海水溫差發電
自從產生了這樣的想法之後,克勞德一直堅持不懈的努力著。可是,由於當時的社會以及技術條件的限製,用了將近半個世紀,才找到了解決方法。
克勞德自從1930年,就走出了實驗室,來到了古巴的海浜。之後,他利用海馬表層溫熱的海水與深層650米處的深層海水建造了世界上第一座容量達到22千瓦的海水發電站。克勞德的建造的這座發電站雖然所發出的電力並不大,但是卻增加了人們利用海水溫差發電的信心。
到了20世紀40年代末期時,法國人又在非洲的象牙海岸建造了7000千瓦的海水溫差發電站。最後,這座海水溫差發電站由於受到種種原因的阻礙,最終沒有達到預期的效果。在接下來的一、二十年間,這種發電方法又變得冷淡了。
到了1960年時,由於當時美國的安迪生父子,他們提出了用低沸點煤介質閉合循環的方法,這種方法一經提出,就使得海水溫發電又重新熱了起來。
發展至今,現在已經有許多工業比較發達的國家,諸如美國、日本、法國等國家,聯手建造了溫差發電站,他們還將目標定在大容量的方向。並且一家美國的公司,已經完成了世界上最大的溫差發電站的設計,據說其具有的容量規模相當可觀。
由於海洋中存在著非常大的熱量,因此人們可以通過海水溫差建造發電站,這樣的話就能夠給人類來無盡的電力。
雖然人類經曆了幾千年的發展,但是人們對於自己生存的大自然,還有著許多不解的地方。大自然的神秘之處,就在於它有著太多的人類未知、未觸及的地方。就像大海能夠為人們製造無限的電力一樣,也許在自然界中還存在許許多多能源,還沒有被人們發現。
因此,這些自然的神秘之處,還有待人們不斷開發。不過,這是需要人們有足夠的耐心以及持之以恒的決定。即使人們發現了自然中存在的能源之後,還必須考慮如果無限製的使用這些資源之後,有可能出現的情況。
就拿利用海水溫差發電一樣,人們必須麵對這樣的現實。比如,如果人們進行了大規模的溫差發電之後,海洋的環境是否會受到影響?如果將大量的將海洋深層的冷水抽取出來,那麼是否會造成全氣的溫度下降?對於這些開發過程中,會出現的問題都必須考慮到位。這樣,才能夠保證人類正常發展下去。
5.神奇的超低溫世界
處於低溫下的南極
人們都知道南極是一個非常寒冷的地區,曾在1960年8月24日,一些科學家在南極洲測到了當時的最低溫-88.3攝氏度低溫數值,這個數值是從來都沒有出現過的最低氣溫記錄。因此,南極也就有了世界寒極之稱。
然而,也許大多數的人並不知道,南極並不是具有最低溫度。與月亮相比,南極還不算一個低溫地帶,人們發現月亮的背著太陽的一麵的溫度下降到了-160攝氏度。因此,與月亮比起來,南極還算比較溫暖的地方。
不過,月亮也不是具有最低溫度的地方,遠離太陽的海王星,那裏的溫度竟然低到了-229攝氏度。因此,有人就發出這樣的疑問,到底什麼地方才是最寒冷的呢?
科學家人們從理論上推算出了最寒冷的溫度是-273.16攝氏度,這個溫度也是“絕對零度”。通常情況下,人們將零下一、二百攝氏度以下的低溫,稱做超低溫。伴隨著溫度不斷降低,物質也就會發生巨大的變化。
企鵝生存的南極
到了20世紀初期,一位英國探險家斯科特他帶領著一支艦隊到達了南極。當時正當探險隊員們為登陸做著準備時。有人發現船上的油庫焊縫上麵的錫變成了灰色粉末,焊錫口也全部裂開了。最終,他們結束了這次探險。
又經過了很長時間,科學家們才將這些問題弄清楚。原因導致錫變成灰色粉末的元凶是寒冷。隨後,人們又相繼發現,在零下190多攝氏度,空氣就會變成淺藍色的;當到了-200攝氏度以下,橡膠就會變得像玻璃一樣脆弱;水銀也會變成了固體,還可以錘成薄片,雞蛋摔在地上會變得像皮球一樣跳起。
通過在超低溫的世界裏,研究各種物質的性質,可以讓人們進一步了解到物質構造的本質。一些科學家發現,金屬導體的電阻會隨著溫度的增加而增大,隨著溫度的降低,電阻特性就會減小。
到了1911年,一位荷蘭物理學家卡麥林·翁納斯,他在一次低溫對水銀進行測量時,發現了一種非常奇怪地現象。如果溫度下降到了-269攝氏度的時候,水銀具有的電阻特性就會突然消失。卡麥林·翁納斯的這一發現,也被稱為“超導電性”,而具有這些超導電性的物質,稱其為“超導體“。
之後,人們又相繼發現了鋁、錫、鉛、铌、鉭等金屬,這些金屬在一定的低溫環境中,也具有可以完全導電的超導電特性。如今,人們已經發現了幾十種金屬以及幾千種合金以及其化合物都具有超導特性。
科學家通過超導體這個新技術,使得通訊衛星的重量減輕了兩公斤多一點;利用這些超導體使得計算機的運算速度可以高達幾十億次;通過這些超導體可以使得懸浮火車的離開軌道一定的高度,行駛速度也能夠達到每小時500至1000公裏的速度運行……
人們利用超低溫技術,將空氣降溫加壓之後,製作成了液態空氣;之後,再使得這些液態空氣慢慢蒸發、分餾,這樣就可以製作出來純淨的氧氣、氮氣、二氧化碳、氦氣、氖氣等氣體。
科學家們為了徹底將超低溫世界的神秘之處揭開,越來越多的科學家向超低溫的世界進步,並頑強地“奮戰”在這個領域之後,以此為人類做出更大的貢獻。
在我國曾經研製出一種空心裏邊流著液態空氣的“冷刀”,利用這些技術做手術,可以起到麻醉、止血等功效,而且還大大減輕了病人的痛苦。對於一些腫瘤患者來說,做手術的話,就會非常痛苦,如果能夠運用這項技術,就可以減輕腫瘤患者在手術過程中的痛苦。這樣,在無痛苦的情況下,將患者體內的腫瘤取出。
6.電離輻射
凡是可以作用於物質,並可以使其發生電離現象的輻射,科學家將其稱為電離輻射,它本身是由不帶電荷的光子所組成的。電離輻射具有波的特性與穿透能力。可來自於自然界的宇宙線與地殼岩石層的鈾、釷、鐳等物質,也可以來自於各種人工輻射源。
電離輻射是切可以引發物質電離的輻射總稱,其種類包括許多,其中的高速帶電粒子有α粒子、β粒子、質子,不帶電粒子則包括中子、X射線與γ射線。
α射線屬於帶電粒子流,由於自身帶有一定的電,所以α射線的所到之處很容易會引發電離。α射線的電離本領非常強大,這種性質可以被人們所利用,但是也會對人體內部組織造成一定的破壞。受其質量大的影響,α射線的穿透能力也比較差,在空氣中隻有幾厘米的射程,隻需要一張紙或者健康的皮膚便可以將其擋住。
β射線是一種高速的帶電粒子,其電離本領要比α射線小得多,但是卻擁有比α射線更為傑出的穿透本領,與X、γ射線相比,β射線很容易會被鋁箔、有機玻璃等材料所吸收。
X射線和γ射線的性質大致相同,本身是不帶電波長短的電磁波,因此,我們將其統稱為光子。兩者都具有極強的穿透能力。
電離輻射多存在於自然界,這種自然的天然輻射來源於太陽、宇宙射線與在地殼中存在的放射性核素,從地下所溢出的氡是自然界輻射的另一種重要來源。從太空中傳來的宇宙射線中包括了呈現為能量化的光量子、電子、γ射線、X射線。在地殼中發現的主要放射性核素有鈾、釷、釙與其他放射性物質,它們可以釋放出α、β或γ射線。
目前人工輻射已經在生活中的各個領域中都存在了。專門從事生產、使用與研究電離輻射工作的人員被稱為放射工作人員。輻射被廣泛地運用於醫學、工業等各個領域中,人造輻射主要用於核反應堆及其輔助性設備,如鈾礦及核燃料廠;醫用設備、研究與教學機構乖。上述設施必將會產生放射性的廢物,同時會對周圍的環境造成一定劑量的輻射。放射性材料也被廣泛地用於人們日常生活的消費中,如夜光手表、人造假牙、釉料陶瓷等。
有研究發現,擁有電腦、手機等現代生活工具的當代人所受到的電離輻射是祖輩的1.5億倍。電離輻射現在已經成為繼水源汙染、空氣汙染、噪音汙染後的第四大環境汙染。電離輻射在人體組織中釋放能量,會導致細胞死亡或者損傷。在少量劑量的狀態下,它無法對造成傷害。但是在電離輻射之下,細胞雖然不會死亡,卻會變成永久性的非正常細胞。而這些細胞很可能會進一步演變成癌變細胞,從而最終引發癌症。所以,平日裏我們應該積極地應對電離輻射,以使自己遠離電離輻射所造成的危害。
7.大顯神威的超導磁體
曾經在某市發生了製造獵槍彈藥的工廠爆炸事情,造成了10名正在工廠工作的工人重傷,後來人們發現,在這些受傷的工人的皮肉間嵌入了幾百粒鐵砂。對於工嵌入工人體內的這些鐵砂,外科醫生也不知道如何對其進行取除。
這時,一起參加救援的一位低溫技術專家,他自願承擔起這些受難者的治療工作。他用一根錫铌合金棒,並且將這根合金棒的一頭浸入到了-169攝氏度的液氦中,之後,他將又通入電流;接著他又在合金棒的另一頭與遇難者的皮膚接近,並進行來回的移動。令人無法想象的事情發生了,嵌入到工人皮肉裏的鐵砂被錫铌合金棒吸了出來。這位低溫技術專家救了受傷的工人
這些受傷的工人,之所以會被成功救治,是由於超導磁體。這位低溫技術家運用超導磁體,將工人皮肉之內的鐵砂成功的吸取出來。
大多數的人都知道,對於一些物質而言,使其溫度降到絕對的零度時,電阻就會突然間消失。一旦電阻消失,就可以使得電流電能無阻,這就是超導現象。而具有這一性能的物質,就被人們稱為超導體。如今已經被人們發現的超導體,已經達到了1000多種。
這些超導體可以產生非常強大的磁場,這種強度是普通人工磁場的幾萬倍,而那些具有強大磁場的超導體就是超導磁體。利用這些超導磁體可以進行磁流體發電,並且這種發電方式具有非常高的效率,啟動起來也非常快,更重要的一點是,這種發電方式不像利用火力發電方式那樣,會造成非常大的汙染。超導磁體非常適合在軍事上獲得大功率脈衝的電源與海軍艦艇電力的需要。
另外,利用這些具有強大磁場的超導磁體能夠製造出來非常準確的電子顯微鏡。而且這種方法製作出來的顯微鏡,可以非常清楚的觀察到物質的分子與原子。這種方法製造出來的顯微鏡,可以達到幾十萬倍。
由於超導磁體還具有抗磁性,這些超導磁體對超導體有著排斥。因此,利用超磁導體的這一性能,人們製作出了不會產生摩擦的軸承,這種軸承是在機器的旋轉軸一套一個特殊形狀的超導體圓環,將圓環嵌在能夠產生磁場的超導軸體之內,由於超導磁體磁場的排斥力,因此帶動軸承能夠懸空旋轉。
現代火車交通中,也用到了超導磁體。如今,世界上具有最快速度的火車在鐵軌上每小時可以行駛250公裏。然而,運用超導磁體產生的巨大磁力,可以將火車懸浮托起的超導磁懸浮列車,其每小時行駛的速度可以達到500至800公裏。因此,強大的磁場磁力,使得火車的速度變得更加快速。
如果是一隻具有萬噸重量的輪船,能夠運用超導磁體作為輪船的推動力的在水下潛行的話,那麼,這隻萬噸輪船每小時行駛的速度可以超過365公裏。因此,這些超導磁體在水上交通方麵,也起著非常重要的推動作用。
試想,如果將這些超導磁體運用到大型的海軍潛水艦中,那麼就會使國家的國防力量大大加強。
隨著人類不斷進步,低溫技術與現代人高質量的生活存在著密不可分的關係。如果在超低溫的條件下,日常生活中用到的一些物質的特性就會發生奇妙的變化。
現在我們可以以人們每時每刻都必須接觸到的空氣來說,空氣處於在超低溫的條件下,即當溫度處於零下196度時,空氣就會變成液體;如果溫度進一步降低,降到零下217度時,空氣就會被凍成堅固的固體。
如果生物的細胞或者組織,處於超低溫的條件下,就能夠進行長期的生存,而不會死亡。就像人們日常用到的冰箱對食品進行冷凍儲藏時,當溫度達到了一定的程度之後,就可以使得食物長其保存。