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第二十章 能源、材料与社会
能量的转化与守恒
多种形式的能量
化学能：由于化学反应而产生的能量，如木柴燃烧，食物的消化等；
核能：由于核反应，物质的原子核结构发生变化而释放的能量，如原子弹、氢弹、核电站。
能量的转移与转化
能量守恒：自然界中的能量不会凭空消失，也不会凭空产生，只能从一个物体转移到另外一个物体，或者转化为另外一种形式，能量的总量保持不变。而做功是能量转化的量度。
地球上的能量主要来源于太阳。太阳上时时刻刻都在发生剧烈的核反应。
能源的开发和利用
能源与社会
可再生能源：可长期提供或能短时间产生的能源，如太阳能、风能、水能等；
不可再生能源：一旦消耗就很难再次形成的能源，如煤、石油、天然气等。
保护地球资源，节约能源，利用新能源是每一个地球人应有的责任。
能源与环境
温室效应：由于各种机器运作产生的二氧化碳排入大气层中，导致太阳光大部分辐射被吸收，从而导致大气内温度升高。
泄露的石油会导致海洋污染。
开发新能源
太阳能：主要包括光转化为电和光转化为热两种方式。（小彩蛋：爱因斯坦是因为解释光电效应获得诺贝尔奖）
核能：主要包括核裂变和核聚变两种方式。
①核裂变：由一种元素变成多种元素（如原子弹、核电站）
②核聚变：由多种元素变成一种元素（如氢弹、太阳上反应）
地热能：地球内部具有的热量来发电。
潮汐能：月球、太阳对地球的引力产生的潮汐，涨潮和退潮是隐藏着巨大的能量，利用其进行发电。
风能：建造风力发电机进行发电。
材料的开发和利用
材料与社会
时代的命名通常以工具来进行，如旧石器时代、新石器时代、青铜器时代，由此可见材料在人类发展历史中的重要地位。材料的发展为科学技术的发展提供了物质基础。
材料的导电性
根据材料的导电性能，材料可分为导体、半导体、绝缘体。
材料的导电性是由材料内部电子的运动状况决定的，能运动的电子越多（自由电子），导电性越好。
金、银、铜、铁导电性较为良好。玻璃、橡胶等都是绝缘体。硅、锗、砷化镓等为半导体材料，二极管、三极管、集成电路等为半导体元器件。
①二极管：具有单向导电性；
②三极管：可以放大信号。
开发新材料
超导材料：电阻降为零时的材料。超导材料具有完全抗磁性（如在磁悬浮列车的应用）；
纳米材料：统指合成材料的基本单元大小限制在1-100nm范围内的材料。纳米材料在力、热、声、光、电、磁等许多方面表现出良好的性能（如可提高材料的强度和硬度，提高材料的磁性等）
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