能量轉化的觀點來研究物質的熱性質,它揭示了能量從一種形式轉換為另一種形式時遵從的宏觀規律。

熱力學是總結物質的宏觀現象而得到的熱學理論,不涉及物質的微觀結構和微觀粒子的相互作用。因此它是一種唯象的宏觀理論,具有高度的可靠性和普遍性。

熱力學三定律是熱力學的基本理論。熱力學第一定律反映了能量守恆和轉換時應該遵從的關系,它引進了系統的態函數——內能。熱力學第一定律也可以表述為:第一類永動機是不可能造成的。

熱學中一個重要的基本現象是趨向平衡態,這是一個不可逆過程。例如使溫度不同的兩個物體接觸,最後到達平衡態,兩物體便有相同的溫度。但其逆過程,即具有相同溫度的兩個物體,不會自行回到溫度不同的狀態。

這說明,不可逆過程的初態和終態間,存在著某種物理性質上的差異,終態比初態具有某種優勢。1854年克勞修斯引進一個函數來描述這兩個狀態的差別,1865年他給此函數定名為熵。

1850年,克勞修斯在總結了這類現象後指出:不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化,這就是熱力學第二定律的克氏表述。幾乎同時,開爾文以不同的方式表述了熱力學第二定律的內容。

用熵的概念來表述熱力學第二定律就是:在封閉系統中,熱現象宏觀過程總是向著熵增加的方向進行,當熵到達最大值時,系統到達平衡態。第二定律的數學表述是對過程方向性的簡明表述。