能源
能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源，是指能够直接取得或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源，包括煤炭、原油、天然气、煤层气、水能、核能、风能、太阳能、地热能、生物质能等一次能源和电力、热力、成品油等二次能源，以及其他新能源和可再生能源。
能源是人类活动的物质基础，人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。如今，能源的发展，能源和环境，是全世界人类共同关心的问题。
最初的能源：对人类来说，肌肉力量是最初的能源。在距今数万年前的原始时代，人类已懂得利用火的热能，并驯养动物以利用兽力等。大约公元前4000年，人类开始使用帆船，说明当时的人已经懂得了利用风能。
化石燃料：也叫矿石燃料，是一种碳氢化合物或其衍生物。化石燃料所包含的天然资源有煤炭、石油和天然气，化石燃料的运用能使大规模工业得到发展。到目前为止，世界各国所用的燃料几乎都是化石燃料，即石油、天然气和煤。
然而，自然界经历几百万年逐渐形成的化石燃料，可能在几百年内全部被人类消耗殆尽。
煤炭：一种固体可燃有机岩，是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物，俗称煤炭。
中国是世界上最早利用煤的国家。17世纪末，蒸汽机发明以后，历史正式进入煤炭时代，煤炭被誉为黑色的金子、工业的食粮。煤炭储量巨大，加之科学技术飞速发展，煤炭汽化等新技术日趋成熟，煤炭将成为人类生产生活中的无可替代的能源之一。
太阳能
太阳蕴藏着巨大能量。在太阳内部进行的由“氢”聚变成“氦”的原子核反应，不停地释放出巨大的能量，并不断向宇宙空间辐射能量，这种能量就是太阳能。
太阳内部的这种核聚变反应，可以维持几十亿至上百亿年的时间。太阳每秒钟照射到地球上的能量，相当于燃烧500万吨煤释放的热量，地球上几乎所有能源都来自太阳。可以说，太阳是人类的“能源之母”，没有太阳能，就没有人类的一切。
经过长期研究，科学家们发现，太阳内无时无刻不在进行着核聚变反应，每秒钟约有400万吨氢转化为氦，并以巨大的功率向周围空气辐射能量，其中约二十亿分之一能到达地球的大气高层。
太阳能发电站：通常太阳能发电站属于太阳能热力发电站，也就是把太阳的辐射聚集起来变成热能，热能再变成机械能，再将机械能变为电能。这种发电站的主要工作环节包括集热过程、输热过程、蓄热和热交换的储热过程、热能转化为机械能过程和机械能转化为电能过程。
太阳能飞机：以太阳辐射作为推进能源的飞机，称为太阳能飞机。
太阳能飞机的动力装置由太阳能电池组、直流电动机、减速器、螺旋桨和控制装置组成。
20世纪80年代初，美国研制出太阳挑战者号单座太阳能飞机。这架飞机于1981年7月由巴黎成功飞到英国，平均时速54千米，航程290千米。2007年11月，瑞士展出了“阳光脉动”太阳能飞机样机。该机预计在2011年开始环球飞行，它将是太阳能飞机历史上首次载人作昼夜、长距离的飞行。
太空太阳能电站：在大气层以上接受太阳能，要比地面接收多好几倍。所以，人们就设想将太阳能发电站搬到太空去，如同发射通讯卫星那样，把太阳能发电装置送到离地球约3.6万千米的轨道上，让它在外层空间始终跟踪太阳的光热。
太阳能电池：太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来，就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。
太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性的优点。太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用，不会引起环境污染。
太阳帆：太阳帆是利用太阳光的光压进行宇宙航行的一种航天器。由于其推力很小，所以不能为航天器从地面起飞，但在没有空气阻力存在的太空，这种小推力仍然能为有足够帆面面积的太阳帆提供巨大的加速度。如先用火箭把太阳帆送入低轨道，则凭借太阳光压的加速，它可从低轨道升到高轨道，甚至加速到第二、第三宇宙速度，飞离地球，飞离太阳系。如果帆面直径为300米，可把0.5吨质量的航天器在200多天内送到火星；如果直径大到2000米，可使5吨质量的航天器飞出太阳系。
小知识
太阳能人工湖
科学家研究发现，淡水湖在白天经过太阳晒后，夜晚会将积蓄的热散掉。表面的湖水先冷却，比重加大而下沉，下面的水温高，相对来说比重小就上浮，并把热量散掉，这样循环的结果，湖水上下温度就逐渐一样了。而盐水湖就不同，表面的水即使温度下降也不下沉，因为下层的湖水含盐量高，比重大，不会上浮，这样湖底的热量就带不到湖面向空气中散失。因此，盐水湖被太阳晒久后，湖底的温度会越积越高，而难以通过湖水将热再散发出去。
根据这一区别，科学家们尝试着利用盐水湖储存太阳能。1948年，以色列一位太阳能专家设想利用人造盐水湖收集和储存的太阳能取暖和发电。20世纪60年代初，以色列政府按照这一设想在死海岸边建立了一个625平方米的人工小湖，湖水中的盐分模仿天然盐水湖中的成份。在太阳照射下，这个人工湖在80厘米深处的水温达到了90℃。
1987年，日本也建成了一个人工热水湖，面积为1500平方米。利用湖中的热水，既可供热取暖，也可发电。1990年，意大利阿吉普公司在玛格丽塔的迪萨沃亚的盐田中，也建造了一个收集太阳能的人工盐水湖，可使湖水温度达到90℃。意大利的一名女物理学家赞格拉多还建造了一项创世界纪录的人工盐水湖，竟使湖底水温达到105℃，达到了水的沸点以上。
水资源与水能
地球上的水资源包括大气降水、地表水和地下水。这三部分相互连通、相互转换及相辅相成，其中，于人类息息相关的陆地上淡水资源，如河流水、淡水、湖泊水、地下水和冰川等，仅占地球上水体总量2.53％左右。
目前，人类比较容易利用的淡水资源主要是河流水、淡水湖泊水，以及浅层地下水。水能资源是指水体的动能、势能、压力能等能量资源，主要有河流水能和海洋水能，属于可再生资源。
水力发电：水力发电是利用河川、湖泊等位于高处具有位能的水流至低处，将其中所含的位能转换成水轮机的动能，再借水轮机为原动机，推动发电机产生电能。
水力发电也是利用水能的主要形式。水力资源是可再生能源，不必消耗其他动力资源，发电成本较低；另外，筑坝拦水形成水面辽阔的人工湖，控制了水流，所以兴建水电站通常都兼有防洪、灌溉、航运、供水及旅游等多种效益。
涡轮发电机：涡轮发电机中，旋转的涡轮带动电机产生电力，水库的强力输水通道提供强大的水流，涡轮于是得到足够的动力旋转。接着，水流从涡轮中央流走，通过水流管流出。
涡轮发电机是内燃机的一种，常用作飞机与大型的船舶或车辆的发动机。
水力发电站：将水能转换为电能的综合工程设施。一般包括由挡水、泄水建筑物形成的水库和水电站引水系统、发电厂房、机电设备等。水库的高水位水经引水系统流入厂房推动水轮发电机组发出电能，再经升压变压器、开关站和输电线路输入电网。
海洋能
海洋能是指依附在海水中的可再生能源。海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量，这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在于海洋之中。
海洋能是海水运动过程中产生的可再生能，主要包括温差能、潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、盐差能等。其中，潮汐能和潮流能源自月球、太阳和其他星球引力，其他海洋能均源自太阳辐射。
潮汐能和潮汐发电：因月球引力的变化引起潮汐现象，潮汐导致海水平面周期性地升降，因海水涨落及潮水流动所产生的能量，就被称为潮汐能。
潮汐能是以势能形态出现的海洋能，是指海水潮涨和潮落形成的水的势能与动能。与普通水利发电原理类似，潮汐发电通过出水库，在涨潮时将海水储存在水库内，以势能的形式保存，然后在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电。
海流能和海流发电：海流能是指海水流动的动能，主要是指海底水道和海峡中较为稳定的流动，以及由于潮汐导致的有规律的海水流动所产生的能量。海流能的能量与流速的平方和流量成正比。潮流能随潮汐的涨落每天两次次改变大小和方向。
一般来说，最大流速在2米/秒以上的水道，其海流能均有实际开发的价值。海流能的利用方式主要是发电，其原理和风力发电相似，几乎任何一个风力发电装置都可以改造成为海流能发电装置。海流装置可安装固定在海底，也可安装在浮体底部，而浮体通过锚链固定于海上。
波浪能和波浪发电：波波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。波浪能与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源，是由风把能量传递给海洋而产生的，其实质是吸收风能而形成。
波浪能能量密度高、分布面，是一种无尽的可再生清洁能源。波浪发电是波浪能利用的主要方式。浪能发电是通过波浪能装置将波浪能首先转换为机械能（液压能），然后再转换成电能。小功率的波浪能发电，已在导航浮标、灯塔等获得推广应用。
波力发电：波力发电是将波力转换为压缩空气来驱动空气透平发电机发电。当波浪上升时，便将空气室中的空气顶上去，被压空气穿过正压水阀室进入正压气缸，并驱动发电机轴伸端上的空气透平，使发电机发电。当波浪落下时，空气室内形成负压，使大气中的空气被吸入气缸，并驱动发电机另一轴伸端上的空气透平，使发电机发电，其旋转方向不变。从中排出的空气进入负压气缸，再穿过负压水阀室并到达负压空气室。
海洋温差发电：海洋中上下层水温度的差异，蕴藏着一定的能量，叫做海水温差能，或称海洋热能。利用海水温差能可以发电，主要是利用海洋热能转化技术把深海水抽到海面，使冷水遇到海面高温水发生汽化，推动涡轮发电机发电。
现在新型的海水温差发电装置，是把海水引入太阳能加温池，把海水加热到45～60℃，有时可高达90℃，然后再把温水引进保持真空的汽锅蒸发进行发电。用海水温差发电还具有海水淡化功能，一座10万千瓦的海水温差发电站，每天可产生378立方米的淡水。
小知识
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